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矿用立泵在济三煤矿6304排水中的应用
[ 录入者:admin | 时间:2012-02-09 09:55:20 | 作者: | 来源: | 浏览:1759次 ]

 张广文 邢天海 张德峰 魏文辉 
(兖州煤业股份有限公司 济宁三号煤矿,山东 济宁 272169) 

 要:一般的潜水泵在输送含沙水、泥浆水或污水时技术性能急剧恶化,主要原因是固体之间的撞击磨损。矿用立泵的流道设计符合固体流场的变化规律,叶轮发生的主要是摩擦磨损,极大地延长了潜水泵的适用寿命。采用KL120-50型矿用立泵进行井下工作面低洼点处排水,轻便安全、高效节能,能够适应矿井复杂多变的环境。

 

中图分类号:TD442      文献标识码:A      文章编号:0253-2336(2008) 01-0992-03

Application of Mine Stand Pump to mine water drainage in coal mining face of Jining No.3 Mine 
ZHANG Guang-wen, XING Tian-hai, ZHANG De-feng, WEI Wen-hui , 
(Jining NO.3 mine, Yanzhou Coal Mining Cooperation ,Jining 272169, China )


Abstract: When a normal submersible pump is pumping sand water, slurry water or sewage, the technical performances of the pump will be rapidly worsened. The main causes are the impact wear between the solids. The passageway design of the mine stand pump can meet the exchange law of the solid flow field. The friction abrasion is mainly occurred in the vane of the mine stand pump, which could highly prolong the service time of the mine pump. The KL120-50 mine stand pump can be applied to water drainage in the low point area if the coal mining face with a portable, safety and high energy saving features. The mine pump can be applied to the mine complicated and multichangeable environment.
Key words: mine stand pump; coal mining face; water draining
 
1、 概述
  我国煤矿床水文地质条件复杂,主要煤产地的华北石炭二叠纪煤田和南方晚二叠世煤田,属于喀斯特水文地质类型煤田,黄淮平原的煤田则受到第四系冲洪积层水的危害。目前,在国有重点煤矿中,约有18%待开采的煤炭储量受到较为严重的水害威胁。建国以后,我国煤矿曾发生过数百次突水事故,其中广东大兴煤矿于2004年8月7日发生透水量为633m3/min的特大突水事故,死亡121人,造成直接经济损失4725万元以上。由此可见,煤矿水害已成为影响煤矿安全生产的重大关键问题之一,对其进行防治工作研究具有十分重要的现实意义和长远的战略意义。
  济宁三煤矿6304工作面主排水系统形成以后,由于采空区涌水、顶板淋水穿过刚刚被破碎的煤、岩等矿体,携带了大量的泥沙,常用的清水泵、泥浆泵由于高速旋转的叶轮口较小,易被破碎的煤矸堵塞,排水效率低,寿命较短,不能很好地适用,给矿井生产造成了很大的影响。2007年3月28日,济三煤矿6304工作面开始试用KL120-50型矿用立泵,使用表明,该泵排沙密封及抗磨性好,轻便安全、高效节能,寿命长。通过在6304综放工作面的试用,有效遏制了低洼点处水位,排水效率大大提高,确保了工作面上亿元设备的安全。
2、 KL120-50型矿用立泵的性能特点    
  该泵由泵壳体、叶轮及电动机等组成。其中叶轮、泵体、电机端盖、机座等均采用钢板焊接,电动机有空气室、放水管、储水室、储油室、放水小孔和一对安全阀的联合保护,由于潜水电机增加了储水室、安全阀等安全保险措施,在一定程度上杜绝了“电机爆炸”的隐患。
  该泵针对高比例含沙水、污水而专门研制、开发,其设计充分考虑了固、液流场的运动情况,所以在输送含沙水、泥浆水或污水时能保持良好的性能。一般的潜水泵在输送含沙水、泥浆水或污水时,其技术性能急剧恶化,效率大幅度降低,主要原因是固体之间是撞击磨损,而矿用立泵的流道设计符合固体流场的变化规律,叶轮发生的主要是摩擦磨损,极大地延长了潜水泵的使用寿命。矿用立泵技术性能良好,所抽排水中泥沙含量可达20%,介质密度达1300kg/m3,固体颗粒直径达10mm,适于抽排清水、污水和含沙水,扩大了潜水泵的使用范围。
3 、使用情况
  6304综放工作面位于六采区的中部,东临6303采空区,西临6305工作面(正准备),面长241.5m,推进长度2060.6 m。工作面回采煤层为山西组煤3下,结构较简单,煤层标高-634.4~-696.9 m,煤层平均厚度4.40m。煤岩层总体趋势呈现南北两端高、中间低的向斜构造,局部伴生宽缓的波状起伏,煤层赋存稳定,平均倾角为2~3°,采用走向长壁综采放顶煤一次采全高采煤法,全部垮落法管理顶板。
  工作面于2006年12月24日开始生产,2月28日14:00由于受周期来压的影响,上部顶板砂岩的断裂,自7号架左右开始出现突发涌水,最大峰值达300m3/h,持续1个小时后,涌水稳定在100m3/h左右,涌水形式均为采空区涌水。并在100~120#架间形成一低洼点。工作面涌水量和推进度变化情况详见图1。

图1. 工作面涌水量和推进度变化曲线


  2007年3月28日中班,开始对KL120-50型矿用立泵做试验,将该泵运到机尾后,用前部刮板运输机拉至低洼点123#架处,由于水势较大,整个泵被水淹没,接好电源出水口弯头和吸水口笼头后,开泵试机,发现出水较小。3月29日,在地面设备库试泵,和原来37kW的清水泵相比较,矿用立泵水头达到3m左右,而37kW的清水泵水头达到10m高,技术人员仔细研究安装说明书以后,发现此泵性能和原来使用的排水泵的性能差别很大,错误在于没有抓住泵的性能,没有真正掌握此泵的使用方法。3月30日中班,按照说明书的要求,在泵的排水口处,增加了截止阀,安装了压力表和引水管,开泵前先关闭闸阀,加上引水,在泵的放水管出水时,送电开泵,当压力表出现读数时一级为0.4Mpa或二级达到0.8Mpa及以上时,开始开闸阀。停泵前先关闭闸阀,然后再断电停泵。截至9月20日,该泵性能稳定,运行良好。安装方法如图2所示。


图2. 矿用立泵安装示意图

  按照正确的安装及开停方法,在工作面运输泄水巷φ159mm管路出口处发现,满管路向外流水,水头射程约1m左右。工作面低洼点处水位下降较快。起初,工作面安设有8台清水泵、泥浆泵,1台卧式水泵。该泵投入使用后,仅需使用2台120 m3/h的矿用立泵,就可以满足工作面的正常排水工作,效果明显。总结归来,主要有以下几个优点:
(1)该泵排水量大、效率高,减少了工作面排水泵的安装数量,相应也减少了维护看守人员,增加了架前空间,便于人员清理卫生。
(2)该泵作为离心泵使用,连接吸水管后远距离抽水,有效避免了因多台水泵挤在一起带来的拉架、推移输送机等困难,但又不同于其他离心泵,不必更换磨坏的盘根,给使用带来了极大的方便。
(3)该泵又能作为潜水泵直接放至水中进行排水,但又打破了其它潜水泵禁忌,开泵时,允许无水空载运行;排水时,可以断水空转。由于该泵密封更为可靠,电动机不易进水,使用寿命较长。
  工作面曾使用过不同厂家生产的矿用潜水泵、排水泵,最多时工作面曾投入使用各类水泵达10台之多,且烧泵时有发生,给正常组织生产带来了极大困难,耗费了大量人力、物力。现工作面仅用2台矿用立泵(正常仅需开1台),被动局面大大改观。为解决制约安全生产技术难题,排除现场安全隐患提供了有力的保障。
使用中应注意以下问题:
1)该泵需安装压力表和引水管,在该泵的排水口处,需安装截止阀和逆止阀。
2)开泵时,先关闭闸阀,再送电开泵;停泵时,先关闭闸阀,再断电停泵。
3)泵体轴孔的"间隙密封"的泄漏水排放口,切不可封堵。最好用内径50mm的橡胶管连接放水管,把泄漏水引回水池。注意:所接的橡胶管不宜过长,要自然悬垂,不得有U形折弯。橡胶管的管口切不可始终插在水下,至少应当在每次排水结束前都能露出水面。
(4)底阀所用普通滤网外面必须包铁丝筛网,网孔5x5mm。易堵塞时须加长滤网或加大滤网面积。筛网损坏须及时更换。
4、结语
  据分析对比,在同等地质条件下利用KL120-50型矿用立泵进行工作面排水,可以节约各类排水泵4~7台,减少排水人员2~4人,经济效益和社会效益显著。但在使用中发现该泵出水口和吸水口均为非标准法兰,需单独针对该泵进行加工,另外,由于受压力限制的要求,有时开泵需开多次,才能达到该泵的所需压力,有待改进。
  煤矿防治水工作,是一项多学科的系统工程,它涉及面广,与煤矿生产建设的关系非常密切。虽然我们在“煤矿防治水”方面取得了一定的进展,但面对复杂的水文地质条件和煤炭迅猛发展的形势,不少水患因素正在被不断的揭露和重新认识,需要研究、解决的问题还很多。在井下探放水技术已经相对成熟,尤其是近年来随着“红外遥感技术和电测方法”、“综合立体勘探法”等方法普遍应用的情况下,防治水工作的重要组成部分—水泵的研发、应用将会占有越来越重要的地位。
参考文献:
[1] 范天吉. 煤矿防治水综合技术手册[M].长春: 吉林音像出版社, 2003  
                                            
作者简介:张广文(1962-),男,山东沂水人,高级工程师,现任兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿总工程师
E-mail:jsl5666@sina.com.cn

本篇文章摘选于《煤炭科学技术》2008年第36卷 第01期的92页至94页

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