井下排水设备论文（共11篇）
井下排水设备论文 篇1
1 影响排水设备安全、经济运行的主要因素
1.1 影响安全的主要因素
影响矿井排水安全的因素很多, 但主要有: (1) 供电的安全可靠性直接关系到排水系统的安全运行。提高供电质量是确保矿井排水安全的重要因素之一。 (2) 水仓的淤积和管网的完好状态以及水泵的完好状态等是影响矿井排水安全的重要因素。 (3) 确保在设计最大涌水量情况下排水设施能够正常工作。
1.2 影响排水经济性的主要因素
1.2.1 排水设备没有得到及时更新换代, 仍
然使用效率很低的老式水泵, 或水泵没有按规定定期检修, 其效率低下影响排水效果, 造成大量的能量消耗。
1.2.2 设备运行工况效率低。
有相当多矿井所用的主排水泵本身效率较高, 但运行工况效率低, 没有发挥出其高效率。
1.2.3 管路积垢。
由于排污水, 管路内壁积垢越来越多, 使管路内径减小, 阻力增大, 扬程增加, 排水系统效率下降。
1.2.4 水仓容积小。
水仓容积小, 淤积严重导致水泵频繁启动, 或为了避免频繁启动水泵, 平时压闸阀控制水泵排水量而长时间运转, 浪费很多电能和导致设备磨损。再者就是由于水仓小, 不能有效控制水泵的运行时间, 用电避峰填谷时间段不能得到有效控制, 造成很大的用电消耗。
1.2.5 多水平排水, 必然造成整个矿井排水系统的配置不合理, 能力过剩而产生浪费。
2 提高矿井排水安全性的措施
鉴于以上分析, 日常工作中, 要有针对性和侧重采取必要措施。
2.1 为搞好供电管理, 要配置可靠的双回路供电电源。
按照《煤矿安全规程》的要求, 应定期对供电设施进行检修试验, 提高供电质量, 保证供电的安全可靠性。
2.2 要对排水设备和管网等设施定期检修, 确保设备和设施的完好。
定期清挖水仓, 使水仓容量达到《煤矿安全规程》和设计要求, 保证必需的缓冲时间。
2.3 要搞好每年一次水泵联合试运转试验, 确保最大涌水量时排水系统能够安全运转。
2.4 对一些压力较大的排水峒室, 由于压力
大易使峒室变形, 要推广使用铸造的水泵整体底盘, 避免由于巷道变形而使电动机和水泵不同心影响设备安全运行。排水设施运行过程中, 有些不正常现象会对矿井排水的安全性产生很大影响。实际上, 加强日常管理, 及时清理水仓淤积, 并不需要多大的资金投入。
3 提高排水经济性的措施
3.1 提高水泵效率
淘汰老型号的低效泵, 选用高效泵, 如D型泵;提高水泵的检修、安装质量, 降低其容积、水力和机械损失, 保证水泵长期高效运行。应定期检查和更换磨损超限的大小口环, 保证与叶轮前后边缘间隙合理;均匀压紧填料盖 (以水均匀外滴为准) ;无论配置新叶轮还是检修安装泵, 都应清除叶轮和正反导叶流道内的飞边、毛刺, 使泵腔光洁。
3.2 合理调节水泵运行工况点
3.2.1 减少叶轮数目。
分段式水泵的扬程与叶轮段数成正比。当矿井分段式主排水泵扬程大于实际排高并超过一级时, 可根据实际运转情况拆级运行。减少叶轮应从排水侧减起, 若从吸水侧减起, 则会增加吸水阻力, 使临界汽蚀点左移, 发生汽蚀。减少叶轮数目后, 水泵工况点左移, 节约扬程ΔH, 提高了经济性。也使水泵的允许吸上真空度增大, 提高了吸水能力。
3.2.2 对余量不足一级扬程的, 适量车削叶
轮叶片长度, 通过削短叶片外缘直径, 减少叶轮圆周速度, 降低扬程, 调节水泵特性。
利用切削定律得到切削后的叶轮直径D′=D姨H'/姨H。实际切削时, 应减少切削量, 根据比转数不同乘一个不大于1的修正系数。式中, D、D′分别表示叶轮切削前后的直径, H、H′分别表示叶轮切削前后的扬程。叶轮切削后, 其扬程特性曲线下移, 因此, 在管路特性曲线不变的情况下, 工况点左移, 落在工业利用区的合理利用段, 提高效率并增大水泵的允许吸上真空度。
3.3 降低管网阻力, 改善管网特性, 提高管网效率
3.3.1 清除管内结垢。
煤矿排水管路经多年使用管壁结垢, 使有效断面减小, 严重者可减小一半以上, 这不但增加了管道阻力减少了排水量, 而且增加了电耗, 及时清除结垢是提高管网效率和节能的一个重要手段。可采用水力清除法、化学清除法结合机械清管法 (探水钻加装钢丝刷钻头或水压棘球) , 以减小排水阻力, 提高效率。
3.3.2 多管并联排水。
根据煤矿安全规程规定, 排水管路应有工作、备用。在正常排水时可充分利用备用管路和不同时使用的工作管路进行多管排水, 可较大的降低排水阻力, 提高管网效率, 从而节省电能。根据现场的不同情况和使用泵型, 可以采用1泵双管、2泵3管、3泵4管等不同组合, 均比单泵单管、2泵1管损失大为减少。
3.3.3 钻孔排水。
由地面往井下钻孔装入管路, 减少管路长度, 可大幅度降低电耗。如小煤矿斜井的主排水可采用钻孔。
3.4 加强泵的管理与维修
3.4.1 按规程要求每年及时清理水仓, 除去
沉淀物, 以增加容积, 减少泵的开动和水泵的磨损。这样不但可以避免电机频繁启动, 还可以避免杂质流入泵内, 降低水泵运转效率, 并能减小吸水管路的堵塞, 减小吸水阻力, 提高效率。
3.4.2 要制定合理的百米吨水单耗指标, 以利经济运行。
3.4.3 合理安排开泵时间。制定全矿水泵躲峰运行时间表规定每台水泵的运行时间, 减小电费开支。
3.5 综合治理、减少井下涌水
井下涌水来自含水层或地面渗透等, 为了减小矿井排水量, 降低排水费用。应整修地面的河沟、岩石裂缝和塌陷区等易向井下漏水的地方。有向井下漏水时, 可用注浆的方法来堵水防漏。矿井防尘、空压机冷却水及其它生产用水, 尽量利用地下水, 以减小排水量。并应堵塞井田范围内的废旧钻孔。
3.6 排水系统设计改革
3.6.1 减少排水级别。
矿井开采深度加大, 水平数增多, 往往经多级才能排出地面, 如能减少级数或一次排至地面, 总效率明显提高。
3.6.2 采用经济流速设计排水管路。
管路损失与流速的平方成正比。对于常年运转的水泵, 根据各地的条件、水质、年限价格等因素不同, 合理的设计经济流速, 收益很大。
3.7 进行无功补偿减少用电损失
排水泵电机多为异步鼠笼电机, 且功率大, 功率因数不高, 使得电网无功增加, 线损加大, 利用电容器就地补偿, 不但提高功率因数, 保证了供电电压, 且减少了线损。矿井排水方面, 根据矿井排水量大, 能耗高的问题, 从离心水泵、排水管路等方面进行技术改造。
3.7.1 优化排水系统, 充分利用自然水头,
采用串联或并联等排水方法, 减小管路阻力系数, 减少水头损失, 提高排水效率, 节约电能。
3.7.2 改造水泵为无底阀水泵, 增加水泵的
吸水高度, 该方式对于200D43-9型水泵每台可减少功率损失4.61k W, 每排1吨水可节约电能0.0131k Wh。
3.7.3 定期调整水泵富裕扬程, 通过改变水轮轮叶的直径或水泵段数, 避免水阻大、水泵气蚀现象。
3.7.4 在旧电机上采用磁性槽泥, 填充槽
口, 对电机进行改造, 减少电机的齿谐损耗和空载损失, 合理选择电机避免“大马拉小车”的现象, 使电机的负荷率达68%以上。
3.7.5 定期调整水泵及排水管路的特性, 使其达到最佳工作点。
4 结语
在我国的煤炭企业中, 深井大涌水量的矿井占有相当大的比例。这些煤矿的机电设备中, 排水设备用量很多, 消耗的电量很大。正确选择与使用水泵, 合理配制主排水系统, 提高系统运行的经济性, 对于煤矿企业节能降耗有着十分重要的意
摘要：煤矿排水的安全经济运行, 关系到煤炭企业的安全生产, 实现主排水系统的经济运行对企业的节能降耗至关重要。以上就提高排水安全经济性的有效措施进行可行性分析。
关键词：煤矿井,排水设备,经济运行
参考文献
[1]孙新梅.煤矿井下排水设备控制系统的改造[D].合肥工业大学, 2009-05-01.
井下排水设备论文 篇2
调研人：刘小锋
2012-10-1
2关于常村煤矿排水系统的调研报告常村煤矿水文地质类型为中等，矿井2011最小涌水量为296.7m3/h，最大涌水量为364m3/h，平均为334.3m3/h。现全矿井布置有8个水仓，主要集中在各采区的最低点。各工作面出水通过管路排至各采区水仓内，采区水仓的水再通过排水管路排至中央水仓。正常的矿井生产来水现有系统能满足排水要求，但是矿井实际生产过程中经常出现采掘工作面排水不畅导致生产设备被淹没或者探放水工作不能正常进行。为了找出排水系统存在的问题，特对我矿的排水系统的薄弱环节进行了调研。
一、矿井排水系统现状
我矿排水系统的的现状是全矿井共有8个采区水仓,从北到南依次为N3、N1、N翼、清撒、中央、S1、S3、S5水仓。
N3采区水泵房，水仓容积1492m3，安装125D25-8型水泵5台，其最大扬程H=172m，排水量Q=101m3/h，其中两台工作，两台备用，一台检修。水泵排矿井正常涌水量为202m3/h，排矿井最大涌水量为404m3/h。
N1采区水泵房，安装125D25-8型水泵5台，其最大扬程H=172m，排水量Q=101m3/h，其中两台工作，两台备用，一台检修。水泵排矿井正常涌水量为202m3/h，排矿井最大涌水量为404m3/h。
北翼区域水泵房，水仓容积1660m3，安装200D43×2型水泵4台，其最大扬程H=81.6m，排水量Q=288m3/h，其中两台工作，一台备用，一台检修。水泵排矿井正常涌水量为576m3/h，排矿井最大涌
水量为864m3/h。
清撒斜巷水泵房，安装D155-30×4型水泵2台，其最大扬程H=120m，排水量Q=155m3/h，其中一台工作，一台备用。水泵排矿井正常涌水量为155m3/h，排矿井最大涌水量为310m3/h。
中央水泵房，水仓容积4980m3，使用5台200D-65×8离心水泵，其最大扬程H=492m，排水量Q=280m3/h，其中两台工作，两台备用，一台检修。水泵排矿井正常涌水量为560m3/h，排矿井最大涌水量为1120m3/h。
S1采区水泵房，水仓容积1205m3，安装125D25-8型水泵5台，其最大扬程H=172m，排水量Q=101m3/h，其中两台工作，两台备用，一台检修。水泵排矿井正常涌水量为202m3/h，排矿井最大涌水量为404m3/h。
S3采区水泵房，水仓容积1492m3，安装125D25-8型水泵5台，其最大扬程H=172m，排水量Q=101m3/h，其中两台工作，两台备用，一台检修。水泵排矿井正常涌水量为202m3/h，排矿井最大涌水量为404m3/h。
S5采区水泵房，水仓容积1492m3，安装125D25-8型水泵5台，其最大扬程H=172m，排水量Q=101m3/h，其中两台工作，两台备用，一台检修。水泵排矿井正常涌水量为202m3/h，排矿井最大涌水量为404m3/h。
排水路线为：各采区工作面涌水→运输大巷→中央水仓→主排水泵→副立井→地面。
二、排水系统存在的问题
我矿N3-2工作面为N3采区的首采面，位置在N3采区的下部，工作面回采完毕后，顶板砂岩含水层内的水全部聚集在采空区内，给下方的N3-1皮顺的安全掘进造成了巨大的威胁。根据最大积水线推算，N3-2工作面采空区积水量约18万方，水压最大为0.26Mpa。为了确保N3-1皮顺的安全掘进，地测科在N3-1皮顺的最低点进行了打钻放水工作，其中水量最大的1个钻孔水量达410 m3/h。探水钻孔出水后，通过工作面2趟4寸排水管将水排至N3水仓，再通过N3水仓将水排至N520大巷水沟内然后自流到中央水仓。
N3采区泵房的正常排水量为202m3/h，最大排水量为404m3/h。而N520大巷水沟的最大排水能力即为150 m3/h，这还是在水沟内无杂物的情况下，N520大巷的实际排水能力可能更小。2010年N3-8工作面回采期间采空区出水，水量最大即为80 m3/h，可即使如此小的出水量也造成了N3水仓进水口被淹没。
由此可见，我矿虽然大的排水系统能满足相关规定的要求，但在系统衔接上仍存在问题。一是存在来水量大，而排水能力不足的情况；工作面的排水能力足够的大，可与此搭配的泵房及大巷水沟的排水能力却很小，相当于大海里的水往河流里灌，怎么会不发洪灾。二是目前排水系统仅限于正常涌水量的的抽排，试想要是打放水孔水量达到200 m3/h以上或者矿井发生突水事故的时候，如此薄弱的排水系统如何能达到救灾的要求，最终只能导致矿井被淹。
三、排水系统完善的办法
常村矿正常涌水量为330m3/h，这里面各长期存在出水点的水量就占60%，当某个工作面进行放水工作或出水量增大时，现有的排水
系统明显不能满足安全生产的需要。为了需要从以下几个方面进行整改：
1、改造N+520排水沟，使其排水能力达到400 m3/h以上的标准。达到排水救灾的目的。
2、矿井以后排水系统的设计，各泵房的的排水能力必须大于工作面的，大巷水沟的排水能力必须大于泵房的排水能力。
3、工作面必须实现双排水系统，保证在水量增大时能及时组织排水工作。
4、各水仓必须定期清挖，确保有效的储水空间，以缓解排水压力。
5、泵房水泵必须定期更换，虽然各水泵的额定排水量很大，但是因为使用时间较长，实际的排水能力可能不到设计的50%。
井下排水设备论文 篇3
关键词：煤矿井下 排水通风 机电运输
在我国国民经济的发展过程当中，对于煤炭资源的需求不断地发展。各行业领域生产建设均在不同程度上依赖于煤炭资源为其提供能源支持。当前的实际情况在于：浅部区域的煤矿开采已基本结束，深部区域的煤矿开采已成为开采作业的主流方向。在这样一种发展现状影响下，煤矿井下的工作环境更加复杂。如何保障煤矿井下排水通风、以及机电运输的可靠性，直接关系到煤矿井下工作面的开采质量与水平。本文试针对以上问题做详细分析与说明。
1 煤矿井下排水通风工作分析
1.1 在现阶段煤矿井下排水通风工作当中，主要存在的问题包括以下几个方面：
①从煤矿井下排水工作的角度上来说，在煤矿井下排水过程当中，所采取的排水设备工作效率不高，且对于各种突发性情况的应急能力不高。排水装置所对应的安全保护检测装置不够完善。更加关键的是，由于煤矿井下的每一个水平位置均设置有排水泵房，在投入方面负担较重，进而使得井下开采中的吨煤成本有所增大。
②从煤矿井下通风工作的角度上来说，在煤矿井下通风过程当中，由于煤矿井下开采已深入到深部区域，进而导致矿井通风網络过长，负压水平较高，且总回风断面低，由此使得煤矿井下工作面所布置通风设备与工况点存在偏差。
1.2 针对上述问题，应采取的应对措施就在于以下几个方面：
①重视对煤矿井下工作面相关设备的更新与维护力度。特别是对于存在有严重安全隐患的排水通风设备而言，需要及时对相关设备进行更换与更新。同时，考虑到煤矿井下工作环境中的空气湿度较大，因此相关设备在运行中极有可能出现老化加速的问题，因此就需要对特殊运行环境下的设备采取针对性的管理。
②重视技术培训工作：即煤矿企业需要加强对井下工作面操作人员的技术培训工作，确保这部分工作人员在设备操作、管理、维修等方面所掌握技能的可靠性。
2 煤矿井下机电运输工作分析
2.1 在现阶段煤矿井下机电运输工作当中，由于开采向深部区域延伸，运输线路越来越长，矿压显现越来越明显，对机电运输难度造成较大影响。对运输设备的选择不够合理，因此导致在机电运输过程当中出现大量的质量问题，影响井下机电运输质量。这其中，主要涉及到了以下几个方面的问题：
①运输线路越来越长对矿井供电系统的要求更为严格，供电系统的设计、计算及保护性能方面达不到安全要求。
②输送机、电机车及绞车保护装置所对应的后备保护，如防跑偏功能、过速保护性能、欠电压保护性能、断绳保护性能、过流保护性能以及急停保护性能不可靠，且在保护设置方面不够完善。
③煤矿井下矿压普遍增大，巷道变形快，支架下压变形，底板出现底鼓，导致轨道运行质量较低，运行效率不高。
2.2 针对上述问题，应采取的应对措施就在于以下几个方面：
①搞好供电设计，优化供电线路，确保供电保护灵敏可靠，供电安全必须作为衡量机电设备安全运行的硬性指标之一。
②针对输送机以及电机车装置所对应防跑偏、过速保护、欠电压保护、断绳保护、过流保护、以及急停保护等相关功能而言，需要采取班班检查的工作制度，对相关装置部件进行定期性的试验。
③对于煤矿井下立井、斜井环境下所涉及到的提升机设备而言，在日常管理中需要以我国现行“煤矿安全规程”中的相关规范标准为依据，确保所装设的各类保险装置与设备在保护性能方面的灵敏性与可靠性。
④在各类机电运输设备，特别是井下提升系统的运行过程当中，不但需要保障提升机设备所对应电控系统、机械制动系统、以及液压系统动作的可靠，同时还需要杜绝在提升过程中出现甩掉保护运行的问题，确保提升系统制动性能充分满足井下机电运输的要求。
⑤加强有关煤矿井下工作面机电设备的检验与检修工作。实际工作中，为确保机电设备运行的安全与可靠，就需要结合使用情况，制定针对性的检修工作计划与措施，明确检修的任务与范围，对检修内容进行详细记录。特别是在有关煤矿井下大型机电设备拆装、搬运作业的过程中，需要对其安装技术措施进行详细制定，规范相应的工艺技术，以保障作业的安全与可靠。
3 结束语
在本文上述分析过程当中，分别总结了煤矿井下排水通风、以及机电运输工作当中存在的主要问题，提出了针对性的解决措施与方案。相信通过各方工作人员的通力合作，必定能够保障煤矿井下机电管理工作的有效开展，且对煤矿井下开采质量的提升而言也有着极为深远的意义与价值。
参考文献：
[1]陈江龙，赵志强.煤矿井下防爆开关机械丝杆闭锁装置技术改造和加锁管理应用[J].科技信息，2012（11）：151，130.
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[3]宋中，闫福勇，田磊等.南屯煤矿井下生产系统节电潜力的探讨[C].//山东煤炭学会2010年工作会议暨学术年会论文集.2010：
煤矿井下排水系统自动化分析 篇4
关键词：煤矿,井下排水,自动化
煤矿井下排水系统非常复杂, 结合井下排水的需求, 设计具有自动控制功能的排水方案, 在PLC技术的干预下, 实现自动化控制。井下排水系统自动化中需要深化软件控制, 实时监控井下排水状态, 提供有效实现控制自动化, 保障井下排水系统控制的准确度, 保障排水系统的稳定运行, 以免过度浪费煤矿井下的用水资源, 体现排水系统的节约特性。
1 煤矿井下排水系统自动化的设计方案
煤矿井下排水系统自动化的设计方案, 主要包括中央泵房设计、自动监控系统及排水系统的自动监控三个方面的内容。
1.1 中央泵房设计
中央泵房是煤矿井下排水系统的核心, 提供排水动力[1]。中央泵房内的各项设备处于配合工作的状态, 目的是达到自动控制的状态, 排水系统自动化的中央泵房设计中, 比较常用的是单台水泵工作, 以某煤矿井下排水系统为例, 分析自动化控制下中央泵房的设计: (1) 止水阀应该稳定的安装到排水管上, 闸阀、电动装置等都要安装到位, 支持中央泵房设计的手动和电动部分; (2) 水泵出口处需要安装压力监测装置, 如压力表, 监控并传送水泵出口的压力, 保障排水系统自动化的安全运行; (3) 严格控制中央泵房各项设备的型号, 不同型号的设备或装置, 对应了不同的功能, 中央泵房设计的过程中, 还要着重审核设备型号, 以免出现型号不匹配的情况, 进而完善中央泵房的运行。
1.2 自动监控系统的组成
煤矿井下排水系统自动化的重点是监控系统。监控系统的中心是CPU模块、PLC控制柜以及远程系统。
自动监控系统由9个部分组成, 全面监控排水系统的自动化运行。自动监控系统的组成部分主要包括: (1) 水位监控:水位监控模块用于监控吸水井的水位, 利用超声波液位仪收集吸水井的信号, 实时反馈吸水井的水位变化; (2) 开关柜监控, 水泵启动时, 开关柜内各项参数都会发生变化, 参数信号由RS485传输到PLC控制柜, 此时自动监控系统需要识别PLC控制柜内接收的信息, 判断开关柜的运行是否正常; (3) 闸位置监控, 自动监控系统在闸门处安装了行程开关, 行程开关会提供开关信号, 同样传输到PLC控制柜内执行逻辑判断; (4) 球阀阀位监控, 其与阀位置监控的方式相同; (5) 温度监控, 排水系统内安装了温度探头, 用于感应偏离正常温度的系统位置, 如果系统潜在高温危害, 温度探头会将此信息传递到自动监控系统内, 提示温度过高并采取保护措施; (6) 信号监控, 自动监控系统以压力、负压为主, 识别排水系统自动化运行的状态; (7) 故障监控, 此部分是自动监控系统的重点, PLC控制柜不断收集现场排水的信息, 分析现场信息的状态, 找出异常的参数, 明确引起参数异常的故障; (8) 水泵启停监控, 井下排水系统的水泵, 按照指令实现自动化启停, 自动监控系统需监督水泵启停, 防止出现不准确的启停操作; (9) 停泵监控, 供电高峰期间, 煤矿井下排水系统需停止运行, 此时自动监控系统需发送停泵指令。
1.3 排水系统的自动监控
煤矿井下排水系统自动化的运行, 必须通过PLC实现监控。排水系统自动监控的方式主要有三类[2]。第一是全自动控制, 完全由PLC控制柜控制, 实现排水系统的自动化运行和自动监控, 整个监控过程不需要人为参与;第二是就地控制, 便于维护排水系统自动化的安全状态, 保障各项排水设备的准确运行, 其可规范排水设备的状态, 不会发生误动的情况;第三是半自动控制, 其可分为半自动调度室集控和半自动触摸屏集控两类, 通过对应的端口完成对排水系统的监控操作。
2 煤矿井下排水系统自动化的软件设计
煤矿井下排水系统自动化的软件主要是指PLC的软件设计, 因为PLC是可编程序的控制器, 所以PLC的软件设计可以执行编译命令, 对排水系统的自动化进行控制。
2.1 设计操作方式
煤矿井下排水系统的自动化, 对PLC软件设计的操作方式有一定的要求。PLC软件设计中的操作方式, 必须符合排水系统自动化的状态, 保障操作方式的准确切换, PLC软件设计时, 需要感应操作方式的状态, 只有在停泵的状态下, 才能进行操作方式的转化, 如果水泵没有停止就执行切换, PLC会发出警报, 提示操作人员误动。
2.2 设计水泵启停
水泵与煤矿井下排水系统自动化的安全存在直接的联系, 煤矿企业非常注重水泵的启停控制, 确保其出于安全的运行状态, 避免影响排水系统自动化的运行状态[3]。PLC软件设计中, 深化了水泵启停的设计, 运用自动控制的方式, 维持水泵安全启停的状态。水泵启停的设计内容有: (1) PLC软件接入地面监控中心, 实时传送水泵的运行信息, 远程监控水泵的启停工作; (2) 保留PLC软件设计中的手动功能, 作为水泵启停控制的备用; (3) PLC软件设计中引入就地自排的思想, 监控水泵在排水自动化中的运行方式。
2.3 设计水泵台数
煤矿井下的排水量是一个不确定的数值, 存在很大的变动特性[4]。PLC软件设计时需要监控井下排水量, 根据井下排水量设计水泵的台数, 还要考虑井下排水的用电时段, 尽量降低用电高峰期的水泵台数。
3 煤矿井下排水系统自动化的硬件设计
煤矿井下排水系统自动化的硬件设计, 相对软件设计要简单。硬件设计的内容体现在以下三个方面。
第一, 是PLC选型的应用。PLC内存在可编写的程序, 而PLC是一项硬件装置, 需要根据煤矿井下排水系统自动化的需求, 选择合适的PLC, 通过PLC硬件装置, 提升排水系统的控制能力, 还要保障排水系统的安全性。
第二, 是传感器分配的应用。井下排水系统的传感器类型较多, 如:液位传感器、压力传感器、温度传感器等, 传感器负责传输排水系统自动化的状态参数, 降低排水系统监督的难度, 保障自动监控系统的准确运行。
第三, 是电动球阀的应用。煤矿井下排水系统自动化的规模较大, 由此硬件设计中将电动球阀的选用归属为技术领域, 致力于通过设计电动球阀, 强化排水系统的密封性, 进而加强排水系统自动化的控制能力, 准确应用电动球阀, 完善排水系统自动化的监控与运行。
4 结束语
煤矿井下排水对自动化水平的要求比较高, 传统的排水方式存在严重的缺陷, 严重浪费排水资源, 不利于煤矿整个排水系统的运行, 所以煤矿企业针对井下排水系统实行自动化的设计, 运用PLC、自动控制的理念, 强化井下排水系统的自动化, 一方面优化排水系统的自动化运行, 另一方面监控排水状态, 促使井下排水的状态达到最佳, 最大程度的控制排水效益。
参考文献
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[2]赫飞, 张鹏, 汪玉凤.基于PLC的煤矿井下排水系统的设计[C].全国冶金自动化信息网, 《冶金自动化》杂志社.
[3]自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C].全国冶金自动化信息网, 《冶金自动化》杂志社, 2008:3.
[4]李宁, 魏传勇.煤矿井下排水自动控制系统关键技术分析[J].现代商贸工业, 2010, 3:318.
井下排水设备论文 篇5
随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。煤炭行业也不例外，但目前煤矿井下主排水系统仍多采用继电器控制，水泵的开停及选择切换均由人工完成，还做不到根据 水位或其它参数自动开停水泵，这将严重影响井下主排水泵房的管理水平和经济效益的提高。
岱庄煤矿是1999年设计竣工的生产能力为1.8Mt／a的现代化矿井，井下涌水量较大，中央泵 设计安装了5台MD500-57×9主排水泵，配套电动机1250kW，3趟排水管路。正常涌水时，2 台工作，2台备用，1台检修。鉴于PLC的先进性和可靠性，煤炭工业邯郸设计院对5台主排水泵及其附属的抽真空系统与管道电动阀门等装置实施了PLC自动控制及运行参数自动检测，动态显示，并将数据传送到地面生产调度中心，进行实时监测及报警显示。
系统通过检测水仓水位和其它参数，控制水泵轮流工作与适时启动备用泵，合理调度5台水泵运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地 反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、3趟排水管流量等 参数，并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点，并可节省水泵的运行费用。
系统组成
岱庄煤矿中央泵房井下主排水泵自动化控制系统图如图1所示，整个自动控制系统由数据自动采集、自动轮换工作、自动控制、动态显示及故障记录报警和通讯接口等5个部分组成。
2．1 数据自动采集与检测
数据自动采集与检测主要分为两类：模拟量数据和数字量数据。
模拟量检测的数据主要有：水仓水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、3趟排水管流量；数字量检测的数据主要有：水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出 水口压力。
数据自动采集主要由PLC实现，PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测水仓水位，将水位变 化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，控制排水泵的启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，超限报警，以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输 入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据，控制排水泵的启停。
在数据采集过程中，模拟量信号的处理是将模拟信号变换成数字信号（A/D转换），其变换 速度由采样定律确定。一般情况下，采样频率应为模拟信号中最高频率成分的2倍以上，这 样经A/D变换的精度可完全恢复到原来的模拟信号精度。A/D变换的精度取决于A/D变换器的 位数。如5V电压要求以5mV精度变换时，精度为5mV/5V=0.1%,即1/1000十进制的1000用二进 制表示时要求为10位,而本系统所采用的A/D模块分辨率为16bit,其精度在±0.05%以上，该 精度等级足以满足控制系统要求。同时，PLC所采用的A/D模块均以积分方式变换，可使输入 信号的尖峰噪音和感应噪声平均化，适用于噪音严重的工业场所。
图1 岱庄煤矿井下主排水泵自动化监控系统图（略）
2．2 自动轮换工作
为了防止因备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而使电机和电气设备受潮或其他故障未 经及时发现，当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时，而不能及时投入以至影响矿井安全，本系统程序设计了5台泵自动轮换工作控制，控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数及流量等参数自动记录并累计，系统根据这些运行参数按一定顺序自动启停水泵和相应管路，使各水泵及其管路的使用率分布均匀，当某台泵或所属阀门故障、某趟管路漏水时，系统自动发出声光报警，并在触摸屏上动态闪烁显示，记录事故，同时将故障泵或管路自动退出轮换工作，其余各泵和管路继续按一定顺序自动轮换工作，以达到有故障早发现、早处理，以免影响矿井安全生产的目的。
2．3 自动控制
系统控制设计选用了日本欧姆龙公司C200HE型PLC为控制主机，该机为模块化结构，由PLC机架、CPU、数字量I/O、模拟量输入、电源、通讯等模块构成。PLC自动化控制系统根据水仓 水位的高低、井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时 间段（时间段可根据实际情况随时在触摸屏上进行调整和设置）等因素，建立数学模型，合 理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制5台水泵运行。
为了保证井下安全生产，系统可靠运行，水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数，因此，系统设置了两套水位传感器，模拟量和开关量传感器，两套传感器均设于水仓的排水配水仓内，PLC将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率，根据矿井涌水量和用电负荷，控制在用电低峰和一天中电价最低时开启水泵，用电高峰和电价高 时停止水泵运行，以达到避峰填谷及节能的目的。
2．4 动态显示
动态模拟显示选用日本Digital公司的GP-570T型触摸式工业图形显示器（触摸屏），系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动阀的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警。直观地显示电磁阀和电动阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空情况和压力值。
用图形填充以及趋势图、棒状图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高段水位分段报警，用不同音响形式提醒工作人员注意。
采用图形、趋势图和数字形式直观地显示3趟管路的瞬时流量及累计流量，对井下用电负荷的监测量、电机电流和水泵瞬时负荷及累计负荷量、水泵轴温、电机温度等进行动态显示、超限报警，自动记录故障类型、时间等历史数据，并在屏幕下端循环显示最新出现的3条故障（故障显示条数可在触摸屏上设置），以提醒工作人员及时检修，避免水泵和电机损坏。
2．5 通讯接口
PLC通过通讯接口和通讯协议，与触摸屏进行全双工通讯，将水泵机组的工作状态与运行参 数传至触摸屏，完成各数据的动态显示；同时，操作人员也可利用触摸屏将操作指令传至PL C，控制水泵运行。PLC同时将水泵机组的运行状态与参数经安全生产监测系统分站传至地面 生产调度监控中心主机，与全矿井安全生产监控系统联网，管理人员在地面即可掌握井下主 排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现井下主排水系统 的遥测、遥控，并为矿领导提供生产决策信息。触摸屏与监测监控主机均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点以提醒操作人员注意。
系统功能及特点
（1）PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序结构具有清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。
（2）系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作，延长了水泵的使用寿命。
（3）系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动就近的真空泵，若在程序设定的时间 内达不到真空度，便自动启动备用真空泵。
（4）系统根据电网负荷和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段，以“避峰 填谷”原则确定开、停水泵时间，从而合理地利用电网信息，提高矿井的电网运行质量。
（5）PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。
（6）在触摸屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温 度、电流、电压等参数，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。具有故障记录，历史数据查询等功能。
（7）系统具有通讯接口功能，PLC可同时与触摸屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现遥测遥控功能。
（8）系统保护功能有以下几种。
超温保护：水泵长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温度保护装置及PLC 实现超限报警。
流量保护：当水泵启动后或正常运行时，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本 台水泵停车，自动转换为启动另一台水泵。
电动机故障：利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制。
电动闸阀故障：由电动机综保监视闸阀电机的过载、短路、漏电、断相等故障，并参与水泵的联锁控制。
煤矿井下供电设备安全现状及对策 篇6
【关键词】煤矿;井下供电;供电安全
一、前言
煤矿井下供电设备安全问题，既关系到每个煤矿井下作业矿工的人身是否安全，也关系到煤矿企业财产是否安全，同时在诸多行业中煤矿井下作业环境是最为恶劣的，安全事故频发也是最为严重的，为此，如何降低煤矿生产安全事故，杜绝煤矿井下作业中存在的安全隐患，做好煤矿井下供电设备安全可靠性研究和探讨，具有重要现实意义。
二、煤矿井下供电设备安全现状
目前，我国煤矿发生井下安全事故，主要是由于供电设备陈旧落后以及供电技术不够完善导致的，分析这些井下安全事故的原因，大多是由于煤矿企业忽略了供电设备的安全性和可靠性问题，导致煤矿井下供电设备运行过程中存在各种安全隐患。
（一）供电设备陈旧老化。供电设备陈旧老化，带病运行，出故障的频率很高。许多煤矿企业矿井变电所的开关柜、开关场等设备，还有主变压还是六十年代投用的，其操作机件已经严重磨损，甚至发生了严重变形，属于高耗能的，是国家已经三令五申必须淘汰的产品，供电的安全可靠性很难达到电业规程标准规定。
（二）、没有采用两回路供电系统。在《煤矿安全管理规程》中第九章明文规定：煤矿矿井必须有两回路电源线路。并且在《煤矿安全生产基本条件规定》中有规定：对于年产六万吨的矿井采用单回路供电系统，必须配备能满足供电要求的备用电源。当前，许多煤矿大多采用单回路供电系统，即便有些煤矿企业配备柴油发电机或者汽油发电机，大多也是应付检查摆设的，或者用于停电时应急照明，发电机的容量不是很高。当矿井下在同一回路的电气设备发生停电时，井下的通风机、主排水泵、提人绞车等的工作就无法正常，井下工人无法安全撤离，极易发生透水事故，也会导致由于通风机停运而发生的粉尘聚集污染和瓦斯爆炸事故
（三）很多煤矿企业违反《煤矿安全管理规程》，对由地面引入井下的供电线路没有安装防雷装置，接地保护装置、过流保护装置、以及漏电保护装置（如图1）。在供电接入口出安装防雷装置是符合煤矿安全管理规程要求的，然而大多企业没有安装只是用架空线先接入井口，然后再用电缆线接入井下，或者地面变压器出线处直接接入电缆引入井下，面对如此情况一旦发生雷击，雷电就会沿着导线侵入井下的工作面，就会发生工作人员触电、设备遭遇雷击损坏、瓦斯爆炸等特大安全事故。由于井下作业是非常潮湿的，必须安装漏电保护器，然而许多煤矿企业不安装变压器出线侧总漏电保护器，甚至连手持式电动器具的末级漏电保护器都没安装，并且在通风机、提人绞车、主排水泵的电气设备上也很少安装漏电保护器，一旦发生漏电事故，就会导致火灾和瓦斯爆炸，造成人身伤亡和财产损失是非常惨重的。
（四）井下长距离输电导致的安全隐患。随着我国煤矿采掘规模的不断扩大以及机械化程度的不断提高，掘进工作面巷道长度不断加长，随之而来要求供电线路需要加长，如果对低压超长距离供电以及对其电缆截面选择确定不科学合理，就会导致一些列的粉尘瓦斯爆炸、火灾、电气设备被烧毁，也是当前我国煤矿事故频发的主要原因之一。
三、改进煤矿井下供电设备安全现状对策
（一）提高井下供电设备的供电可靠性。对于煤矿井下的一类负荷，一旦出现供电中断，就会导致惨重的设备损毁和人身伤亡事故，给国家和企业都带来巨大的经济损失和负面影响。为了确保井下供电的安全可靠，必须采用两回路電源供电，对于井下的通风机、主排水泵、提人绞车等一类的负荷的供电，必须保证井下配电所采用两回路的电源互为备用的供电。同时对于井下两回路电源，对其电源回路要求引自两个不同的发电厂或者两个不同的变电所，并且要求配置自动切换装置，当电源回路发生故障时，通过自动切换装置可以快速切换到备用的电源回路上而迅速复电，从而保证井下作业安全。为了提高井下供电的安全可靠性，对于供电得双回路电源需要单独设置，不能与其他的负荷设备连接共用。对于有些大型的煤矿企业，为了进一步保证井下作业的安全可靠性，在保证两回路电源供电的同时，还设置了柴油发电机备用电源回路，以保障通风机、主排水泵、提人绞车等一类的设备供电需要。
（二）加强煤矿供电设备电器保护。在煤矿企业供电设备电器保护，主要是接地保护、过流保护、以及漏电保护。供电保护对于煤矿企业保证安全生产来说是非常重要的，倘若供电保护达不到标准要求，就会发生电器保护拒跳、以及发生误跳现象，或者发生保护跳闸范围过大现象，当到达一定的严重程度时，也会引起瓦斯聚集，进而会发生瓦斯爆炸，给煤矿企业带来威胁，为此我们需要不断地改进电器保护器性能，采用计算机软件硬件技术、电磁兼容技术、集成电路技术、液晶显示技术、网络以及现场总线技术等高新技术成果，研制智能电器保护装置，从而不断加强煤矿井下作业供电设备电器保护。
（三）加大井下供设备检修维护和升级改造力度。随着我国煤矿采掘规模的不断扩大，井下用电设备的性能、容量、功率各个参数也发生变化，因此，需要针对此种情况对供电设备作出适当调整以及合理推陈出新的改造，严格检修制度和检修计划，做好井下供电设备的检修和维护工作，以保证井下供电设备高效持续运行，经监测发现已经损坏和性能出现下降的防爆电器设备，要立即更换，禁止继续使用。对于那些已经陈旧落后的机电设备，或者不符合安全标准要求的机电设备，需要及时对其进行更换，从而降低故障发生的可能性，因而提升煤矿井下供电设备运行的安全水平。
（四）合理优化布设提高供电设备的安全可靠性。由于煤矿井下作业环境极差，威胁生产安全因素较多，为此合理优化布设供电系统，在提高井下供电设备安全可靠性方面都是非常重要的。在实际操作过程中，一般采用如下改进措施，比如调整提升供电电压等级、加设相敏装置、对供电系统实施分列分段供电、适当增加电缆截面、有效调节供电方案，同时需要加强供电设备的维护检修以及改造力度，从而提高井下作业供电的安全可靠性，保障煤矿井下作业生产安全可靠。
四、结束语
煤矿井下供电设备安全问题，在煤矿安全生产中的地位是至关重要的，为此，煤矿企业需要加强井下供电设备安全可靠性管理和控制，不断加强井下供电设备电气保护，做好两回路电源的单独设置、加强井下供电系统的合理化布局控制，并且做好井下供电设备的维护保养和升级改造工作，做好这些技术改进措施，对于提高井下供电设备安全可靠性，提升煤矿企业安全生产水平和经济效益都有重要意义。
参考文献
[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.
井下排水设备论文 篇7
关键词：煤矿安全管理,水泵房,安装工艺,安装工序
前言
煤矿井下采区主排水泵房担负着采区排水的主要任务, 其安装质量的好坏直接关系着整个矿井排水系统的正常运行, 进而影响到采区的正常安全生产。所以, 优化排水泵房安装工艺, 对每个环节进行分析研究, 使水泵房安装争取达到最优、最可靠状态, 形成良好的排水系统, 显得十分重要。
1 安装前准备
1.1 设备基础工程验收
设备基础工程主要包括电机及水泵基础, 施工时可以做成整体基础, 基础底部一定要打锚杆扎根固定, 防止水泵振动造成基础移位;设备基础标高应控制一致, 保证水泵安装时基面在一个水平面, 为安装打下良好基础。各台水泵及电机基础中心线必须在同一条中心线上, 有利于质量标准化控制。另外, 电缆沟砌筑时要控制好坡度, 且在最低处预埋钢管与配水巷连通, 保证沟内积水能完全排到配水巷内。
1.2 预埋件控制
预埋件包括配水巷内配水短管、配水闸阀支架 (两侧设钢板, 安装时现场焊接支架) 、起吊梁和托管粱、配水巷盖板焊接预埋件等。配水短管埋设时要考虑到其相对于水仓的高度, 保证水仓内的水能完全放进配水巷。且埋设时要控制好其垂度和中心度, 保证配水闸阀安装时开闭旋杆垂直且中心线与配水巷中心线一致。由于配水短管法兰和配水闸阀的法兰都时固定的, 当配水短管预埋固定后, 配水闸阀安装时开闭旋杆垂直很难保证。经研究将配水短管固定的法兰改为活套法兰, 这样就可以有效保证配水闸阀开闭旋杆垂直度, 保证安装好的配水闸阀关闭后不漏水。吊粱埋设要与设备中心位置相对齐, 保证起吊时不偏斜, 托管梁埋设时要保证上面一致且外端一齐, 要控制好与水泵基础的相对尺寸, 防止水泵出水管安装时顶住吊梁和托管梁不能正常安装和使用。同时保证起吊梁、托管梁埋设时保持在一个水平面内, 并保持各梁之间平行。最后, 要注意控制好配水巷中心线、水泵基础中心线与托管梁中心线的相对关系, 保证水泵的吸水管中心线与配水巷中心线一致, 且配水巷中心线与托管梁中心线的相对关系符合安装要求。配水巷口两侧每隔1-1.5米各埋设一块钢板 (200mm*200mm) , 用来连接配水巷盖板钢梁。
2 安装工艺分析
水泵房安装主要包括基础校验、放线、配水闸阀安装、配水巷盖板安装、吸水管及排水联络管安装、水泵及电机安装、供电系统等安装。一般来说, 先安装配水闸阀、开闭旋杆装置, 随后安装水泵及电机, 然后再安装吸水管与排水联络管, 再安装配水巷盖板, 最后, 安装供电及接地系统。经优化可先安装配水闸阀, 随后安装配水巷盖板钢梁并与埋设钢板焊接, 再安装开闭旋杆装置, 再铺设防滑钢板并与钢梁焊接, 然后再安装吸水管与排水联络管, 同时安装供电及接地系统。
2.1 配水闸阀安装
配水闸阀在水泵房所有混凝土基础完成后即可进行, 在水泵未安装之前, 配水闸阀便于运输吊装, 将闸阀整体吊装到位后与预埋支架连接, 然后安装配水巷盖板钢梁并与埋设钢板焊接, 便于固定配水闸阀旋杆装置 (包括开闭旋杆) 。配水闸阀安装完成后可以铺设配水巷盖板钢板。铺设板时必须留出检修通道口及吸管入口。
2.2 排水管路安装
在设备未安装前, 先安装排水管便于管路运输车、吊装车辆行走及吊装作业。由于托管梁离水泵房底板较高, 所以安装时必须使用专用登高平台或登高作业升降车辆, 登高作业人员必系好安全带后方可在高空作业, 保证人员安全, 先将排水管吊置托管梁上, 预留开水泵出水管三通位置并临时固定。
2.3 水泵、电机安装
水泵及电机安装设备基础做好后, 统一进行抄平, 准备好各种垫铁, 先将水泵、电机的整体底座吊装到基础上, 连接好地脚螺栓, 依据巷道中心线、水泵及电机中心线与配水巷中心线进行底座找平、找正后, 进行初次灌浆, 待初次灌浆混凝土凝固后, 进行底座二次找正、找平并紧固地脚螺栓, 然后, 将电机、水泵吊装置底座上, 找正、找平, 调整好水泵和电机的对轮间隙及同轴度, 并紧固螺栓, 最后进行二次灌浆。
2.4 吸水水管安装
吸水管中心线与配水巷中心线一致, 先将吸水笼头联接好, 整体吊装到配水巷中去, 然后与托梁临时固定, 安装弯头、偏心异径管, 与水泵吸水口进行连接。待所有吸水管部分安装、调整好后, 可将吸水管与预埋托梁采用螺栓连接进行固定, 上端固定在配水巷盖板支撑梁上, 然后将吸水管与提前预埋好的托架连接, 采用现场焊接, 便于控制尺寸偏差。
2.5 水泵房外主排水管路、水泵出水管安装与连接
主排水管路安装可采用法兰连接, 吸水管安装的同时, 进行主排水管路安装, 将两趟管路平行安装到提前埋设的管托架上。然后从水泵出口向上依次安装出口短管、压力传感器、电动闸阀、多功能水泵控制阀, 然后根据两趟主排水管位置确定焊接安装等径三通长度。安装等径三通时要以主排水管路中心线确定其高度, 确保联络管中心线与排水管路中心线在一个水平面上, 再安装截止阀、异径三通, 使两排管路完全联络到一起。
2.6 供电系统的安装
电缆桥架、控制箱安装:水泵和电动机安装调平后, 即可进行电气系统的安装。先根据电缆的走向、电机位置、电动闸阀位置等进行测量电缆桥架尺寸, 在地面焊接好电缆桥架后, 入井安装电缆桥架。电缆桥架安装好后, 先敷设动力电缆, 后敷设控制电缆。敷设电缆时应注意电缆应留出足够的余量, 用来接线。电缆必须敷设于电缆桥架或电缆沟内, 进入变电所的电缆必须经合适的穿墙套管, 动力电缆必须与控制电缆分层敷设。控制按钮应安装在合适控制箱内, 控制箱应可靠的固定在泵房两帮合适位置。电缆敷设完成后进行接线, 接线可先接照明灯, 再接电动机电源线, 然后接其它动力电缆及控制电缆。接线要严格按照防爆电气设备接线工艺进行接线, 接线盒内不允许有虚接、毛刺等现象。同时, 可以进行设备接地线的连接, 将接地线连接成一个接地网络, 通过接地母线与水仓内主接地极最终连接, 形成接地系统。
3 结束语
井下排水设备论文 篇8
郭屯煤矿位于山东省巨野煤田中北部的郓城县境内, 主采下二叠统山西组3煤层, 设计生产能力240万t/a。矿井采用立井开拓方式, 水平标高-808m, 井下主排水泵房埋深在853～860m左右, 属深部高压区。由于埋藏深、地应力大及围岩节理裂隙发育的影响, 井下主排水泵房矿压显现剧烈, 施工难度大, 为了实现安全施工和今后的正常使用, 必须设计与之相适应的支护方案。
二、井下主排水泵房支护设计
2.1泵房所处的地层情况分析
井下主排水泵房埋深较深, 所处的岩层多为泥岩、粉砂岩、细砂岩或交互层, 而且节理、裂隙发育。根据同水平相邻矿井地应力测试结果, 水平应力达36.8～46.1MPa, 垂直应力在21.4～24.0 MPa内。水平应力平均大于垂直应力的1.8倍左右。通过对该地层四种岩石物相分析, 岩层中含有多水高岭石分别为24.5%、24.7%、46.3%和47.5%, 这种矿物成分遇水有较大的膨胀性。由于该地层水平应力大且含有膨胀性矿物, 支护中防止底臌是重点, 同时要使侧压力转移, 统一考虑顶、帮、底的变形及相互影响。
2.2泵房支护方案
泵房设计净宽为5.3m, 净高为5.65m, 其中墙高3m, 拱高2.65m;基础:深1.6m, 宽2m。
一次支护采用锚喷网索加反底拱锚注支护形式。锚杆采用直径 22mm, L=2.2m, 树脂锚杆, 间排距0.8m。钢筋网采用直径 6mm钢筋编网, 网格150×150mm, 网片规格1.1×1.2m。喷射砼采用C20砼, 厚120mm。注浆锚索采用直径 17.78mm, 长8.3m, 每断面5根;中顶1根, 两侧各2根, 间排距2.0m。顶帮注浆锚杆直径 25mm, 长2m, 间距2.0m, 排距1.6m。一次支护30天后确定锚注时间。泵房底板以下4m内为砂岩时, 采用在水泵基础以下浇灌C40砼厚300mm平底板梁;若底板以下4m内为泥岩, 则采用反底拱;然后底板锚注采用长1.6m注浆锚杆, 间距1.2m, 排距1.6m;两泵基础间3m的空间位置为卸压带, 不加固。
由于一次支护强度较大, 二次支护仅需砌碹400mm厚混凝土, 强度C40, 不再配筋。见图1。
1-注浆锚索, 直径17.78mm, 长8.3m, 间距2.0m, 排距1.6m。
2-锚杆, 直径22mm, 长2.2m, 间排距0.8m。
3-墙和顶注浆锚杆, 直径25mm, 长2m, 间距2.0m, 排距1.6m。
4-喷射混凝土C20, 厚120mm。
5-混凝土C40, 厚400mm。
6/6'-反底拱/底板梁, C40混凝土, 厚300mm;如开挖部位是砂岩可用300mm厚平底板梁。
7-底板注浆锚杆, 直径25mm, 长1.6m, 间距1.2m, 排距1.6m。
8-填毛料石或砂岩碎石。
其他巷道支护结构主要采用锚网喷射支护结构形式。锚杆采用ϕ22mm, 长2.2m, 树脂锚杆, 间排距800×800mm。钢筋网采用6mm, 网格150×150mm, 网片规格1.1×2m。喷射砼采用厚200mm, C20。锚索采用17.78mm, 长6.3m;拱顶1根, 两侧1.6m处各1根, 排距1.6m。开挖后根据揭露岩层和巷道变形情况在确定是否需要锚注。
2.3泵房支护参数要求
1) 锚杆采用22mmKMG500左旋螺纹等强树脂锚杆, 长度2200mm, 树脂锚固长度≥500mm, 单根锚杆的锚固力≥120KN, 初锚预紧力≥60KN, 锚杆间排距800×800mm, 呈梅花形布置。
2) 钢筋网采用6mm的钢筋编焊, 网格150mm×150mm, 网片规格1.1m×1.2m, 网片搭接长度150mm, 每格用14#铁丝双股绑扎连接。
3) 注浆锚索采用5根注浆锚索加强支护, 锚索索体选用ϕ17.78mm钢绞线, 长度8000mm, 间距2.0m, 排距1.6m。树脂锚固端长度≥1000mm, 锚固端应位于坚硬岩层中, 与锚索配套的索具、托盘、螺母应配套;注浆锚索要留有注浆口管和排气管的装置;单根锚索抗拔力≥180KN;安装拉紧力≥80KN。
4) 注浆锚杆采用高压螺旋注浆锚杆, 墙和顶注浆锚杆规格为ϕ25×2000mm, 间距2.0m, 排距1.6m;反底拱注浆锚杆规格为ϕ25×1400mm, 间排距1000×1600mm。
5) 在硐室的底角锚杆均应下扎45°, 以防底臌。为便于布置锚杆, 可在拱顶设一根锚杆, 在两墙脚离底板200mm高各布置一根锚杆, 其他锚杆均布;
6) 一次支护采用喷射混凝土, 厚度为120mm;二次支护采用砌碹混凝土厚度为400mm, 强度等级不小于C40。
2.4实施说明
1) 底臌治理, 返修后加反底拱, 在两帮底角打一排45°注浆锚杆, 长1.6m, 排距1.6m。
2) 注浆锚杆是在一次支护1个月后根据巷道收敛变形情况, 确定是否需要锚注。
3) 锚喷巷道一旦出现变形, 围岩中就产生裂隙, 浆液就容易注入。根据多年的矿压观测发现, 巷道变形一侧≤20mm, 注浆难度较大, 巷道一侧变形≥50mm, 巷道即遭破坏。一般巷道一侧变形在20～40mm时注浆效果最佳, 此时应进行二次注浆锚杆锚注加固。通过收敛变形观测, 以确定锚注支护的时间。
4) 锚喷支护参数初次普通锚杆间排距以800×800mm为宜, 二次注浆锚杆间排距以1600×1600mm为宜。
三、支护设计的特点
3.1“抗-卸-固”相结合的特点
1) “抗”
由于该地层应力高, 节理裂隙发育和岩层中含有膨胀性矿物成分, 所以一次支护要有一定的预紧力, 即锚杆的初锚预紧力应为设计锚固力的0.5倍左右, 锚杆预紧力约在40～60KN。
设计采用光面爆破, 而且爆破后立即喷射50mm厚的砼, 然后进行打锚杆孔、挂网、安装锚杆, 并采用风动或电动机械扳手, 给锚杆施加预紧力≥40KN以上, 再进行复喷, 以保证初期支护效果。
2) “卸”
由于高应力的作用, 绝对不让围岩变形是很难的, 所以要留有一定的变形量, 即“卸”或“让”的原则。根据该地层相邻矿井实践经验和实测, 水平收敛变形量不大于80mm进行加固最好, 若变形量不超过20mm, 可不进行二次加固。设计采用高强让压锚杆, 以适应该地层的变形特点, 使支护效果更好。
3) “固”
“固”是即对已发生位移量在30～70mm巷道, 又没有产生破坏, 要及时进行锚注加固, 以维持巷道加固带的围岩完整, 不过分降低围岩的自身支撑强度, 再进行二次砌碹混凝土支护以巩固硐室稳定性。
3.2巷道顶、帮的支护设计特点
一次支护均采用锚喷网支护结构形式, 对巷道宽度≥3m的巷道要加注浆锚索。锚索是辅助支护手段, 对加强拱部的整体支护效果及转移两帮的水平应力起到重要的作用。锚索一般采用2～5根, 重点是巷道拱部靠近两肩处, 即直墙与曲拱交界线以上1m左右的部位。
3.3底臌的治理
凡硐室底板有泥岩的地段均有底臌发生的可能。对底臌治理的重点是应力转移, 其次是卸压或者二者结合的方式。
对所有巷道在底板水平以上200mm处, 向下打45°的底角锚杆, 以转移应力, 防止底臌产生。对已经发生底臌或底压特别大的地段, 先进行卧底, 超过底板200mm, 用C40砼做反底拱, 然后进行锚注。
喷射砼一定要超过底板水平以下100mm, 要先清出底沟, 由下而上复喷。
3.4永久硐室的复合支护
井下主排水泵房为矿井永久硐室且断面大、应力集中, 在采用一次锚索网喷支护之后, 需要进行二次砌碹混凝土支护工程。一次支护待围岩压力适当释放、变形稳定后, 方可进行二次支护, 二次支护厚度400mm, 混凝土强度等级不小于C40。
四、结语
郭屯煤矿井下主排水泵房埋藏深、地压大, 地质条件复杂, 支护难度大, 因地制宜地合理选择该支护方案, 工程掘进体积3332m3, 使用混凝土944.6m3, 施工安全顺利, 该工程竣工至今已有三年, 工程完好无损, 未出现破坏, 地膨, 错位, 下沉现象。实践证明, 该支护设计方案对于大埋深裂隙发育围岩巷道支护效果良好。
摘要：通过对郭屯煤矿埋藏深、地应力大、围岩裂隙发育条件下硐室支护状况分析, 提出了与之相适应的支护设计方案, 并在工程中进行实践, 取得了良好的支护效果, 保证了硐室的稳定。
关键词：埋藏深,地应力大,支护,“抗-卸-固”
参考文献
[1]何满潮, 等.深部开采基础理论与工程实践[M].北京:科学出版社, 2006.
井下排水设备论文 篇9
地层涌水、降水和从江河中的渗透、水砂充填以及井下供水是矿下积水的主要来源, 如果井下排水系统安全性能低, 将会影响井下开采以及工作人员的安全。而井下排水系统就是以上经各种途径涌进矿井的积水安全及时并且合理地排至地表, 从而保证进行矿井的安全生产以及生命安全。下面笔者探讨了自动控制系统在煤矿井下排水的应用。
1 自动排水系统的构建及工作原理
1.1 排水系统整体架构
在监测方面, 采用超声波液位传感器与投入式液位传感器两种液位传感器共同获取水位信息, 这样能保证采样信息的准确性;通过负压传感器、压力传感器分别监测水泵入口处真空度以及出口处压力值, 以判断水泵达到启动条件以及是否工作正常, 通过温度传感器监测水泵和电机温度, 若温度超过设定值进行故障报警, 通过电机电流判断水泵流量。
本系统采用自动、半自动和手动相结合的控制方式。在自动模式下, ARM根据获取的传感器的液位负压值等信号与在系统中设定的值进行比较, 如果达到要求就输出信号控制射流泵和闸阀的启闭, 根据当时的水位偏差以及偏差变化率控制水泵的工作状态, 与此同时, 通过监测水泵或者电机是否异常工作来决定进行故障报警或者退出运行。
1.2 自动排水系统的工作原理
1.2.1 水泵的启动
通过采集的液位信号获取液位的高度, 嵌入式控制系统得到液位信号根据控制策略, 决定是否开启水泵来控制水位。当水位超过预警戒线时, 嵌入式控制首先输出的I/O信号, 接通控制射流泵电磁阀线圈, 从而开启射流泵为水泵注水。射流泵在运行的过程中能够使水泵入口处的真空度升高, 通过大气压的作用水仓中积水将被注满离心泵吸水管道以及泵腔中。这样, 在水泵入口处的真空度达到标准时, 嵌入式控制系统采集真空度达标的信号, 启动水泵, 这时水泵的出口处的压力会慢慢增加, 最后会达到某一数值而不再增加。
1.2.2 水泵的运行
嵌入式控制系统采集到压力传感器监测到的水泵出口处的压力值后, 与在系统中设定的正常情况下的压力值进行对比, 到达要求时, 开启控制该水泵的闸阀, 使得此水泵机组可以进行排水, 这时还需要关闭射流泵。在水泵运行过程中, 必须对水泵的运行状态进行监控, 监测信息主要包括水泵入口真空度值、出口压力值、电动机电流、温度以及流量计测得的管路流量等, 嵌入式控制系统通过这些反馈回来的信号以及信号的变化判断水泵运行是否正常, 若监测到异常就进入停泵阶段。
1.2.3 水泵的停止分为两种情况
当水位下降到警戒线以下时, 首先需关闭电动闸阀, 随着电动闸阀的关闭水泵出口处压力值不断上升, 直到上升电动闸阀开启前的压力值的时候就可以关闭水泵, 这属于正常情况下停止水泵;当排水系统意外掉电, 这个时候就容易产生“坐泵”的危险。在人工操作的情况下, 由于突然停电而造成的水锤会破坏逆止阀对水泵造成损坏, 为了避免水锤的破坏, 需要在水泵逐渐减速时快速的关闭闸阀, 这样由水锤带来的冲击力在闸阀和逆止阀的共同作用下被削弱, 减轻了“坐泵”的危险。
2 自动控制系统在煤矿井下排水的应用
2.1 控制方式环节
系统控制方式可分为自动、半自动和手动检修三种方式.自动时, 不需要人员参与, 由PLC检测水位、压力、流量及有关信号, 自动完成各泵组运行;半自动方式由人工检测水位、压力等信号, 并选择开哪台水泵和开几台水泵, 但水泵的启动和工作仍由PLC自动完成;手动检修方式为故障检修和手动试车时使用, 维修工人可操作任一水泵电机、电动闸阀、电磁阀的开关, 解除相互闭锁关系。当PLC故障时, 全部设备均为手动运行, 由操作人员控制相应按钮完成;当某台水泵及其附属设备发生故障时, 该泵组将自动退出运行, 不影响其它泵组正常运行。泵阀故障或检修时, 该台泵阀由自动工作状态中切除, 故障排除或检修完成后, 手动试车, 确认无故障后, 即可参与整个自动轮换工作, PLC柜上设有该泵的禁止启动按钮, 设备检修时, 可防止其他人员误操作, 以保证系统安全可靠。系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行, 设置有转换开关。
2.2 水位自动监控和“避峰就谷”环节
水位自动监控环节的任务是根据水仓水位的高低自动准确发出开、停水泵命令, 及时把水排出.“避峰就谷”环节的设计是为了使排水系统节能, 尽量减少耗电费用。所谓“避峰就谷”是指调度水泵在用电的“谷段”和“平段”时间段工作, 尽量避免在“峰段”启动。用电的“峰段”、“平段”、的时间段以不同的电费价格收取费用, 在该环节中要确定开启几台水泵。
2.3 水泵和排水管路轮换工作环节
“谷段”是由供电部门统一划定的, 并按不同“峰段”最高、“平段”次之、“谷段”最低。为了防止因备用泵或备用管路长期不用而使电机受潮或有其他故障而未被发现, 当紧急情况需要投入而不能投入以至影响矿井安全, 本控制系统按“轮换工作制”来设计, 以达到有故障早发现、早处理, 以免影响矿井安全生产的目的。本自动控制系统根据水泵和管路的使用次数和使用时间综合分析, 自动按一定顺序轮换开启水泵和使用管路。当某台泵或其所属阀门故障或检修时以及某趟管路漏水时, 系统发出替报, 同时该泵或该趟管路退出轮换, 其余各泵及管路仍按轮换工作制运行.在该环节中要确定开启哪一台或哪几台水泵。
2.4 水泵自动开启和关闭环节
离心式水泵的开启和关闭是相对较复杂的, 系统能够按照离心式水泵的开启和关闭步骤, 自动为其注水, 测量真空度, 开启和关闭水泵电机, 测量排水管压力, 开启和关闭电动阀。该环节要根据第二, 三环节的计算分析结果准确无误的开启相应的水泵。
2.5 参数显示环节
采用上位机组态软件实现参数显示。可动态实时显示水仓水位, 管路静压, 水泵流量, 水泵压力, 电机电流、电压, 及水泵电机、电磁阀和电动阀的各种工作状态, 超限报警, 故障画面自动弹出, 故障点自动闪烁。具有故障记录, 历史数据查询等功能。并做出曲线、报表, 以利于管理人员做出正确判断, 向可编程控制器发出控制命令。
2.6 故障监测和保护环节
水泵电机容量大, 耗电量高, 属一级负荷。因此, 对排水设备自动控制系统的安全性、可靠性要求较高。本系统设有以下几种保护:
(1) 过流、低电压、漏电保护:通过接在电机电源主回路里的电量监测模块可以测量出电机电流、电压、功率等, 把这些数值通过通信接口传输到可编程控制器, 由可编程控制器计算、判断电动机工况.当出现故障时, 控制相应的执行机构或保护装置动作, 并故障报警;
(2) 超温保护:水泵长期运行, 当轴承温度或定子温度, 电机温度超出允许值时, 通过温度保护控制使水泵停车;
(3) 漏水保护:每台水泵均安装有真空度压力表, 如在规定的注水时间内系统仍未收到真空度达到规定值的信号, 则停止启动本台水泵, 转为启动下台水泵, 并发出故障报警信号;
(4) 流量、压力保护:当水泵启动后或正常运行中, 如流量或压力达不到正常值, 通过流量、压力保护控制使本台水泵停车, 转为启动下台水泵.
(5) 逻辑错误故障保护:PLC外接的输入、输出元器件如电动阀、电磁阀、接触器等引起的故障较常见。如接触器主触点“烧死”造成线圈断电后电机运转不停等。一旦出现这样的故障, 就要实现报鳌、停机等控制措施。故障报警采用声光报赞相结合的方式, 在上位机上设置故障点光闪烁报警, 另外, 安装一个警铃。为了避免警铃频繁响起时, 井下工作人员不必要的惊慌, 只在发生重大故障, 需要立即排除或者提示工作人员时, 才启动警铃报鳌, 比如, 当所有水泵都启动工作, 但水仓水位依然快速上涨时。一般情况下, 只启动光闪烁报警。
3 结语
以上本文笔者粗略探讨了自动控制系统在煤矿井下排水的应用, 由于时间和篇幅有限, 还有许多内容没设计到, 比如:自动控制系统硬件设计、传感器的选择等。在今后的工作中笔者将不断研究。
摘要：煤矿安全问题在我国日益显得突出。煤矿井下排水系统作为煤矿生产中的主要工作系统之一, 在煤矿安全问题中占有重要地位。矿井涌水如果不能及时排出, 将对煤矿生产和工作人员构成巨大威胁。本文笔者探讨了自动控制系统在煤矿井下排水的应用。
关键词：自动控制系统,煤矿,井下排水
参考文献
[1]张广龙, 史丽萍.矿井中央水泵房综合自动化系统的设计模式[J].煤矿机电, 2005, 4
井下排水设备论文 篇10
现有国内矿山井下中央泵房排水自动化系统已经在多家矿山应用运行, 由于工况的复杂性, 大部分都存在或多或少的问题, 导致全自动运行时存在隐患甚至不能自动化运行。我公司在丰海煤矿、小华煤矿的主排水系统及仙亭煤矿生活供水系统中, 同时应用了多项新的技术, 保证了供排水自动化全自动运行的可靠性, 同时也起到了节能降耗的作用。
1 真空度检测系统优化
(1) 目前市场上绝大多数厂家在水泵启动前检测真空度采用以下两种方法:
①在进水管安装真空度压力变送器检测负压值, 由于检测管道中气水混合且流速很高, 负压变送器很难及时反应出当前负压值, 经常出现明显管道中气未排净但是压力显示已经到达负压设定值, 导致程序判断失误, 水泵干抽, 特别是不锈钢耐腐多级泵很容易形成叶轮烧死, 导致整台水泵需返厂维修或直接报废;
②在压力变送器不能准确判断时, 大部分厂家采用时间判断, 即开启真空泵或射流泵后, 不检测真空度, 而是直接采用延时启动水泵的方法, 这种方法对于真空度的检测和控制几乎没有, 对水泵的保护更加缺失。
(2) 新采用技术:使用德国进口水流开关配合压力变送器检测
采用德国原装进口的水流检测装置完美的解决了水泵真空度难检测的问题:在水泵进水管增加水流检测管道, 安装该水流检测装置, 通过检测真空管道水流量的方式精确检测水泵真空度, 确保水泵在真空度达到要求后启动。同时以负压变送器检测为辅助检测手段, 对两个数据的同时比较, 更加精确的判断水泵的引水效果。
2 水位检测系统选型的优化
(1) 目前国内其他厂家一般选用单个浮球开关或单个液位计进行检测, 在传感器出故障后整个自动化系统将瘫痪;
(2) 采用技术:冗余设计及独特选型
①冗余设计
水位监测系统使用冗余设计:使用两台互相备用的超声波液位计检测水仓水位, PLC系统设有检测判断程序, 当主液位计出现故障导致信号不准确时, 系统会自动切换至备用液位计;
同时系统设计两个浮球开关检测水仓水位, 该信号为开关量信号, 作为最终保障:当两台液位计全部故障, 浮球开关设置为水位高及水位超高信号, 系统接收后会自动甩开液位计信号, 根据浮球开关信号控制系统动作 (见图1) 。
②对于水面有波浪水仓的水位检测
选用超声波液位计检测水仓液位, 针对水面有波浪的水仓, 一般采用导波管测量法, 即在超声波探头下方加一根DN100以上的PVC管, 固定于水仓池壁, PVC管底部与最低液位设定点持平, 保证管内壁光滑无毛刺即可, 此时水面的波浪就无法影响到超声波液位计的检测, 保证了检测的可靠性。
3 系统失电对高扬程矿井水泵消除水锤方案
(1) 国内矿山中高扬程矿井对于系统失电造成的水锤损害没有特别好的办法;
(2) 在排水自动化项目中可应用EPS应急电源, 该电源自有逆变技术, SPWM+IGBT良好的高速开关特性;具有高电压和大电流的工作特性;采用电压型驱动, 只需要很小的控制功率。总的容量可供失电后水泵闸阀动作及泵房照明。
在系统失电时, 自动化系统供电自动切换到EPS输出, 此时系统自动关闭水泵出口电动闸阀以达到消除水锤、保护水泵的目的。我公司在三个矿井自动化排水系统中因有设置截止阀, 因此均未应用EPS电源系统。
4 机械电气故障自诊断系统的应用
(1) 目前国内矿山排水自动化系统没有机械电气故障自诊断系统应用先例;
(2) 此系统以多年矿山排水自动化运行及调试经验积累编写的数据库为核心, 在线监测系统各项关键参数与数据库进行实时比对, 在故障发生前进行预警, 故障发生后及时报警;
在每个报警发生后, 用户可在故障列表界面发现闪烁的故障报警, 此时可点击该报警条, 点击后会弹出一个故障自诊断界面:界面上会列举出各项会引起该故障的各种因素, 并详细的介绍了该如何去查询、处理该故障, 为紧急排除故障保证生产提供了有力的帮助。
以1#水泵电机A相温度高报警为例:当系统检测电机A相温度超过125℃时, 系统上位机主画面会跳出报警条:“1#水泵电机A相温度高报警”, 且在不停的闪烁, 此时可用鼠标点击该报警条, 进入该报警画面, 因为同时CPU在检测电机电流信号、电压信号, 系统会根据其他信号进行分析, 如果其他两相绕组温度正常, 电流正常, 电压正常, 主画面会给出两个选项提醒用户检查:
①检查电源是否虚接;
②停止电机运转, 测量电机各绕组的电阻值, 比较A相绕组静态阻值是否比其他两项大, 如果确定则是电机本身故障;
如果系统检测到其他两相绕组温度同样报警, 且电流都超大, 主画面则会提醒:
①检查电源电压是否偏高;
②检测水泵是否过载或堵转等。
5 避峰填谷节能技术的应用
避峰填谷原则是指矿山生产过程中, 针对不同时段采用不同电价的区别电价政策。一般来说在白天用电高峰的时候电价比较高;夜间则电价比较低。针对这一实际情况在高电价时间段将一台、两台水泵的启动水位增加一个修正值:△H, △H>0, 即将水位向上修正, 这样就达到了在白天减少水泵启动时间的作用 (见图2) 。
经过一段时间的试运行, 经统计得出:实施避峰填谷及不实施避峰填谷所消耗的电量对比是很可观的, 一年运行下来每个水仓均能节省大笔的电费。
6 结语
通过对矿山井下中央泵房排水自动化系统关键环节的特殊设计、选型, 新技术的应用后, 极大的提高了故障的应对能力, 使自动化在井下的应用更加成熟可靠, 同时也极大的方便了检修就维护, 对矿井安全生产具有极大的意义。
参考文献
[1]西门子 (中国) 有限公司自动化与驱动集团.S7-300可编程序控制器系统手册, 2004.
井下排水设备论文 篇11
在现代企业中连续性、大机械化生产依赖于机电设备的连续、高效、安全和无故障运转。煤矿企业高产高效、提质降耗,乃至实现安全生产的长治久安。
开滦集团唐山矿业分公司(以下简称该公司)井下排水系统担负着全矿的井下排水任务,其设备管理和设备的维修使用是机电科的主要工作之一,管理目标是安全运转,管理极致是零事故率。但由于单位性质和历史的原因,该公司作为煤业公司最早投入生产的主要生产矿井,井下排水系统具有老旧设备多、设备耗能高、效率低、维修管理难度大的特点。就目前情况看,在现有设备能力不变的情况下,很难满足产量不断提高、长期保持高效运转的安全生产要求,日常工作难度会越来越大。要实现设备在无事故状态下高效率运转,传统的管理方式显然不适应。
2改造工程
按照设备寿命期管理理论,根据生产需要和设备管理要求,经研究决定,对井下排水系统设备实施寿命期管理。在有计划、有步骤地实现设备验收、安装、使用、检修、改造、报废全过程寿命期管理下,对902水泵房、705水泵房进行优化改进,从而使设备达到无故障、高效率运转,保障井下排水安全,满足日益增长的生产需要。
在902水泵房、705水泵房的优化改造过程中,完全按照设备寿命期管理要求,结合井下环境的实际情况,从改造方案的设计、审定到设备的验收、安装、使用、检修、改造、报废全过程严格规划,确保达到预期效果,具体改造情况如下:
(一)、705水泵房直排改造工程
1改造背景
705水泵房直排改造之前,井下排水系统是由805水泵房、905水泵房、南三水泵房排放到705水泵房,再由705水泵房排放到501水泵房,最后501水泵房经7L水泵房排放到地面,排水过程相当复杂,而且需要大量人力。随着采煤深度的增加,水量大幅上涨,排水管路和设备满足不了最大涌水量的要求,不符合规程规定,必将对矿井造成威胁;而且唐山矿业公司排水系统比较复杂,环节多,造成电能的严重浪费;管路维修费用高,每年维修费用约为15万元,并且排水系统管路老化,急需更换,共需费用120万;对角排水系统中大部分管路处在回风巷中,若需要维修不能用火,存在安全隐患,将对管路维修造成巨大的障碍。因此,为满足安全生产的需要、节能降耗,对705水泵房进行直排改造。
2施工方案
经过多方调研和方案论证,决定采用“建立705水泵房直排系统”方案,即对705水泵房进行改造,取消原705泵房→501泵房→7L泵房→地面的排水系统,建立705水泵房直排地面系统。在建立705新泵房并安装4台PJB 200×9型排水泵及电控设备的基础上,再利用705老泵房原有泵位,安装上4台PJB200×9型排水泵及电控设备,并铺设直排管路,通过10号井直排地面,以达到建立水泵直排系统的目的,提高排水能力,降低电能及人工损耗;通过老旧设备的淘汰、新设备的投入,建立简单、高效的排水系统,消除故障和安全隐患,争取实现设备的无故障运行。
3改造效果
705水泵房改造工程顺利完成后,排水能力和效率得到了大幅提高,消除了设备运行的故障隐患,大大简化了排水系统,降低了排水系统压力,并且8台水泵完全有能力满足现在和未来的生产需要,并且符合《煤矿安全规程》的相关规定。501与7L水泵房取消后,每年可节省人工费用20余万元、电费140余万元、设备维修费用15万元,创造了巨大的经济效益。
(二)、902水泵房改造工程
1改造背景
多年来,A区902水泵房扮演着厂区内排水系统主力的重要角色,但因为时间久,设备老化等各种原因,902泵房水泵故障率高,排水能力有日益下降的趋势,不能满足厂区内对排水能力的要求,同时也加大了设备管理的难度。
改造前,902水泵房有3#、4#、5#、6#泵共4台泵,每天的泵点约43个,每个泵的平均寿命为30天,每月检修人数为6人,经过前期更换逆止阀、闸板阀等改造项目使得泵房每天的泵点为38个,减少了5个泵点,每月节省电费68400元,每年节省电费820800元;并且使每个泵的使用寿命由原来的30天提高到45天,相当于每年少检修了8台水泵,节约72工时,而且节约了每年的大修费用约21万元,但由于设备老旧,管路设计不合理,且902泵房备用水泵系数不够,无法满足A区对排水能力的要求以及矿山安全标准的要求,所以对902水泵房排水管路进行优化改造势在必行,提高排水效率以满足安全标准的要求。
2施工方案
针对902水泵房管路老化、结构复杂、排水能力不足的问题,首先恢复1、2号泵,停用3号泵,在此基础上安装一台新水泵控制柜和电抗器;拆除原老化管路,更换新管路;6号泵不再使用A管路排水,改造后并入B管路;每趟管路上面各加装一个闸板阀,A、B管之间加装联络阀;改造后1、2号泵共用A管路,4、5、6号泵共用B管路,并构成环形管路。
3改造效果
在902水泵房改造完工后,通过恢复1、2号泵并安装新水泵控制柜和电抗器,提高泵房排水能力,解决水泵效率低、设备可靠性差的问题,最终满足日益增长的排水要求。通过管理的优化,简化排水环节,提高排水效率,降低排水系统压力,以满足安全规程的规定,消除对矿井安全的危胁。新设备投入使用后,水泵排水效率将大幅提高,能有效减少泵点,降低电能损耗,避免造成电能的过度浪费,实现节能减排的目的。管路的更换和改造,消除了设备故障隐患,将为公司节省高昂的维修和保养费用。
3改造效果
依照设备寿命期管理细则,对705水泵房、902水泵房的改造工程,充分诠释实施科学管理,保证安装质量,正确合理使用,超前检修维护,适时更新换代,杜绝设备故障的设备寿命期管理理论对设备管理的重要性。设备事故率的降低、完好率的提高以及生产安全系数的提高,体现了设备寿命期管理的巨大优势,即通过技术管理控制设备的物质运动形态,又通过经济管理控制设备的价值运动形态,实现设备效益最大化。
参考文献
[1]王峻峰.区域供水系统优化探析[J].科技与生活,2011年(10)
[2]葛轶.煤矿井工开采排水设备自动控制系统的开发研究[D].太原理工大学.2005.