采煤工作面遠距離供液系統(tǒng)的可行性研究

鄭寶祿

（陽煤集團二礦，山西 陽泉 045008）

引言

現(xiàn)在的采煤工作面支架和順槽超前支架、單體柱供液，由進風(fēng)設(shè)備列車上的乳泵提供，但隨著機電設(shè)備向重型大功率發(fā)展，而掘進打上下順槽的巷道尺寸基本未變，這樣就給設(shè)備列車三十余臺的檢修管理帶來諸多不便，安全生產(chǎn)存在隱患，為此支架采用遠距離供液是今后采煤工作面的發(fā)展方向。

1 應(yīng)用分析

設(shè)置一個固定泵站，采用遠距離供液，不但節(jié)約成本和投資，且可服務(wù)于同一個采區(qū)的工作面，還可為其他液壓設(shè)備提供動力源。

乳化液泵站在不斷的更新?lián)Q代，由原來的三柱塞發(fā)展到現(xiàn)在的BRW－315／31.5型五柱塞大流量，高壓力乳化液泵，極大地提高了工作面的供液需要。

BRW－315／31.5型五柱塞乳化液泵站的主要特征如下：進水壓力：2～4MPa；公稱壓力：31.5MPa；公稱流量：315L／min；柱塞直徑；45mm；柱塞數(shù)量：5；曲軸轉(zhuǎn)速650L／min；電機功率；200kW；外形尺寸（長×寬×高）：3 210mm×1 235 mm×1 270mm；總重量：4 800kg；潤滑油泵工作壓力大于0.1MPa；配套液箱：RX315／25B。

五柱塞乳化液泵站（兩泵一箱），具備了遠距離供液的基本條件，將泵站設(shè)置采區(qū)軌道巷的硐室內(nèi)，裝設(shè)成固定式，不隨工作面的推進在設(shè)備列車上移動。泵站硐室可距離工作面1～3km。

從泵站到工作面機尾（回風(fēng)）使用直徑50～70mm無縫鋼管，然后轉(zhuǎn)接40mm的高壓膠管，接入支架，支架回液由直徑51mm的膠管返回泵箱。

依據(jù)液體流體力學(xué)，校驗液壓管路損失（局部損失可忽略不計，因系統(tǒng)彎頭較少，且液體隨管路截面的大小和方向變化不大）。即沿程損失為每1 km不超過1MPa。

1）計算管路內(nèi)的液流速度

式中：Q為液體流量，A為管路截面積。

2）確定液體流動狀態(tài)Re。

式中：T為乳化油即O／W 型，運動黏度T＝1.2 cSt／（20C），D 為需用系數(shù)取10。

3）計算直管的阻力系數(shù)。

4）液壓的管路延程損失。

式中：L為管路長度，d為管路半徑。

∵1kg／cm2＝0.098MPa

∴9.2kg／cm2＝0.9MPa（滿足要求）

以上判斷了管路流層及計算了乳化液管路壓力損失，下面對工作面支護主體支架進行流量計算。工作面常用的低倍放頂煤支架型號ZF5000／17／28的技術(shù)參數(shù)說明見表1。

表1 ZF5000／17／28型支架技術(shù)參數(shù)表

乳化泵的流量，必須滿足液壓支架的工作要求，通常情況下，泵站流量應(yīng)按照支架一個工作循環(huán)，即（降架前移→支護頂板→推移前工作溜→放頂煤→移后溜）或多架同時操作時，立柱和液壓缸所需的最大流量來確定。

流量檢驗：

式中：D，D1分別為立柱和推移千斤頂缸體的內(nèi)徑，cm；Z，Z1分別為同時動作時，立柱和推移千斤頂?shù)臄?shù)量；S，S1分別為移架時，立柱的伸縮長度和支架的推移步距，cm；n為支架在移架時立柱和千斤頂?shù)膭幼鞔螖?shù)；L為液壓支架中心距，m。

將技術(shù)數(shù)據(jù)帶入上式得：

使用（兩泵一箱）乳化液泵站，其壓力和流量成線性關(guān)系，其流量的大小，直接關(guān)系到工作面的推進速度。

通過井下遠距離供液系統(tǒng)的試驗和現(xiàn)場壓力表的檢測，采用高壓力，大流量的泵站，對于使用乳化液作為動力源的液壓支架和進風(fēng)超前支架、回風(fēng)順槽單體柱，壓力和流量不僅可以滿足低、中位放頂煤工作面及單一煤層工作面的需要，也達到了井下遠距離供液時，支架立柱，推移千斤及各種閥組和管路的技術(shù)要求。

2 結(jié)論

1）由于泵站相對固定，不需要每天移動，而且在硐室內(nèi)便于安裝、管理和維修。

2）降低了進風(fēng)設(shè)備列車的供電總負荷，減少開關(guān)設(shè)備，縮短供電距離，提供供電質(zhì)量。

3）因為減少了設(shè)備和開關(guān)總臺數(shù)，即縮短了設(shè)備列車長度，降低設(shè)備之間的碰撞和損壞，使列車移動更快捷，加快工作面推進速度。

4）泵站安裝拆卸方便，故障易處理，更換零部件和易損件的空間大，事故率低。

5）泵站司機工作崗位固定，因其不隨順槽設(shè)備列車移動，特別是在順槽斷面小，無人行通道的條件，泵站司機的安全系數(shù)提高。