第43屆三等獎(jiǎng)?wù)撐?--煤礦主排水系統(tǒng)真空引水裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
煤礦主排水系統(tǒng)真空引水裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
大隆礦 ?舒 ?適 ?王忠民 ?許志偉?????機(jī)電處 ?王文巖
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摘 ?要 ?礦井排水泵安裝位置低于水倉(cāng)時(shí)，吸水管路需克服高度差才能進(jìn)入吸水井，在傳統(tǒng)方法下將無(wú)法正常排水。以大隆礦主排水系統(tǒng)增容改造為實(shí)例，介紹了真空引水裝置在礦井主排水系統(tǒng)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 ??排水系統(tǒng) ?離心水泵 ?引水裝置
1 ?引 ?言
??大隆礦有2套主排水系統(tǒng)，采用分階段排水方式，分別布置在一、二水平中央水泵房。近年來(lái)，隨著采深的增加，礦井涌水量也隨之增大，特別是今年3月份由于受到S11207工作面水害的影響，導(dǎo)致2套主排水系統(tǒng)始終處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。為了有效防治水害對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的威脅，對(duì)主排水系統(tǒng)進(jìn)行臨時(shí)性增容改造，增設(shè)2臺(tái)與原系統(tǒng)同型號(hào)的主排水泵，并在井筒內(nèi)新鋪一趟八寸排水管路，以緩解礦井排水壓力。
鑒于新增加水泵安裝受到現(xiàn)場(chǎng)空間環(huán)境的限制，無(wú)法布置在水泵房?jī)?nèi)，只能選擇安設(shè)在中央水泵房東側(cè)的巷道內(nèi)，而該處巷道底板標(biāo)高低于泵房標(biāo)高1.4m，導(dǎo)致水泵安裝高度低于原系統(tǒng)，吸水管路需克服1.4m高差才能進(jìn)入中央水泵房吸水小井內(nèi),采用傳統(tǒng)有底閥負(fù)壓排水方式不能保證水泵正常工作。為解決上述問題，特別設(shè)計(jì)增加了2套與離心式水泵配套使用的真空引水裝置，實(shí)施后取得了良好的效果。
2 ?真空引水裝置的構(gòu)造
真空引水裝置主要由罐體、進(jìn)水管、出水管、灌水閥和排氣閥等構(gòu)成(附圖)，整個(gè)罐體在工作過程中呈負(fù)壓，按照壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。罐頂為半球形突起，罐內(nèi)中部裝置一段吸上管，其管口低于罐身高度，罐身下部出口與水泵吸水管連接，可使水泵由底閥式灌水變?yōu)樽晕匠樗?，?jiǎn)單實(shí)用，安全可靠。
附圖 ?引水罐結(jié)構(gòu)圖
3 引水工藝流程及工作原理
離心泵起動(dòng)前，先打開灌水管閥門，向引水罐內(nèi)灌水，同時(shí)打開排氣管閥門以及水泵泵體上的排氣閥。水位上升至進(jìn)水管頂部溢流回落到吸水井內(nèi)，此時(shí)可觀察到池內(nèi)水花翻動(dòng)，說明已經(jīng)完成灌水作業(yè)，關(guān)閉灌水管和排氣管閥門，準(zhǔn)備啟泵。泵啟動(dòng)后會(huì)將引水罐內(nèi)部分液體排出，引水罐液位下降，由于罐體為密封容器，下降后罐體內(nèi)空氣容積變大，根據(jù)波義耳定律可知，一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變和空間密閉情況下，氣體隨著容積的不斷變大壓力不斷降低，會(huì)造成引水罐內(nèi)頂部真空，形成一定的真空度，大氣壓便不斷把吸水小井內(nèi)的水壓進(jìn)引水罐內(nèi)形成循環(huán)，始終保持罐內(nèi)液位高于泵吸入口液位，此時(shí)引水罐的出水管不斷在排水，進(jìn)水管不斷在進(jìn)水，最終達(dá)到平衡，并形成一個(gè)穩(wěn)定的液面，實(shí)現(xiàn)水泵連續(xù)運(yùn)行。
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5 ?真空引水裝置的應(yīng)用情況
大隆礦一水平中央水泵房位于-375水平井底車場(chǎng)中部的中央變電所內(nèi)，包括主、副倉(cāng)兩個(gè)水倉(cāng)，主倉(cāng)容量457m3，副倉(cāng)容量253m3，總計(jì)容量為709.3 m3。泵房配備了電動(dòng)機(jī)功率450kW，揚(yáng)程536m ，MD155-67?8段泵3臺(tái)（1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修），單臺(tái)水泵的額定排水能力155m?/h，實(shí)際能力124 m3/h，沿副井鋪設(shè)Φ168mm無(wú)縫鋼管兩趟直通地面。其排水能力發(fā)揮受到限制。
???為解決礦井排水壓力問題，在一水平水泵房原有3臺(tái)排水泵基礎(chǔ)上新增加4#、5#兩臺(tái)水泵，由于安裝空間受現(xiàn)場(chǎng)條件限制只能選擇布置在-375m水平中央水泵房東側(cè)，安裝高度低于原有水泵1.4m,通過自制設(shè)計(jì)的2套真空引水裝置與原有水泵共用1#、2#吸水小井，形成臨時(shí)應(yīng)急排水系統(tǒng)。2臺(tái)新泵于2019年5月5日安裝完畢，經(jīng)鐵法煤業(yè)安全檢測(cè)檢驗(yàn)有限公司檢驗(yàn)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)能力達(dá)300m3/h，與原有系統(tǒng)水泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，排水能力由原來(lái)的230m3/h增加到530m3/h，日排水量10600m3，有效消除了S11207工作面水患威脅，為工作面提前恢復(fù)生產(chǎn)起到了積極的推進(jìn)作用。
新水泵機(jī)組正式安裝完畢后，由于采用無(wú)底閥引水裝置，相應(yīng)減少了管道的阻力，提高了水泵的工作效率。經(jīng)鐵法煤業(yè)安全檢測(cè)檢驗(yàn)有限公司現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，其水泵機(jī)組運(yùn)行效率平均值為69.04%，比改造前原有3臺(tái)水泵平均效率63.35%提高5.69%，排水系統(tǒng)噸百米電耗由原來(lái)的0.459kWh下降到0.420kWh，節(jié)電效果顯著。
6 ?結(jié) ?論
水泵真空引水裝置在大隆礦成功應(yīng)用，解決了水泵安設(shè)高度低于原系統(tǒng)無(wú)法正常排水的問題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用效果良好，為S11207工作面治水和E21503工作面探放水發(fā)揮了積極作用，對(duì)提高礦井抗災(zāi)能力提供了保障。
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第一作者簡(jiǎn)介：舒 適（1986-），男，工程師。2009年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)任大隆礦運(yùn)轉(zhuǎn)隊(duì)副隊(duì)長(zhǎng)。聯(lián)系電話：18941075717。
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