俄霍布拉克煤礦1403綜采工作面遠(yuǎn)距離供液方案設(shè)計與應(yīng)用

俄霍布拉克煤礦1403綜采工作面遠(yuǎn)距離供液方案設(shè)計與應(yīng)用摘要：結(jié)合俄霍布拉克煤礦1403綜采工作面實際布置情況，為減少由于受地質(zhì)條件采動影響，回采順槽容易出現(xiàn)巷道底鼓或頂板下沉變形現(xiàn)象及巷道起伏影響，拉移開關(guān)列車泵站會帶來危險因素。應(yīng)盡量減少回采順槽內(nèi)設(shè)備，將乳化泵站移出采動區(qū)，利用遠(yuǎn)距離供液思路，對礦井綜采工作面液壓支架遠(yuǎn)距離供液管路進(jìn)行方案設(shè)計與應(yīng)用。現(xiàn)以俄霍布拉克煤礦1403綜采工作面布置設(shè)置，在供液設(shè)備選型確定的情況下，研究核算供液管徑、供液距離在遠(yuǎn)程供液系統(tǒng)中壓力的損失情況，為合理進(jìn)行遠(yuǎn)程供液方案設(shè)計提供有效依據(jù)，實現(xiàn)綜采工作面遠(yuǎn)程供液應(yīng)用。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)距離供液泵站液壓支架管徑核算壓降徐礦天山公司俄霍布拉克煤礦1403工作面設(shè)置走向長1350m，傾斜長285m，采高最高3800mm，工作面煤層厚度均勻，依據(jù)以往回踩經(jīng)驗，由于底層分布工作面受上層采空區(qū)影響頂板來壓大、速度快，會使巷道斷面出現(xiàn)底、頂、幫鼓起，減小兩巷斷面。近距離供液布置設(shè)備，會出現(xiàn)以下問題：（1）拉移泵站的過程中。由于巷道底板變形起伏大，對泵站所移動造成影響，很可能發(fā)生泵站硬鏈接活動度不夠造成掉道或翻車事故，危及人員安全，損壞設(shè)備。（2）工人工作量增大。隨著回采推動，泵站列車需隨時后退移動，不僅設(shè)備移動，管路還要回撤，這樣就增大了工人的工作強(qiáng)度。（3）泵站列車設(shè)備對變形巷道適應(yīng)能力較差。根據(jù)回采經(jīng)驗，回踩過程中受巷道變形嚴(yán)重問題的影響，需要對巷道兩幫進(jìn)行擴(kuò)幫、底板進(jìn)行臥底。為了解決此問題，打破傳統(tǒng)的供液泵站布置方式，由就近布置改為遠(yuǎn)距離布置。即將泵站設(shè)備全部移出工作面動力形變區(qū)域，布置在材料道外端巷內(nèi)固定平臺位置，形成遠(yuǎn)距離供液系統(tǒng)。1俄霍布拉克煤礦1403工作面泵站系統(tǒng)基本概況俄霍布拉克煤礦1403綜采工作面設(shè)計采用采全高開采回采工藝，工作面斜長285m，配置ZY10000/20/38型液壓支架155架，ZY10000/20/38D型端頭支架8架，ZTF20000/25/38型巷道支架12架，為滿足綜采工作面正常生產(chǎn)的要求，配置3臺BRW630/37.5型高端智能乳化液泵，配備2個型號為RX630/70的智能乳化液箱，該泵流量為630L/min，額定壓力為37.5MPa，采用電機(jī)功率450kW變頻一體機(jī)，液箱容積7000L；正常生產(chǎn)時乳化泵兩用一備。21403工作面遠(yuǎn)距離供液技術(shù)、設(shè)計問題的提出煤礦綜采工作面乳化液泵的壓力、流量損失應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》及相關(guān)行業(yè)規(guī)定要求，滿足液壓支架的安全使用。為此，在選定泵站設(shè)備的情況下，工作面遠(yuǎn)距離供液必須解決供液距離長、壓力損失大的問題，為最大限度地降低管路壓力損失，應(yīng)該從供液管路的選擇入手，優(yōu)化選型管路，提高管路在遠(yuǎn)距離高壓供液過程中的實用性及可靠性。以往工作面泵站設(shè)置在距工作面約100-150m處，設(shè)備移動方式采用有軌邁步式跟隨移動，為進(jìn)一步提升安全生產(chǎn)效率、減少勞動強(qiáng)度，改善此問題的困擾，將泵站設(shè)計距工作面1350m處，應(yīng)用遠(yuǎn)距離供液。俄霍布拉克煤礦1403綜采工作面選用乳化液泵站額定壓力為37.5MPa，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》及的相關(guān)行業(yè)規(guī)定，綜采工作面液壓支架工作時初撐力不得低于額定工作壓力的0.8倍，則至工作面最遠(yuǎn)端的供液壓力最高為30MPa，且不能低于25.2MPa。以往工作面最遠(yuǎn)端距供液系統(tǒng)乳化泵約為385m，選用4SP-51型高壓膠管單進(jìn)單回供液方式供液，現(xiàn)最遠(yuǎn)端設(shè)置在距乳化泵1635m處。本文針對液壓支架最終使用壓力及管路壓力損失進(jìn)行校核，并對管路選型進(jìn)行相對合理有效的設(shè)計。根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)知識，遠(yuǎn)距離管路的供液中、輸液中，管路局部壓力損失對主管路影響較小，可忽略不計，主要壓力損失以沿程壓力損失為主，因此，在此僅對管路沿程壓力損失進(jìn)行校核。3校核計算1403綜采工作面遠(yuǎn)程供液管路壓降（1）乳化液在管內(nèi)流動狀態(tài)校驗根據(jù)流體雷諾值判斷乳化液在管內(nèi)流動狀態(tài)。雷諾值：式中V液體流動速度m/s，d為供液管直徑，工作面高壓膠管直徑為d=5.1×10-2m，V=Q/A,Q為乳化泵流量630L/min=1.05×10-2m3/s，A為供液管路截面積，則V=1.05×10-2/3.14×（2.55×10-2）2=5.14m/s，υ為乳化液運動粘度查表知υ=1.2×10-6m2/s；則高壓膠管雷諾值為Re=218600；遠(yuǎn)程供液無縫鋼管直徑為d=8.89×10-2m，V=Q/A,Q為乳化泵流量，A為供液管路截面積，則V=1.05×10-2/3.14×（4.445×10-2）2=1.69m/s，遠(yuǎn)程供液無縫鋼管雷諾值為Re=125200。根據(jù)雷諾臨界值為2000，當(dāng)大于2000，乳化液在高壓膠管和無縫鋼管內(nèi)為紊流狀態(tài)。（2）工作面壓力損失校驗選用4SP-51型高壓膠管，管徑為φ51，作為工作面液壓支架主管路，在滿足工況要求的情況下，對工作面液壓支架主管路進(jìn)行計算校核。式中，ΔPf1是高壓膠管的壓力損失；沿程阻力系數(shù)λ取經(jīng)驗參數(shù)0.05；L是膠管的沿程長度285m；ρ是乳化液密度0.95×103kg/m3；q是泵的流量630L/min=1.05×10-2m3/s；d是圓管內(nèi)徑5.1×10-2m。計算得，ΔPf1=0.68MPa。（3）高壓無縫鋼管遠(yuǎn)距離供乳化液，在管路壓力損失校驗選用直徑為φ88.9（27SiMn）無縫鋼管作為遠(yuǎn)距離供液管路，具有可拆卸方便，固定性強(qiáng)的特點，能滿足工況要求的情況下，校核計算選用的高壓無縫鋼管供液管路的壓損。式中，ΔPf2是無縫鋼管的壓力損失；同上沿程阻力系數(shù)λ取0.05；L是無縫鋼管的沿程長度1350m；ρ是乳化液密度0.95×103kg/m3；q是泵的公稱流量630L/min=1.05×10-2m3/s；d是圓管內(nèi)徑8.89×10-2m。計算得，ΔPf2=0.61MPa。綜上所述，選用的遠(yuǎn)距離供液管路至液壓支架末端的壓力損耗為ΔPf1+ΔPf2=1.29MPa；符合相關(guān)的規(guī)定。4管路選型方案選擇設(shè)計在正常工況條件下，供液流量確定。通過本文上述結(jié)論，選用4SP-51型主進(jìn)液管路對工作面單進(jìn)單回供液；遠(yuǎn)距離供液管路采用φ88.9（27SiMn）無縫鋼管單進(jìn)單回供液方式；供液距離的長度是影響末端壓力損失的主要因素，在應(yīng)用過程中無縫鋼管可隨回采逐漸縮短，可調(diào)小乳化泵出口壓力來調(diào)整系統(tǒng)壓力，滿足工作面液壓支架使用的同時也可降低液壓元件的損壞。5結(jié)語設(shè)計與應(yīng)用遠(yuǎn)距離供液系統(tǒng)于俄霍布拉克煤礦1403綜采工作面，在供液性能、自動化程度的提高和設(shè)備維護(hù)方面得到相應(yīng)的實效，使得整個工作面液壓系統(tǒng)更穩(wěn)定、更可靠性，應(yīng)用狀態(tài)更良