煤矿井下水仓的清挖处理方法探析.pdf

2 0 1 0 年第3 期中州煤炭总第1 7 1 期 煤矿井下水仓的清挖处理方法探析 靳永刚，吴远青，魏红军，李亚平 义煤集团公司常村煤矿，河南义马4 7 2 3 0 0 摘要煤矿井下使用水仓较多，每年清挖水仓工程量较大，靖挖水仓工作费工费时。通过对采用镐、锨、水泵、 绞车配合矿车清挖水仓，水力清挖水仓，铲斗装岩机清挖水仓，射流泵和泥浆泵联合清挖水仓，压气排泥罐清 挖水仓和Q w 型水仓自动清挖设备清挖水仓6 种方法的分析比较，得出目前采用Q w 型水仓自动清挖设备 清挖水仓的方法使用效果较好，工艺简单，省工省时。 关键词煤矿；井下水仓；清挖处理方法；排水系统；Q W 型水仓自动清挖设备 中图分类号T D 7 4文献标识码B 文章编号1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 0 0 3 0 0 3 8 0 2 煤矿井下排水系统使用水仓汇集存储排水较为 普遍，为保证矿井安全排水，根据煤矿安全规程 第2 8 1 条规定，应及时清理水仓、沉淀池和水沟中的 淤泥，每年雨季前必须清理1 次。而水砂充填及水 力采煤的矿井，对水仓或沉淀池的清理次数要视具 体情况而定。水仓清挖处理工作消耗工时较多，近 十几年来，通过生产实践，已总结出多种简单有效的 清挖处理方法，现对其进行分析比较。 1 镐、锨、水泵、绞车配合矿车清挖水仓 镐、锨、水泵、绞车配合矿车清挖水仓是在详细 了解水仓设计资料及水仓排水、水仓沉淀淤积资料 情况后制定详细的安全施工措施，再采用水泵排水， 人工清挖，循环装车运输，往复进行处理。采用这种 方法人工劳动强度大，加之矿车有调度绞车的往复 提运，要特别注意人员的安全，所以在施工前必须制 定施工安全技术措施，且贯彻到位。 2 水力清挖水仓 水力清挖水仓是在排水管逆止阀附近留设1 个 三通管，接上f 2 j 5m m 的水管至水仓口。再接⑦5 0 m m 水管直到水仓尽头。在水仓里的水管上每隔3 m 钻1 个1 2 j 1 8 ～1 9m m 的钻孔，其上焊接1 个0 ．3m 长、f 2 j2 0m m 的短管，在短管出口处再焊接0 ．2m 长的T 形管 两端砸扁 ，使其间隙达1 ．5m m ，以此 收稿日期2 0 0 9 1 2 2 8 作者简介靳永刚 1 9 8 0 一 ，男，河南义马人，工程师，2 0 0 1 年毕业 于焦作工学院，现从事煤矿机电技术和管理工作。 3 8 作为喷嘴，并使喷出的水呈扇形，布满水仓。 使用时，要打开水泵逆止阀附近的控制阀门2 0 3 0m m ，以确保水仓不沉淀淤泥。为确保水仓的 状态完好，必须保证1 台水泵专排污水。为使水泵 安全运转，在水仓水沟入口处要设置滤网，每班必须 清理1 次。 3 铲斗装岩机清挖水仓 铲斗装岩机清挖水仓是在铲斗装岩机后面挂上 1 辆空车，待装岩机把煤泥车装满后，用调度小绞车 把煤泥车拉上来，以此往复进行处理。该方式的缺 点是对装岩机磨损较大，同时由于设备长期在水仓 工作，不利于防潮，也不便于维修。采用这种方法 时，由于调度绞车的往复提运，要特别注意人员的安 全，所以必须采取严格的安全措施。 4 射流泵和泥浆泵联合清挖水仓 射流泵和泥浆泵联合清挖水仓是用射流泵将水 仓中的淤泥变为泥浆后输送到泥浆池，然后用泥浆 泵将泥浆排出。射流泵的构造如图1 所示，泥浆泵 与射流泵联合清挖水仓设备布置如图2 所示。 图1 射流泵构造示意 万方数据 2 0 1 0 年第3 期靳永刚等煤矿井下水仓的清挖处理方法探析总第1 7 1 期 图2 射流泵和泥浆泵联合排泥系统 射流泵自身是一个特制的三通管，它的排泥原 理是利用射流泵形成的负压实现的。当水泵的高压 水管路进入射流泵内压力水喷嘴时，由于喷入泵内 的水流压力很高，在喷嘴外围三通管连接口处内壁 四周形成的负压使泥浆沿着进泥管被吸入射流泵 里，再与高压水一同沿排泥管排出。射流泵的供水 管一般采用0 7 5m m 高压水管，工作压力在3M P a 以上。这样可保证吸淤泥距离在6 0m 以内，排淤泥 高度在3 0m 左右。这种射流泵和泥浆泵联合清理 水仓的方式消耗动力少，但泥浆泵的磨损比较严重。 5 压气排泥罐清挖水仓 在实际应用中，利用压气排泥罐清理水仓效果 较好，特别是采用集中排水后，排淤泥效果更好。图 3 为钢板、混凝土混合结构的压气排泥罐。使用之 前要对排泥罐进行耐压试验。供气压力达0 ．7M P a 后不出现裂纹或漏气现象视为合格。 压气管 图3 压气排泥罐结构示意 为了保证正常排淤泥，提高排淤泥能力，进气压 力应保持在0 ．5M P a 以上。压气排泥罐是排淤泥的 一个大型高压容器，设计中要考虑其足够的强度并 保证施工质量。排淤泥仓的容积要根据水泵能力、 日沉淀淤泥发生量，以及进淤泥、排淤泥、放水等辅 助环节的能力加以综合考虑。例如某矿日沉淀淤 泥发生量在15 0 0m 3 ，共设置3 个排泥仓，其中2 个 使用，1 个备用。每个仓的容积为2 5 0m ’，每日每个 仓可排泥3 6 次。排泥原理如图4 所示。先将压 气排泥罐的钟形阀打开，泥浆靠自流入罐。当罐内 充满泥浆时，关闭钟形阀，往罐内送入压缩空气，利 用压缩空气的压力膨胀，将泥浆排到密闭排泥仓内， 待密闭排泥仓装满后，利用本段水泵排出的高压水 将密闭仓内的泥浆排至地表，或排到所设置的预定 地点。 r m 1 Ⅶ 至 箬 场1 1 ，8 9 瞻尝牌 - 一⋯⋯⋯Ⅲ} ．一1 } ～- 、 ⅢU ；；；；⋯／簌；自i Ojj 生刍鑫垂卜 刍E 玉目一 蒜琉I 』烨 排泥方向且 d Ⅱ一Ⅱ 毋I ， 。彤 髟1 2 1 5 I l 一压气排泥罐；2 一钟形阀；3 一气缸；4 一排泥管；5 一压气管；6 一四通 月；’一闸阀或旋塞；8 一检查孔；9 一压气罐排泥管；1 0 1 高压进水管； l l 一高压排泥管；1 2 一密闭排泥仓；1 3 一放气管；1 4 一水泵；1 5 一放水管 图4 压气排泥罐清理水仓示意 用压气排泥罐清理水仓或沉淀池时，在水仓或 沉淀池底板下每隔1 5 2 01 1 1 安装1 个排泥罐，其底 板纵向与排泥罐方向呈1 0 。左右的坡度，底板横向 两侧做成3 0 。左右的坡度，中间留1I l l 左右宽的平 底流泥沟。这样泥浆可以靠自流入罐，减少人工清 理仓底死角次数。一般要求7d 内应轮流清理1 次，以防排泥罐被泥浆埋住。 密闭排泥仓应做成4 5 。的斜坡，一般以密闭岩 石巷作淤泥仓，也有用钢结构作淤泥仓的，后者钢材 消耗量大。密闭排淤泥仓的容积根据具体要求而 定。用水泵高压水排出密闭仓内淤泥浆，选择计算 水泵扬程时，应考虑排淤泥过程中所增加的扬程损 失，这与淤泥浆浓度、管路敷设排淤泥高度等因素有 关。进行管路阻力计算时，根据经验，一般应考虑增 加压力0 ．2 0 ．5M P a 。 6 采用Q W 型水仓自动清挖设备 Q W 型水仓自动清挖设备 下转第6 3 页 3 9 ≥ 獭 絷 万方数据 2 0 1 0 年第3 期李书杰等直流电法物探技术在金龙煤矿的应用总第1 7 1 期 3 ．2 资料解释 资料解释是根据直流电法勘探视电阻率断面 图，观测地层相对视电阻率高、低分布情况，结合区 域水文地质资料，判断探测范围内岩层的赋、导水性 及其分布情况等。图1 、图2 中纵坐标为各测点深 度，横坐标为测点至起始点距离，断面图上数据为地 层各处视电阻率值 此值越小表示此处可能富水性 越好 。 11 0 8 1 回风巷回风口西1 7 0m 处底板下2 51 1 1 以深有小范围的低阻区，1 7 0 ～2 4 0m 浅部有小范围 的低阻区。1 7 0 ～2 4 0m 间低阻区对应于掘进时出 现的底板渗水与少量积水，为上部老空水沿底板下 渗所致，对回采影响不大。1 7 0m 处的低阻异常区 与深部有水力联系，但范围较小，回采时发生大量突 水可能性不大，可能出现少量渗水。 11 0 8 1 运输巷回风口西6 0m 处底板2 0I n 以下 为低阻区，1 4 4m 底板下2 0m 有小范围的低阻区， 1 7 0 2 0 0m 低阻区不明显。1 4 4 ，1 7 0 2 0 0m 处低 阻区不明显或范围小，对回采影响不大。6 0m 处低 阻区范围较大且与深部沟通，回采时发生突水可能 性较大；但此处掘进时已有渗水，水量约3m 3 ／h ，对 底板水进行了部分排泄，降低了大量突水的可能性。 建议回采时加强观测，水量若有异常情况，应及时采 取措施。 通过分析可知，1 1 0 8 1 工作面回采时发生大量 突水的可能性不大，主要以渗水形式出现。 4 成果验证 利用瞬变电磁物探方法对直流电法物探成果进 行验证，验证结果如下 1 瞬变电磁勘探成果与直流电法相吻合。在 1 1 0 8 1 回风巷回风口西2 2 0 2 3 0m ，1 1 0 8 1 运输巷 回风口西6 0m 处，都出现低阻异常区，且低阻区导 水裂隙发育高度相对较大；工作面回采时此区域附 近可能发生少量底板突水。其他低阻异常区显示不 一，呈点状或孤岛状且范围较小，对工作面回采影响 较小，在回采时一般不会发生底板突水。 2 直流电法物探对巷道积水区范围和深度有 很好的反映，可以清楚地圈定巷道积、渗水范围及其 与深都低阻异常区连通程度，判断突水的可能性。 如对1 1 回风下山口西6 0 一7 0m 处低阻区范围较大 且与深部沟通情况突水的可能性的判断。 3 实践证明1 1 0 8 l 工作面回采中在预计可能 发生突水的地段，底板有少量渗水，水量约3m 3 ／h 。 在回采结束后，整个工作面正常涌水量为9m 3 ／h 。 5结语 验证情况充分说明，金龙煤业公司采用直流电 法物探在1 1 0 8 1 工作面防治水工作中的应用取得了 成功。今后，金龙煤业公司将进一步将直流电法物 探广泛应用于掘进巷道超前物探、地下水富水区探 测等，确保矿井安全生产。 责任编辑梁郁鑫 苔的器努弛薄笞电器葛她莽葛沁零若譬黼留啦鼢祭a 摹劈啦潞鹞零雾琴袋a 是撰鹋琴窖廖袋零爨鹞琴客嗡皋分她皋岔均莽分均芦茹电器笞屿器 上接第3 9 页清挖水仓是义煤集团常村煤矿近 2a 来采用的一种新的水仓清挖工艺。这种水仓清 挖工艺的清理效果比较好，排泥的速度也很快。 Q W 型水仓自动清挖设备清挖水仓，就是通过压滤 机械将煤泥现场脱水后直接装车提升或进入煤仓。 工作方式①用射流泵或泥浆泵将水仓中的煤泥水 抽排到专用过滤、缓冲装置中；②过滤掉大颗粒物 料，形成颗粒均匀的煤泥水，然后从过滤、缓冲装置 底口处由加压泵抽排到压滤机械脱水设备，使水与 煤泥分离；③分离出的清水经溢流管回流到另一水 仓，再由井口主排水泵排出，脱水后的煤泥饼则装入 矿车直接提升或进入煤仓。过滤出的大颗粒物料由 人工装入矿车运出。水仓自动清挖设备清挖水仓工 艺流程如图5 所示。 圈5自动清挖设备清挖水仓工艺流程 7 结论 目前采用Q w 型水仓自动清挖设备清挖处理水 仓的方法使用效果较好，工艺简单，工作中省工、省 时，可以在其他煤炭企业借鉴使用。 责任编辑秦爱新 6 3 万方数据 煤矿井下水仓的清挖处理方法探析煤矿井下水仓的清挖处理方法探析 作者靳永刚， 吴远青， 魏红军， 李亚平 作者单位义煤集团公司,常村煤矿,河南,义马,472300 刊名 中州煤炭 英文刊名ZHONGZHOU COAL 年，卷期20103 本文读者也读过10条本文读者也读过10条 1. 霍妍妍.李爱军.刘瑜.HUO Yan-yan.LI Ai-jun.LIU Yu 宝雨山煤矿井下水仓清淤系统设计[期刊论文]-煤矿机械 2007,2810 2. 穆忠贤 浅谈煤矿主排水装置自动化改造[期刊论文]-中国科技信息20071 3. 卢恩贵 开滦集团范各庄矿自动化排水设计[期刊论文]-煤矿机电20046 4. 邹磊 煤矿井下水仓淤煤脱水清理系统研究[期刊论文]-科技经济市场201011 5. 渠涛.郑凤.侯圣权.马欢.QU Tao.ZHENG Feng.HOU Sheng-quan.MA Huan 极软岩水仓系统巷道与硐室支护及加固 技术[期刊论文]-徐州建筑职业技术学院学报2008,81 6. 李海文 元氏矿井东水仓修复分析[期刊论文]-河北煤炭20025 7. 刘成涛.李强 ZSK型水泵自动控制系统在矿井中的应用[期刊论文]-山东煤炭科技20101 8. 任中华.冯如鹤.REN Zhong-hua.Feng Ru-he 螺旋水仓清理机在矿井中的应用[期刊论文]-煤炭技术2008,279 9. 冯冠军.孙爱民.Feng Guanjun.Sun Aimin 大水矿井主要泵房吸水小井防堵塞设计[期刊论文]-建井技术 2010,314 10. 马平 MQC-75型清仓机的研制[期刊论文]-煤矿机电20065 引证文献1条引证文献1条 1.阮学云.程迎松.丁守财 一种可调式水仓煤泥清挖机的设计与研究[期刊论文]-机械传动 201110 本文链接