俄霍布拉克煤矿1403综采工作面远距离供液方案设计与应用

俄霍布拉克煤矿1403综采工作面远距离供液方案设计与应用摘要：结合俄霍布拉克煤矿1403综采工作面实际布置情况，为减少由于受地质条件采动影响，回采顺槽容易出现巷道底鼓或顶板下沉变形现象及巷道起伏影响，拉移开关列车泵站会带来危险因素。应尽量减少回采顺槽内设备，将乳化泵站移出采动区，利用远距离供液思路，对矿井综采工作面液压支架远距离供液管路进行方案设计与应用。现以俄霍布拉克煤矿1403综采工作面布置设置，在供液设备选型确定的情况下，研究核算供液管径、供液距离在远程供液系统中压力的损失情况，为合理进行远程供液方案设计提供有效依据，实现综采工作面远程供液应用。关键词：远距离供液泵站液压支架管径核算压降徐矿天山公司俄霍布拉克煤矿1403工作面设置走向长1350m，倾斜长285m，采高最高3800mm，工作面煤层厚度均匀，依据以往回踩经验，由于底层分布工作面受上层采空区影响顶板来压大、速度快，会使巷道断面出现底、顶、帮鼓起，减小两巷断面。近距离供液布置设备，会出现以下问题：（1）拉移泵站的过程中。由于巷道底板变形起伏大，对泵站所移动造成影响，很可能发生泵站硬链接活动度不够造成掉道或翻车事故，危及人员安全，损坏设备。（2）工人工作量增大。随着回采推动，泵站列车需随时后退移动，不仅设备移动，管路还要回撤，这样就增大了工人的工作强度。（3）泵站列车设备对变形巷道适应能力较差。根据回采经验，回踩过程中受巷道变形严重问题的影响，需要对巷道两帮进行扩帮、底板进行卧底。为了解决此问题，打破传统的供液泵站布置方式，由就近布置改为远距离布置。即将泵站设备全部移出工作面动力形变区域，布置在材料道外端巷内固定平台位置，形成远距离供液系统。1俄霍布拉克煤矿1403工作面泵站系统基本概况俄霍布拉克煤矿1403综采工作面设计采用采全高开采回采工艺，工作面斜长285m，配置ZY10000/20/38型液压支架155架，ZY10000/20/38D型端头支架8架，ZTF20000/25/38型巷道支架12架，为满足综采工作面正常生产的要求，配置3台BRW630/37.5型高端智能乳化液泵，配备2个型号为RX630/70的智能乳化液箱，该泵流量为630L/min，额定压力为37.5MPa，采用电机功率450kW变频一体机，液箱容积7000L；正常生产时乳化泵两用一备。21403工作面远距离供液技术、设计问题的提出煤矿综采工作面乳化液泵的压力、流量损失应符合《煤矿安全规程》及相关行业规定要求，满足液压支架的安全使用。为此，在选定泵站设备的情况下，工作面远距离供液必须解决供液距离长、压力损失大的问题，为最大限度地降低管路压力损失，应该从供液管路的选择入手，优化选型管路，提高管路在远距离高压供液过程中的实用性及可靠性。以往工作面泵站设置在距工作面约100-150m处，设备移动方式采用有轨迈步式跟随移动，为进一步提升安全生产效率、减少劳动强度，改善此问题的困扰，将泵站设计距工作面1350m处，应用远距离供液。俄霍布拉克煤矿1403综采工作面选用乳化液泵站额定压力为37.5MPa，根据《煤矿安全规程》及的相关行业规定，综采工作面液压支架工作时初撑力不得低于额定工作压力的0.8倍，则至工作面最远端的供液压力最高为30MPa，且不能低于25.2MPa。以往工作面最远端距供液系统乳化泵约为385m，选用4SP-51型高压胶管单进单回供液方式供液，现最远端设置在距乳化泵1635m处。本文针对液压支架最终使用压力及管路压力损失进行校核，并对管路选型进行相对合理有效的设计。根据流体力学相关知识，远距离管路的供液中、输液中，管路局部压力损失对主管路影响较小，可忽略不计，主要压力损失以沿程压力损失为主，因此，在此仅对管路沿程压力损失进行校核。3校核计算1403综采工作面远程供液管路压降（1）乳化液在管内流动状态校验根据流体雷诺值判断乳化液在管内流动状态。雷诺值：式中V液体流动速度m/s，d为供液管直径，工作面高压胶管直径为d=5.1×10-2m，V=Q/A,Q为乳化泵流量630L/min=1.05×10-2m3/s，A为供液管路截面积，则V=1.05×10-2/3.14×（2.55×10-2）2=5.14m/s，υ为乳化液运动粘度查表知υ=1.2×10-6m2/s；则高压胶管雷诺值为Re=218600；远程供液无缝钢管直径为d=8.89×10-2m，V=Q/A,Q为乳化泵流量，A为供液管路截面积，则V=1.05×10-2/3.14×（4.445×10-2）2=1.69m/s，远程供液无缝钢管雷诺值为Re=125200。根据雷诺临界值为2000，当大于2000，乳化液在高压胶管和无缝钢管内为紊流状态。（2）工作面压力损失校验选用4SP-51型高压胶管，管径为φ51，作为工作面液压支架主管路，在满足工况要求的情况下，对工作面液压支架主管路进行计算校核。式中，ΔPf1是高压胶管的压力损失；沿程阻力系数λ取经验参数0.05；L是胶管的沿程长度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是圆管内径5.1×10-2m。计算得，ΔPf1=0.68MPa。（3）高压无缝钢管远距离供乳化液，在管路压力损失校验选用直径为φ88.9（27SiMn）无缝钢管作为远距离供液管路，具有可拆卸方便，固定性强的特点，能满足工况要求的情况下，校核计算选用的高压无缝钢管供液管路的压损。式中，ΔPf2是无缝钢管的压力损失；同上沿程阻力系数λ取0.05；L是无缝钢管的沿程长度1350m；ρ是乳化液密度0.95×103kg/m3；q是泵的公称流量630L/min=1.05×10-2m3/s；d是圆管内径8.89×10-2m。计算得，ΔPf2=0.61MPa。综上所述，选用的远距离供液管路至液压支架末端的压力损耗为ΔPf1+ΔPf2=1.29MPa；符合相关的规定。4管路选型方案选择设计在正常工况条件下，供液流量确定。通过本文上述结论，选用4SP-51型主进液管路对工作面单进单回供液；远距离供液管路采用φ88.9（27SiMn）无缝钢管单进单回供液方式；供液距离的长度是影响末端压力损失的主要因素，在应用过程中无缝钢管可随回采逐渐缩短，可调小乳化泵出口压力来调整系统压力，满足工作面液压支架使用的同时也可降低液压元件的损坏。5结语设计与应用远距离供液系统于俄霍布拉克煤矿1403综采工作面，在供液性能、自动化程度的提高和设备维护方面得到相应的实效，使得整个工作面液压系统更稳定、更可靠性，应用状态更良