智慧型排水控制系統在下山掘進巷道中的應用

2022-10-08 13:45:02 字數 2909 閱讀 1222

0 前言楊村煤礦位於充州煤田的西北緣,北鄰楊莊煤礦,東鄰興隆莊煤礦,東南鄰鮑店煤礦,南鄰田莊煤礦和橫河井田,西以煤系露頭為邊界。根據礦井生產規劃,為保證礦井的原煤產量和工作面的正常接續,礦井準備開拓十採區。1 採區水文地質概況十採區位於楊村井田的南翼東部,為下山採區。

主採16上煤層、17煤層,直接充水含水層為十下灰,間接充水含水層為十三-十四灰含水層、奧灰含水層。十採區為走向ne~sw、傾向se的單斜構造,煤(巖)層傾角4~15°,平均為8°,地質構造簡單。採區內含水層有:

第四系含水砂層、石炭系太原組十下層石灰岩、本溪組第十三~十四層石灰岩和奧陶系石灰岩。其中直接充水含水層為太原組十下層石灰岩。各含水層之間以粘土、粉砂岩、鋁質泥岩和泥岩等為隔水層,水力聯絡較差。

1.1 第四系含水砂層第四系厚度180.80~211.60m,平均厚度192.

15m,南薄北厚,分上、中、下三組,上組、下組為含水層組,中組為隔水層組。第四系上組厚約56.50~65.

10m,平均厚58.65m,為棕黃色粘土、砂質粘土與粘土質砂、砂礫等相間組成,粘土類厚度佔55%左右。本組較穩定的含水層2~4層,屬孔隙型潛水、承壓水,以地表水為補給水源。

上組與下部基岩含水層無直接的補洩關係,採動對上組水基本無影響。第四系下組厚51.67~64.

22m,平均厚60.79m,由淺灰、白色、灰綠色粘土、砂質粘土與粘土質砂、砂礫等相間組成,粘土類厚度佔55%左右。據含水性可分為上、下兩段,均為弱含水層,屬孔隙型承壓水。

下段含水層(「三含」含水層)厚4.38~8.10m,平均6.

24m。下段含水層通過風化帶與基岩各含水層之間有直接的水力聯絡,是煤系含水層的主要補給水源。1.2 太原組第十下層石灰岩厚度5.

07~7.29m,平均厚度6.14m,十下灰透水性強,連通性好,富水性中等至弱,屬溶洞裂隙承壓水,以靜儲量為主。

十下灰是16上煤層開採的主要充水含水層。1.3 本溪組第十

三、十四層石灰岩十三灰、十四灰在十採區合併為乙個含水層,厚6.69~16.97m,平均厚度12.

19m。單位湧水量q=0.000316(l14-8)~0.

001027l/滲透係數k=0.007286m/d(yso-1)~0.0376m/d(l14-8),水質型別為hco■--ca■.

na■型,2023年10月底水位為-81.94m(l14-9孔)。十

三、十四灰是下組煤開採的間接充水含水層。1.4 奧陶系石灰岩奧灰由多層厚層狀石灰岩組成,距離頂介面50m以下的半晶質石灰岩中, 發育較多的小溶洞及半閉合狀裂隙,含水較強,屬裂隙溶洞承壓水。採區內奧灰上部含水層富水性中等至弱,單位湧水量q=0.

0203(ys0-1)~0.061l/ (l14-8),滲透係數k=0.03688(ys0-1)~2.

80m/d(l14-8),水質型別以so■■.hco■--ca■.na■型為主,2023年10月底水位為+25.

89m(o-5)。2 問題的提出根據十採區水文地質情況,綜合考慮相鄰採區水文條件以及井下消防灑水等因素,十採區湧水量預計為:q■=110m3/h ;q■=335m3/h。

十採區皮帶下山設計長度為670m,沿15度下山掘進,十採皮帶下山上變坡點與下變坡點實際落差為116m,巷道掘進過程中最大湧水量可達到30m3/h。施工過程中採用二級排水方式進行排水。迎頭使用2颱風幫浦不間斷的向緊跟迎頭排水箱裡排水,人工通過控制電幫浦開關將水箱內積水通過電幫浦排至中間水倉硐室內,後通過37kw電幫浦將水倉硐室內積水排到排水管路。

水箱內電幫浦每隔2分鐘需要啟動一次,水倉硐室內37kw電幫浦每隔10分鐘需要啟動一次,每班必須安排兩名職工專門負責排水工作,造成極大的人力資源浪費。3 有效方案的確定3.1 方案一1)基本構成該系統由浮漂、導向裝置、觸發裝置、行程開關等幾部分組成。浮漂和觸發裝置連線為一體,導向裝置固定在排水箱一側或水倉硐室一幫。

2)工作原理導向裝置固定在排水箱一側或水倉硐室一幫,浮漂隨水位上公升和下降帶動觸發裝置觸動行程開關來控制電幫浦,實現自動排水。正常狀況下,行程開關1處於開啟狀態,行程開關2處於閉合狀態,當浮漂隨著水位上公升到設定位置時,同浮漂連線的觸發器觸動行程開關1,使行程開關1閉合,電幫浦進行排水工作;當浮漂隨水位降低時,行程開關1、行程開關2處於閉合狀態,電幫浦處於工作狀態。當浮漂隨水位下降到一定位置,觸發器觸動行程開關2,行程開關1、2均斷開,水幫浦斷電,停止排水工作。

水幫浦停止工作後行程開關2自動恢復閉合狀態。3)智慧型排水系統的優點(1)控制準確有效。該系統由簡單的機械構件和行程開關組合而成,提前設定好行程開關的位置,就能夠準確的控制電幫浦,在水箱或水倉硐室內積水達道最大設計水位時啟動電幫浦,當水箱或水倉硐室內積水達道設計最低水位時關閉電幫浦。

(2)全自動控制,節省人力。利用水箱內水位的變化控制37kw電幫浦的工作,不需要專職看幫浦的工作人員,節省人力。(3)成本低,可重複使用。

(4)使用壽命長,日常維修方便。3.2 方案二1)基本組成:自動排水系統主要由現場控制箱、接近式水位開關、磁力啟動器等組成。

2)工作原理:通過控制系統的接近式水位開關內建式電子探頭,對水位進行檢測,由水位專用檢測晶元對檢測到的訊號進行處理。當被測水體的水位到達動作點時,晶元通過輸出高電平或低電平,來啟動或關閉磁力啟動器,控制水幫浦的開啟,實現水幫浦的自動化控制。

3)關鍵技術及創造點控制系統採用先進的內建式電子探頭和晶元,體積小,安裝簡單,精度高,具有很好的可靠性。通過排水自動化改造,實現排水幫浦自動化排水,根據實際水位情況及避峰填谷要求,自動控制水幫浦的開停,水幫浦的倒換,並可以做到無人值守。4 使用效果、經濟效益、社會效益從現場使用效果看,方案一適宜井下出水量較大掘進工作面或採煤工作面臨時水倉排水;方案二也適合於採區小型水倉排水。

方案一成本費用260元。月度節約費用6000元,年度節約費用72000元。方案二成本費用680元。

月度節約費用6000元,年度節約費用72000元。5 結語經過一年的執行證明:智慧型排水控制系統執行安全可靠,故障率低,操作簡單。

智慧型排水控制系統應用於現代化礦井,符合現代礦井高產高效、減員增效、節能降耗的要求;根據水位自動開停水幫浦,提高了裝置執行的可靠性;同時,提公升了礦井整體自動化、資訊化水平,對礦井今後安全、高效、和諧發展奠定良好基礎。[責任編輯:王迎迎]

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