智能排水控制系统在下山掘进巷道中的应用.doc

智能排水控制系统在下山掘进巷道中的应用前言杨村煤矿位于充州煤田的西北缘，北邻杨庄煤矿，东邻兴隆庄煤矿，东南邻鲍店煤矿，南邻田庄煤矿和横河井田，西以煤系露头为边界。根据矿井生产规划，为保证矿井的原煤产量和工作面的正常接续，矿井准备开拓十采区。采区水文地质概况十采区位于杨村井田的南翼东部，为下山采区。主采16上煤层、17煤层，直接充水含水层为十下灰，间接充水含水层为十三-十四灰含水层、奥灰含水层。十采区为走向nesw、倾向se的单斜构造，煤（岩）层倾角415，平均为8，地质构造简单。采区内含水层有：第四系含水砂层、石炭系太原组十下层石灰岩、本溪组第十三十四层石灰岩和奥陶系石灰岩。其中直接充水含水层为太原组十下层石灰岩。各含水层之间以粘土、粉砂岩、铝质泥岩和泥岩等为隔水层，水力联系较差。第四系含水砂层第四系厚度180.80211.60m，平均厚度192.15m，南薄北厚，分上、中、下三组，上组、下组为含水层组，中组为隔水层组。第四系上组厚约56.5065.10m，平均厚58.65m，为棕黄色粘土、砂质粘土与粘土质砂、砂砾等相间组成，粘土类厚度占55%左右。本组较稳定的含水层24层，属孔隙型潜水、承压水，以地表水为补给水源。上组与下部基岩含水层无直接的补泄关系，采动对上组水基本无影响。第四系下组厚51.6764.22m，平均厚60.79m，由浅灰、白色、灰绿色粘土、砂质粘土与粘土质砂、砂砾等相间组成，粘土类厚度占55%左右。据含水性可分为上、下两段，均为弱含水层，属孔隙型承压水。下段含水层（“三含”含水层）厚4.388.10m，平均6.24m。下段含水层通过风化带与基岩各含水层之间有直接的水力联系，是煤系含水层的主要补给水源。太原组第十下层石灰岩厚度5.077.29m，平均厚度6.14m，十下灰透水性强，连通性好，富水性中等至弱，属溶洞裂隙承压水，以静储量为主。十下灰是16上煤层开采的主要充水含水层。本溪组第十三、十四层石灰岩十三灰、十四灰在十采区合并为一个含水层，厚6.6916.97m，平均厚度12.19m。单位涌水量q0.000316（l14-8）0.001027l/s.m（yso-1），渗透系数k=0.007286m/d(yso-1)0.0376m/d（l14-8），水质类型为hco-ca.na型，2006年10月底水位为-81.94m（l14-9孔）。十三、十四灰是下组煤开采的间接充水含水层。奥陶系石灰岩奥灰由多层厚层状石灰岩组成，距离顶界面50m以下的半晶质石灰岩中, 发育较多的小溶洞及半闭合状裂隙，含水较强，属裂隙溶洞承压水。采区内奥灰上部含水层富水性中等至弱，单位涌水量q=0.0203（ys0-1）0.061l/s.m (l14-8)，渗透系数k=0.03688（ys0-1）2.80m/d(l14-8)，水质类型以so.hco-ca.na型为主，2006年10月底水位为25.89m（o-5）。问题的提出根据十采区水文地质情况，综合考虑相邻采区水文条件以及井下消防洒水等因素，十采区涌水量预计为：q110m3/h ；q335m3/h。十采区皮带下山设计长度为670m，沿15度下山掘进，十采皮带下山上变坡点与下变坡点实际落差为116m，巷道掘进过程中最大涌水量可达到30m3/h。施工过程中采用二级排水方式进行排水。迎头使用2台风泵不间断的向紧跟迎头排水箱里排水，人工通过控制电泵开关将水箱内积水通过电泵排至中间水仓硐室内，后通过37k电泵将水仓硐室内积水排到排水管路。水箱内电泵每隔2分钟需要启动一次，水仓硐室内37k电泵每隔10分钟需要启动一次，每班必须安排两名职工专门负责排水工作，造成极大的人力资源浪费。有效方案的确定方案一）基本构成该系统由浮漂、导向装置、触发装置、行程开关等几部分组成。浮漂和触发装置连接为一体，导向装置固定在排水箱一侧或水仓硐室一帮。）工作原理导向装置固定在排水箱一侧或水仓硐室一帮，浮漂随水位上升和下降带动触发装置触动行程开关来控制电泵，实现自动排水。正常状况下，行程开关1处于打开状态，行程开关2处于闭合状态，当浮漂随着水位上升到设定位置时，同浮漂连接的触发器触动行程开关1，使行程开关1闭合，电泵进行排水工作；当浮漂随水位降低时，行程开关1、行程开关2处于闭合状态，电泵处于工作状态。当浮漂随水位下降到一定位置，触发器触动行程开关2，行程开关1、2均断开，水泵断电，停止排水工作。水泵停止工作后行程开关2自动恢复闭合状态。）智能排水系统的优点（1）控制准确有效。该系统由简单的机械构件和行程开关组合而成，提前设定好行程开关的位置，就能够准确的控制电泵，在水箱或水仓硐室内积水达道最大设计水位时启动电泵，当水箱或水仓硐室内积水达道设计最低水位时关闭电泵。（2）全自动控制，节省人力。利用水箱内水位的变化控制37k电泵的工作，不需要专职看泵的工作人员，节省人力。（3）成本低，可重复使用。（4）使用寿命长，日常维修方便。方案二）基本组成：自动排水系统主要由现场控制箱、接近式水位开关、磁力启动器等组成。）工作原理：通过控制系统的接近式水位开关内置式电子探头，对水位进行检测，由水位专用检测芯片对检测到的信号进行处理。当被测水体的水位到达动作点时，芯片通过输出高电平或低电平，来启动或关闭磁力启动器，控制水泵的开启，实现水泵的自动化控制。）关键技术及创造点控制系统采用先进的内置式电子探头和芯片，体积小，安装简单，精度高，具有很好的可靠性。通过排水自动化改造，实现排水泵自动化排水，根据实际水位情况及避峰填谷要求，自动控制水泵的开停，水泵的倒换，并可以做到无人值守。使用效果、经济效益、社会效益从现场使用效果看，方案一适宜井下出水量较大掘进工作面或采煤工作面临时水仓排水；方案二也适合于采区小型水仓排水。方案一成本费用260元。月度节约费用6000元，年度节约费用72000元。方案二成本费用680元。月度节约费用6000元，年度节约费用72000元。结语经过一年的运行证明：智能排水控制系统运