11118工作面排水设计90KW潜水泵下排供电资料.docx
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11118工作面排水设计90KW潜水泵下排供电资料
11118工作面排水设计
孙村煤矿
孙村煤矿机电部
2013-9-12
设计:
审核:
机电部主任:
地测部主任:
机电副总:
防治水副总:
机电矿长:
总工程师:
11118工作面排水设计
一、工作面基本情况
11118工作面位于-800水平一采区十一煤层第二个亚阶段。
上覆二、四层煤已开采结束,下伏十三、十五层煤未开采。
东临11118(高档普采)及11119(高档普采)工作面采空区;西临31118工作面采空区;南部未开采;北临31119(东)工作面采空区。
工作面走向长为489.86~556.6米,平均523.23米。
倾斜宽为112.6~173.2米,平均倾斜宽151.5米,斜面积为79269.96平方米。
工作面标高为-631.42~-695.17米。
地面标高为+173.0米。
该工作面煤层稳定,结构较复杂。
煤层含2~3层夹矸,其中第二层较稳定,厚0.1米,其它两层不稳定、不连续,厚0.02~0.05米。
煤层厚度1.75~2.2米,平均煤层厚度1.93米,纯煤厚1.65~2.1米,平均纯煤厚1.83米。
煤层变异系数为6.45%,可采指数为1。
工作面地质构造复杂,工作面共揭露21条断层,其中f6和f18断层对回采影响较大。
煤层走向123~139度,倾向33~49度,倾角12~16度,平均倾角14度。
二、工作面底板水害危害程度分析
根据相邻工作面31119工作面施工的水文验证孔资料,徐灰顶界面距煤11底板71.4米,奥灰顶界面距煤11底板143.3米;11118工作面水文验证孔揭露徐草灰及奥灰无水,根据相邻31119工作面水文验证孔资料推算,11118工作面奥灰水压最高为7.28MPa,徐灰突水系数0.057Mpa/m,奥灰突水系数0.061Mpa/m,奥灰突水系数大于0.06Mpa/m,徐灰突水系数虽小于0.06(MPa/m),但极接近于0.06(MPa/m),由于11118工作面为构造复杂区域,因此在奥灰富水区还是存在奥灰水突出的可能性。
徐奥灰水对工作面的安全开采构成威胁。
三、徐、奥灰突水量预计
根据我矿十一层煤的突水资料,历史上工作面最大突水量为41118工作面出水78m³/h。
根据已开采两个工作面突水情况出水平稳,流量较小,属层流状态:
依据集团公司《后组煤开采技术管理若干规定(试行)》办法中后组煤开采底板水涌水量预计计算公式:
裂隙型中小型突水
式中:
-流速,m/s;
-裂隙宽度,m;
-水的运动粘滞系数,取0.18;
-重力加速度;
-裂隙内水力坡度。
突水量预计(Q2):
当过水面断面(s)基本相当时(设想地质体较均质,影响程度接近时),出水通道条件相近时:
有
=
=
=
根据上述资料,推算本工作面奥灰水压为7.28Mpa,根据41118工作面出水情况最大为78m³/h,水压为6.32MPa。
因此,预计11118工作面出水量为:
Q2=
Q1
=(7.28+1.32)÷(6.32+1.41)×1.3=86.7(m3/h)
因此,预计11118工作面出水量为86.7m³/h。
四、排水路线
根据11118工作面最大突水量86.7m³/h及现场实际情况,在11118运输巷探水硐室附近设置一个容量为60m³储水池,在水池以前设置沉淀池并安装过滤篦子,储水池安装90kw水泵2台,三阀齐全,使用双管路排水,一路安装4吋专用排水管路,另一路使用阀门连接至4吋压风管路,当发生突水危险时将压风管路当排水管路使用。
运输巷及回风巷低洼位置安装5.5kw水泵排水。
-800后一十三层运煤下山下拉皮带机道→-800后一十三层轨道上山下头→-800南石门集运巷打砌排水沟,水沟宽度及高度不得低于300mm,满足突水时排水要求。
排水路线:
回风巷(低洼处加潜水泵)使用4吋管路→-800后一十三层运煤下山下拉皮带机道(自流)→-800后一十三层轨道上山(自流)→-800南石门大巷(自流)→-800东大巷(自流)→-800泵房,由-800泵房排至地面。
工作面(自流)→运输巷潜水泵经两趟4吋管路→31319运输巷皮带机道(4吋管路)→-800后一十三层运煤下山下拉皮带机道(自流)→-800后一十三层轨道上山(自流)→-800南石门大巷(自流)→-800东大巷(自流)→-800泵房,由-800泵房排至地面。
附:
排水示意图
五、工作面储水池设计
根据集团公司《关于孙村煤矿11118工作面开采防水安全评价的批复》,在11118跟面皮带机道低洼处设置一个容量为60m³储水池,在水池以前设置沉淀池并安装过滤篦子。
六、排水系统概况
在11118工作面运输巷内设置一个容量为60m3的水池,安装两台BQS80/180-90/N型潜水泵。
低压供电电源一路来自11118运输移变负荷侧,一路来自-800后一变电所。
七、排水系统设计
1、条件
工作面的正常涌水量为0.017m3/min(0.102m3/h)。
最大涌水量按正常涌水量的2倍计算:
最大涌水量为0.034m3/min(0.204m3/h)。
根据集团公司《关于孙村矿11118工作面防水安全评价的批复》,该工作面最大灾害突水量为86.7m3/h。
⑵排水高度Hj=10.81m
⑶矿水比重γ=1020×9.8N/m
⑷管路初步选用2趟四吋钢管作为排水管路。
2、水泵选型:
(1)排量
正常涌水量QB=1.2*qz=1.2*0.102m3/h=0.1224m3/h
最大涌水量QBm=1.2*qmax=1.2*0.204m3/h=0.2448m3/h
最大突水量QBm=1.2*qmax=104.04m3/h
(2)初步设计选用BQS80/180-90/N潜水泵2台
BQS80/180-90/N潜水泵:
最大排水量80m3/h;扬程180m,电机功率90KW,满足实际需求。
(3)确定排水管内径:
=
=
=0.113~0.137m
根据计算选用外径114mm、壁厚4mm、内径106mm的排水管路2趟。
根据现场实际情况需要在11118跟面皮带机道、11118石门皮带机道、31319运输巷皮带机道重新敷设一趟1140米四吋排水管路。
另一趟排水管路利用现场四吋压风管路改造即可。
-800后一十三层回风上山排水沟需重新修砌。
3、管道特性曲线及工况的确定
排水管阻力损失的计算
——排水管沿程阻力系数;
——所选标准排水管的内径,m;
——排水管上各局部装置的局部阻力系数之和;
——排水管中水的流速,m/s;
排水管内流速
查表知:
因dp=0.106m,
=0.037(沿程阻力系数)
潜水泵所需总扬程:
BQS80/180-90/N潜水泵:
最大排水量80m3/h;扬程180m,电机功率90KW,满足实际需求。
(三)、确定水泵台数:
正常涌水量:
n1=QB/Qe=0.1224/80=0.00153台取1台
最大涌水量:
n1=QBmax/Qe=0.2448/80=0.00306台取1台
最大突水量:
n1=QBmax/Qe=104.04/80=1.3005台取2台
工作面正常回采期间,运行1台90KW工作水泵向下排水,一旦工作面发生突水则开启另一台90KW水泵,利用风管改为水管排水。
(四)、校验排水时间:
正常涌水量:
Tz=24qz/n1QK=24×0.1224/1×80=0.037h
最大涌水量:
Tm=24qm/n1QK=24×0.2448/1×80=0.073h
最大突水量:
Tm=24qm/n1QK=24×104.04/2×80=15.606h
五、供电设计
1、供电方案设计
根据现场负荷情况,确定潜水泵采用1140V供电电压,电源来自11118运输移变。
2、供电计算
(1)、11118运输移变站负荷统计表:
序号
设备名称
设备型号
设备地点
电动机
每台设备电动机数(台)
工作设备台数
工作设备总额定功率(kw)
电压v
额定功率(kw)
1
运输巷跟面SD-80皮带机
1140
75
2
1
150
2
运输巷石门SD-80皮带机
1140
75
2
1
150
3
11118入仓皮带
1140
125
2
1
250
4
11318运输巷皮带
1140
75
2
1
150
5
潜水泵
1140
90
1
1
90
6
31319运输巷皮带
1140
75
2
1
150
7
潜水泵
1140
59
8
信号综保
1140
2
1
1
2
合计
1001
(2)、-800后一变电所内Z315-61所变负荷统计表:
序号
设备名称
设备型号
设备地点
电动机
每台设备电动机数(台)
工作设备台数
工作设备总额定功率(kw)
电压v
额定功率(kw)
1
2417回风巷1#风车
660
15
2
2
30
2
2419运输巷1#风车
660
15
2
2
30
3
1220回风巷1#风车
660
15
2
2
30
4
后一集运巷
660
7.5
1
2
15
5
-800副井下头挡车器
660
4
1
1
4
6
信号综保
1140
2
1
1
2
合计
111
3、供电方案计算:
(1)11118运输移变校验:
由负荷统计表知:
移变站装机容量:
∑Pe=1001KW,需用系数取0.5
功率因数取COSф=0.8,变压器的计算容量为:
Smax=KX∑Pe/COSф=0.5*1001/0.8≈626KvA
11118运输移变容量为800KVA,据计算626KVA<800KVA,符合要求。
(2)-800后一变电所Z315-61所变校验:
由负荷统计表知:
移变站装机容量:
∑Pe=111KW,需用系数取0.5
功率因数取COSф=0.8,变压器的计算容量为:
Smax=KX∑Pe/COSф=0.5*111/0.8≈69KvA
-800后一变电所Z315-61所变容量为315KVA,据计算69KVA<315KVA,符合要求。
(3)、1#(1140V)潜水泵
①开关电气设备选择及整定
90KW潜水泵(1140V)额定电流:
Ie=54.6A,则潜水泵起动器开关整定值Iz取为55A。
馈电开关整定值:
,取为55A×8=440A。
根据计算工作电流及馈电开关整定值选低压真空馈电开关为KBZ16-200型,采用QBZ-120A型真空起动器做为水泵启动控制开关。
②选择电缆
90KW潜水泵(1140V)额定工作电流为:
54.6A,选择16mm2负荷线,干线电缆选用25mm2电缆能满足要求。
(4)、2#(660V)潜水泵
①开关电气设备选择及整定
90KW潜水泵(660V)额定电流:
Ie=94.7A,则潜水泵起动器开关整定值Iz取为95A。
馈电开关整定值:
,取为95A×8=760A。
根据计算工作电流及馈电开关整定值选低压真空馈电开关为KBZ16-200型,采用QBZ-120A型真空起动器做为水泵启动控制开关。
②选择电缆
90KW潜水泵(660V)额定工作电流为:
94.7A,选择35mm2负荷线.干线电缆选用70mm2电缆并联供电,能满足要求。
后附:
:
一、关于孙村矿11118工作面防水安全评价的批复
二、11118排水管路及供电系统图
新汶矿业集团有限责任公司
关于孙村煤矿11118工作面
开采防水安全评价的批复
(2013)新矿安便字384号
孙村煤矿
你矿《关于呈报11118工作面开采安全评价的请示》(孙煤安字〔2013〕214号)收悉。
经研究,批复如下:
一、11118工作面开采上、下限标高工作面标高为-631.42~-695.17m,十一层煤下距徐灰84.0m,距奥灰约142.2m。
工作面施工的钻孔揭露徐、奥灰均无水。
根据邻区水文孔资料推算,工作面底板徐灰水压3.96MPa,奥灰水压7.28Mpa。
工作面突水系数计算,徐灰为0.057MPa/m,奥灰0.061MPa/m,奥灰略大于0.06MPa/m的经验突水系数临界值。
掘进过程中揭露21条断层,工作面构造复杂。
综上分析,工作面在正常块段发生突水的可能性较小,在构造带及物探异常区仍存在一定的奥灰水威胁。
二、根据11118工作面高密度电法探测结果,在低阻异常区施工1个奥灰孔,经验证徐、奥灰均无水,说明本区徐、奥灰富水性较差,在制定详细的防治水安全技术措施及水害应急预案后,该工作面可以进行带压开采。
三、工作面投产前,应完成以下工作。
(一)工作面回采前及时对上覆-600水平水仓老空水进行探查、疏放,消除积水威胁。
(二)工作面不能自然疏水,应根据涌水量预计结果,完善工作面疏排水系统,并做好沉淀、过滤、清淤系统管理,确保疏排水系统安全可靠。
(三)工作面过31117绕道、-800西区回风下山、-800西区运输下山、-800西区轨道下山、-800东区轨道下山等多条巷道,必须进一步分析评价工作面开采对周边巷道和采空区的影响,并制定完善的过老巷及小岩柱开采安全措施。
(四)以上工作完成,经你矿总工程师组织审查验收后,工作面方准投产。
四、工作面生产过程中,应加强以下工作。
(一)加强采区、工作面疏排水、供电系统管理,确保疏排水系统运转正常。
(二)加强工作面矿压及水文观测和预报,发现工作面底板有涌水现象,要立即停采,并对工作面进行重新探查和评价,在确认无水害威胁的前提下,方可继续生产。
(三)搞好工作面顶板管理,防止悬顶或老顶来压对底板的异常破坏;加强工作面矿压和底板裂隙发育情况观测,发现异常情况及时分析原因并采取相应措施。
(四)工作面开采过程中,做好动态安全评价工作。
根据工作面涌水量、钻孔观测资料、揭露构造、工作面推进度及底板动态变化等情况,每月对工作面进行一次防水现状评价,并及时提出相应处理措施,经你矿总工程师批准后实施。
五、其他未尽事宜,须严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等规程规定和集团公司《地测技术管理规范》有关规定。
此复。
二〇一三年八月二十九日
主题词:
安全评价批复
发:
董事长,分管副总经理、总工程师,技术总监,分管副总工程师,安全监察局、生产技术部、地质测量部、机电部、办公室,存档。
(共印7份)
新汶矿业集团公司办公室二○一三年八月三十日印
打字:
成芳校对:
徐传营
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- 11118 工作面 排水 设计 90 KW 潜水泵 供电 资料