矿井排水系统.doc

一、排水系统1.矿井排水方式矿井的排水方式有两种:卧式水泵吸入式的排水方式和潜水泵排水的排水方式。其中按卧式水泵的吸水方式，泵房的布置有吸入式和压入式两种装置。目前，一般采用卧式水泵吸入式的排水方式。1)吸入式和压入式排水方式吸入式和压入式排水方式主要是因泵房布置上的差异，而带来各自的特点及适用范围。压入式泵房布置上的特点是:泵房低于水仓和大巷，水泵利用水仓自然水头进水，不需要灌水启动，并可避免泵壳内充气。因此，便于自动控制和有利于延长水泵的寿命;由于水泵低于水仓水位，无底阀，故水泵的效率较高，电耗较少。但由于泵房低于水仓和大巷，泵房的适用条件稍差，积水不便排除，设备运输不便。同时，泵房的通道、管子道、控制分水阀的通道等辅助巷道工程量较吸入式大。所以，目前压入式排水方式采用不多。只有当矿井排水设备选用高转数(300Or/min)、高扬程、大流量的水泵时，由于这种泵的吸入性不能满足吸入式的要求，可采用压入式布置方式;或当矿井排水泵吸程较低，不能适应水仓布置时，也可采用压入式。吸入式是目前采用较多的一种排水方式。除上述特定的条件外，一般均选用卧式水泵吸入式排水方式。2）潜水泵排水潜水泵是一种将泵体潜入水中工作的水泵，并可在地面控制。因此当遇到水患时，可在井下采用潜水泵排水，它具有水泵不受淹没的威胁，可延缓矿井被淹的时间，有利于进行排水抢救工作，安全性高的优点。另外，潜水泵还有不需灌水启动、易于自动控制、系统和结构简单、维修量小、可靠性高和效率高等优点。目前，潜水泵在我国矿井使用还很少，仅用作矿井被淹后的恢复抢救工作，作为矿井主排水设备，还缺少使用经验。2.矿井排水系统的设施与设备矿井排水的过程是:矿井内的水经排水沟流到井底车场，汇入水仓。水仓中的水，通过泵房中的水泵，经管子道，井筒中的水管排至地面。下面分别对有关主要的设施及设备作以介绍。1)水仓水仓是井下排水系统的贮水巷道，同时还起着澄清污水的沉淀作用。对水仓有以下规定和要求: (1)井下主要水仓应根据车场的形式、泵房位置和围岩条件布置，布置方式一般与井底车场设计同时确定。水仓入口一般应设在车场或大巷的最低点。(2)水仓容量应根据矿井正常涌水量计算确定。(3)主要水仓必须有主仓和副仓，以便一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。水仓巷道之间应互不渗水，间距一般在1025cm.(4)水仓的断面大小，应根据水仓容量，围岩、布置条件和清仓设备的需要确定，并应使水仓顶板标高不高于水仓入口水沟底板和低于泵房地面lm以上。水仓高度一般不小于2m。容量大的水仓，应适当加大断面，以缩短水仓的长度。(5)为有利于泥砂的沉淀和清理及清理时矿车的运输，水仓坡度采用0.0010.002向吸水方向的上坡。水仓最低点(清仓斜巷下部)应设一集水水窝，以便清仓时排除积水。水仓平曲线半径一般取1215m，或根据清仓设备要求确定。清仓斜巷的坡度一般不大于20，竖曲线半径为912cm。(6)水仓一般采用机械清理，进口处应设蓖子。涌水中带有大量杂质的矿井，还应设置沉淀池。沉淀池应设两个，以便交替使用。2)水泵目前，矿井中采用较多的水泵是D型多级分段式离心泵，这种泵的扬程大、流量大、效率也高，表2-3列出部分D型泵的技术特征。3)管子道对管子道有以下规定和要求:(1)管子道为泵房通往井筒的斜通道，一般布置在泵房端部。除敷设排水管道以外，也是泵房的一个安全出口。(2)管子道与井筒连接处底板应高出泵房地面7m以上，并应设置平台。平台的尺寸和布置除考虑敷设排水管道外，还需满足排水设备运输和安设提升设备的需要。与立井连接时，连接处应设栅栏门以防止坠落。(3)为便于设备运输和人员行走，管子道倾角一般不应大于30。，并应设人行阶梯和铺设轨道。(4)管子道的断面尺寸应根据管子布置方式和排水设备的外形尺寸确定。二、供电系统煤矿供电系统是由煤矿各级变电所的变压器、配电装置、电力线路以及用户，按照一定方式互相连接起来的一个整体。目前，我国煤矿的供电系统常采用深井供电和浅井供电两种方式。深井供电方式的特点是井下所有的用电设备均由敷设在副井井筒内的高压电缆供电，通过井下中央变电所向各采区变电所配电，由采区变电所降压后分别输送至各机械设备。浅井供电方式的特点是井下不设变电所，井底车场附近的用电设备由敷设在副井井筒的低压电缆供电，井底车场仅设置二个配电点。采区供电是在采区相对应的地面设置地面变电亭，在变电亭内降压后通过钻孔(或小风井)送至井下配电点向采区供电。表2-3 D型多级分段式离心浆技术特征型号流量扬程m允许吸程m配带电机水泵电机组合外形尺寸长宽高所需断面尺寸（半圆拱） 型号容量kW排水管起重梁高mm断面高mm断面宽mm直径mm层数150D30811915519024823221276.55.8JS117-4180312010108751501227003200380042003800911915519027926123976.55.8JS117-41803235101087515012270032003800420038001011915519031029026576.55.8JS136-42203565122511251501227003200380042003800200D434190288346181.2163.2148.07.25.74.5JS137-42029051225112520012290035004200460038005190288346226.5204.0185.07.25.74.5JS138-430030951225112520012290035004200460038006190288346271.8244.8222.07.25.74.5JS138-43003225122511252001229003500420046003800供电系统应根据井田范围，井下涌水量，煤层埋藏深度等条件选择。一般，若煤层埋藏深度不超过100一15Om，且涌水量较小，采区离井底车场较远的矿井，可以考虑采用浅井供电方式，其余大多采用深井供电方式。三、压气系统1.压缩空气的用途和设备压缩空气设备是压缩和输送空气的整套设备。在我国煤矿企业中，压缩空气用来作为风镐、风钻、风动装岩机、混凝土喷射机等风动设备的动力、风动设备具有很多优点，如体积小、重量轻、功能大、故障少、过负荷时不易损坏机械、操作和维修容易等。它的废气还能起到辅助通风的作用。同时，压缩空气作动力不会产生火花，在煤矿工作条件下比电动力安全。风动设备的缺点是:以压缩空气作动力较电动力费用高，总效率较电动力低，且必须用管道输送。压缩空气设备包括空气压缩机(简称压气机)，辅助设备和输送管道。压气机一般安设在地面，只有用风量不大的低瓦斯矿井，在井下主要进风巷道内才可设能力不大于2Om2/min的压气机，且压气和风包应分别安装在两个硐室内。压气机的种类很多，煤矿使用的以往复式压气机(亦称活塞式)为主。根据工作状态，往复式压气机可分为固定式和移动式两类，一般固定式压气机的额定排气量在101O0m3/min;移动式压气机的额定排气量为9m3/min以下，两者的排气压力均在78kg/cm2。往复式压气机按气缸的布置方式分为立式、卧式、角度式(L型、W型、V型)三类，煤矿中常用的是角度式L型往复式压气机。2.压气系统的构成煤矿中的压气系统是由压气机站及辅助设备组成的。压气机站一般设在井口附近，这样主风管路可以短些，压降也可以小些。另外，站址应设在空气洁净、通风良好、日照较弱、距矸石场及烟囱有一定距离并位于主导风流的上方，还要便于设备安装及维修时的运输。1)吸气管路及空气过滤器吸气管路长度一般不应大于lOm，吸气管口装有空气过滤器。空气过滤器的作用是阻止空气中的尘埃被吸入压气机中，以兔弄脏和损坏仓阀、气缸壁和活塞。2)排气管路和风包风包亦称储气罐，安装在压气机与排气管路之间，其作用是缓和由于压气机排气的不连续性而引起的压力波动，除去压气中的水分和润滑油，此外，风包还能储存一定量的压气。压气机与风包之间的排气管路上需要设逆止阀。3)输风管输风管一般采用焊接钢管，其耐压为2.5倍的工作压力。永久性的管子采用焊接，临时性的管子则采用快速接头。4)压气机的冷却气体的压力与温度成正比，当空气被压缩时，空气的温度以及气缸的温度都会增高，因此，在压气机的两极之间，有时还要在压气机与风包之间设冷却器。前者叫中间冷却器，后者叫后冷却器。冷却水流过水套将缸体或管道内的热量吸收以降低压气的温度。四、地面生产系统原煤从井下提升到地面以后，一般都需经过装卸、运输、加工、储存的过程，然后，装车外运。与此同时，从井下运到地面的矸石及洗选厂洗出的肝石，需要经专门的线路送到矸石场，从坑木场和修配厂经过加工的坑木及器材也要及时运到井口，供井下生产使用。为此就需要在矿井地面安装各种装卸、运输、加工、储存的设备，建立相应的生产性建筑物、结构物、修筑公路、铁路及敷设备种工程管线。所有这些设备、建筑物和结构物及各种管线组成的总体称为矿井地面生产系统。它们所占用的场地称为地面工业广场。1影响地面生产系统的因素矿井地面生产系统涉及的内容非常广泛，通常包括地面提升系统、运输系统、排矸系统、选煤系统和管道线路系统。此外，还有变电所，压风机房、锅炉房、材料仓库、机修厂、坑木加工场及行政福利大楼等专用建筑。因此，正确地确定地面生产系统的布置方式以及合理的选择加工及贮存设备，对于降低矿井的建设投资和经营费用，提高劳动生产率具有重要意义。 确定地面生产系统和布置地面工业广场的影响因素很多，其中主要有以下几个方面:1)矿井的开采方法及提升方式不同的井筒型式和采煤方法(旱采或水来)，都有它相应的生产系统，因而地面建筑物、结构物的布置和相对位置也有所不同。2)煤的性质及用户对煤质的要求不同的工业用户对煤炭的使用有不同的质量标准，必须根据煤的性质、使用对象，考虑地面生产系统的配置。3)矿井的井型及服务年限矿井的井型及服务年限，决定着有关建筑物和结构物的规模与技术质量标准，从而也影响着地面工业广场的面积和布局。4)工业广场的工程、水文地质条件及地形、气候条件。例如矿区的常年风向决定着各建筑物、结构物的相互位置，土壤的承载能力及地下水位的高低则与建筑物的基础和管线铺设深度有密切关系。5)矿井的发展远景及与邻近企业的关系如果矿井的规模很大，需要采取分期建设时，则工业场地应留有发展的余地;若矿井附近有其它企业存在，则应考虑某些设施共用的可能性。2.矿井地面生产系统的类型按照煤的性质、用途、加工方式，地面生产系统可以分为四种类型。1)无加工设备的地面生产系统这种生产系统适用于原煤不需要进行加工或拟送往中央选煤厂去加工的煤矿。原煤提升到地面以后，经由煤仓或贮煤场直接装车外运。2)设有选矸设备的地面生产系统这种生产系统适用于对原煤只要选去大块矸石的煤矿，或者生产焦煤的煤矿中，由于大块矸石较多，而洗选厂又离矿较远，为了避免大块矸石运输和减轻洗选厂的负担，在矿井地面设置选矸设备。3)设有筛分厂的地面生产系统这种生产系统适用于生产动力煤和民用煤的煤矿。原煤提升到地面以后，需要按照用户对煤质与粒度的要求进行选矸和筛分，不同粒度的煤分别装车外运。4)设有洗选厂的地面生产系统这种生产系统适用于产量较大、对煤质要求较高的煤矿。3.选择矿井地面工业场地的基本要求工业广场是围绕井口布置的。在工业广场内除了生产和管理需用的各种建筑物和结构物外，还有运输线和铁路与国家运输干线连接，其面积可达数万平方米。在选择工业广场的场址时，除了考虑井筒位置外，还应符合以下基本要求:(1)广场内应有一定的平整地面，以利布置各种地面生产系统和所有建筑物