3- 807工作面排水管路揚程損失校驗及防治水措施研究

宋志飛

(山西省長治經坊煤業有限公司， 山西 長治 047100)

1 前言

3- 807工作面位于經坊煤礦八采區，底板標高+470～+560m，工作面傾向長200m，走向長1 968m，煤層平均厚度6.3m，煤層傾角2°～6°，煤層為黑色、塊狀、粉末狀，以亮煤為主，賦存穩定。工作面直接頂為泥巖，厚度1.28m，基本頂為砂巖，厚度6.83m；直接底為泥巖，厚度0.57m，基本底為細粒砂巖，厚度2.93m。工作面最大涌水量預計120m3/h，工作面正常涌水量預計80m3/h，3- 8072順槽為主排水巷道，3- 8071順槽最底處水倉與八采區水倉的高差為84m，3- 8072順槽最底處水倉與八采區水倉的高差為99m。

3- 8071順槽720m、970m、1 090m、1 250m處各設置一個水倉。3- 8072順槽1 820m、1 810m、1 600m、1 330m、1 250m、1 100m、730m處各設置一個水倉。

3- 8071順槽安裝二趟φ108mm×5mm的排水管路;3- 8072順槽安裝二趟φ108mm×5mm的排水管路，安裝二趟φ159mm×6mm鋼絲骨架復合管排水管路。

3- 8071順槽排水路線：3- 8071順槽水倉→八采區軌道巷→八采區水倉。

3- 8072順槽排水路線：3- 8072順槽水倉→八采區軌道巷→八采區水倉。

3- 8071順槽水倉排水設備選用型號為MD85- 45×6

的離心泵，流量為68m3/h(根據實際使用情況，取額定排水量的0.8倍)，揚程270m，電機功率110kW。

3- 8072順槽水倉排水設備選用型號為MD155- 30×6的離心泵，流量為124m3/h(根據實際使用情況，取額定排水量的0.8倍)，揚程180m，電機功率132kW。

工作面排水設備選用型號為BQS50- 30- 7.5/N排沙泵，額定流量為50m3/h，揚程30m，電機功率7.5kW。

2 工作面排水設備

根據《煤礦安全規程》規定，工作水泵的能力應在20h內排出24h的正常涌水量,工作水泵和備用水泵的總能力，應當能在20h內排出24h的最大涌水量。

3- 8071順槽：在1 250m水倉處放置二臺型號為BQS80- 80- 37型排沙泵，將水排至1 090m處臨時水倉；1 090m、970m、720m處各放置二臺型號為MD85- 45×6型離心泵，將水排至八采區水倉。

3- 8072順槽：在1 820m、1 600m處水倉各放置一臺型號為MD85- 45×6型離心泵，將水排至八采區水倉；在1 330m水倉處放置二臺型號為BQS80- 80- 37型排沙泵，將水排至1 250m處臨時水倉；在1 100m處放置一臺型號為MD85- 45×6型離心泵，T接一趟φ108mm×5mm排水管路將水排至八采區水倉、放置一臺型號為MD155- 30×6型離心泵，T接一趟φ159mm×6mm排水管路將水排至八采區；730m處放置一臺型號為MD85- 45×6型離心泵，用來排巷道積水。

工作面安裝BQS50- 30- 7.5/N排沙泵，取6臺，備用2臺，共8臺水泵。

3 揚程損失校驗

計算3- 807回采工作面中最長管路的揚程損失。

1)φ108mm×5mm的無縫鋼管揚程損失(配套水泵MD85- 45×6，排至八采區水倉)

(1) 根據《礦山流體力學》計算雷諾數

(1)

式中：Vd——流速，2.4m/s；

d——直徑，0.1m；

υ——運動粘度，水10℃為1.308×10-6m2/s。

(2) 據《礦山流體力學》計算沿程水頭損失

(2)

式中：hI——沿程水頭損失，m；

l——管路長度，2 490m(3- 8072順槽1 820m處水倉至八采區水倉)；

d——管路直徑，0.1m；

Vd——流體在管路中的平均速度，2.4m/s；

g——重力系數，10m/s2。

綜上得出，沿程水頭損失hI為172.1m。

(3)根據《礦山流體力學》計算局部水頭損失

(3)

式中：hj——局部水頭損失，m；

ε——局部阻力系數(查《礦山流體機械》得知，當前排水管路中有1個逆止閥，1個閘閥，1個底閥，8個彎頭，ε=3.2+0+7+8×0.137=11.3)；

Vd——流體在管路中的平均速度，2.4m/s。

綜上得出，局部水頭損失hj為3.3m。

(4)流體在管路中的損失(揚程損失加上管路局部損失)

hw=hI+hj=172.1+3.3=175.4m

因此，排水管路高差84m+流體損失175.4m<所選水泵額定揚程270m，符合技術要求。

2)φ159mm×6mm的鋼絲骨架復合管排水管揚程損失(配套水泵為MD155- 30×6，排至八采區水倉)

(1) 根據《礦山流體力學》計算雷諾數[1]

(4)

式中：Vd——流速，1.95m/s；

d——直徑，0.15m；

υ——運動粘度，水10℃為1.308×10-6m2/s。

(2) 根據《礦山流體力學》計算沿程水頭損失

(5)

式中：hI——沿程水頭損失，m；

l——管路長度，2 480m(3- 8072順槽1 810m處水倉至八采區水倉)；

d——管路直徑，0.15m；

Vd——流體在管路中的平均速度，1.95m/s；

g——重力系數，10m/s2。

綜上得出，沿程水頭損失hI為67.9m。

(3) 根據《礦山流體力學》計算局部水頭損失

(6)

式中：hj——局部水頭損失，m；

ε——局部阻力系數(查《礦山流體機械》得知，當前排水管路中有1個逆止閥，1個閘閥，1個底閥，8個彎頭，ε=3.2+0+7+8×0.137=11.3)；

Vd——流體在管路中的平均速度，1.95m/s。

綜上得出，局部水頭損失hj為2.1m。

(4) 流體在管路中的損失(揚程損失加上管路局部損失)

hw=hI+hj=67.9+2.1=70m

因此，排水管路高差84m+流體損失70m<所選水泵額定揚程180m，符合技術要求。

4 防治水安全技術措施

(1)排水工要持證上崗并熟悉和了解水泵的性能、結構和工作原理，會處理一般故障[2〗。

(2)排水時，做好排水前的安全檢查工作，檢查水泵各部件的緊固情況，檢查管路連接、閘閥、水位等情況，待各項檢查工作無問題后，才能啟動水泵。

(3)每天安排專職電工做一次低壓饋電跳閘試驗，且保證跳閘可靠。

(4)水泵啟停順序：啟動時，要先啟動水泵按鈕，再迅速打開閘閥。停泵時，要先關閉閘閥，再停泵。

(5)水泵在運轉過程中，要時常注意電機和軸承的溫度變化，發現異常現象及時處理，杜絕跑、冒、滴、漏現象；發生吹墊現象要及時停泵進行處理。

(6)水泵在運轉過程中，任何人不得觸摸或靠近運轉部位，一切外露旋轉部位應加護罩[3]。

(7)排水工在移動水泵時，必須停泵作業，不得帶電拖拉水泵電纜。

(8)嚴禁用鐵絲吊掛電纜，無關人員嚴禁操作水泵。

(9)排水時，排水工要時刻觀察水位變化情況，不能造成有空泵運轉或堵塞水泵現象；水泵底閥堵塞后要及時停泵進行處理。

(10)工作面排水過程中，發現涌水增大時，要及時向上級單位進行匯報，上級單位接到通知后要立即組織搶排。

(11)排水工要備足工作地點水泵所需的配件和工具。

5 結論

通過對3- 807回采工作面中排水管路的揚程損失進行校驗，揚程損失小于所選水泵額定揚程，符合技術要求。對工作面防治水提出相關的安全技術措施，保障了工作面的正常生產。