綜采工作面長距離供液技術(shù)研究

常 鈺

（汾西礦業(yè)高陽煤礦，山西 孝義 032300）

引言

現(xiàn)階段煤礦井下采煤工作面一般采用短距離供液方式，將噴霧泵站、乳化液泵站均布置在運輸巷設(shè)備列車上，并隨著采面移動而整體前移[1-2]。采用此種供液方式時，由于設(shè)備體積大、占用空間大，從而導(dǎo)致行人、通風(fēng)等斷面較小，當(dāng)在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造或者巷道底板起伏較大區(qū)域時，設(shè)備列車移動苦難、作業(yè)人員勞動強(qiáng)度高。采用長距離供液可有效解決短距離供液存在的各種問題[3-5]。長距離供液是將噴霧泵、乳化液泵以及液箱等移至運輸巷外側(cè)聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)，可有效解決采面移動過程中設(shè)備列車移動困難、安全風(fēng)險高等問題，在地質(zhì)復(fù)雜條件礦井中表現(xiàn)出較為顯著的應(yīng)用成果[6-8]。為減少乳化液泵站等移動頻次并降低相關(guān)人員勞動強(qiáng)度，提出采用將長距離供液系統(tǒng)為液壓支架供液，在采面后續(xù)生產(chǎn)過程中供液系統(tǒng)流速、壓力以及流量等均可滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求，文中重點對采面采用的長距離供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、管路布置以及現(xiàn)場應(yīng)用情況等進(jìn)行分析，以期為其他礦井類似綜采工作面長距離供液技術(shù)應(yīng)用提供經(jīng)驗借鑒。

1 工程概況

山西某礦井田面積23.45 km2，批準(zhǔn)開采2#、3#、7#、11#煤層，現(xiàn)階段礦井生產(chǎn)主要集中在3#煤層。3#煤層3206 綜采工作面位于2 采區(qū)中部，采面開采范圍內(nèi)煤層厚度均值4.36 m，采面設(shè)計走向推進(jìn)距離1 690 m、傾斜距離256.5 m。在開采范圍內(nèi)，5#煤層直接頂以厚度10.6 m 細(xì)粒砂巖、粉砂巖為主，基本頂以厚度6.8 m 中粒砂巖為主（巖層中部部分區(qū)域夾雜泥巖），煤層直接底為厚度10.9 m 粉砂巖、泥巖。采面采用綜采開采工藝，使用的液壓支架型號為DBT2550/5500-2×3926-1750、轉(zhuǎn)載機(jī)為SZZ1200/375、刮板機(jī)為SGZ1000/1710、破碎機(jī)為PCM375、皮帶為DJS140/300/3×400。為提高采面綜采設(shè)備工業(yè)效率，提出將長距離供液技術(shù)應(yīng)用到3206 綜采工作面生產(chǎn)中。

2 長距離供液技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 技術(shù)特點

在煤礦井下綜采工作面使用的長距離供液設(shè)備包括有電控系統(tǒng)、動力輸送管道、乳化泵站、乳化液配比系統(tǒng)、噴霧泵站以及配電系統(tǒng)等，可為綜采設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離工業(yè)。將長距離供液系統(tǒng)應(yīng)用到綜采工作面中，具有下述技術(shù)優(yōu)勢：

1）無需將乳化液泵、噴霧泵等布置在傳統(tǒng)的設(shè)備列車上，從而降低設(shè)備列車整體重量以及占用空間，降低設(shè)備列車移動時勞動強(qiáng)度，并為巷道通風(fēng)、行人等提供更多空間。

2）傳統(tǒng)短距離供液時使用的供液膠管使用時限一般在1 年，長距離供液時采用高壓輸送管（材質(zhì)為合金復(fù)合材質(zhì)）代替高壓軟管，而高壓輸送管使用壽命一般可達(dá)到10 年以上。同時使用的高壓輸送管由于強(qiáng)度以及剛度等更大，可有效避免老化引起的脫皮、鼓裂等問題。高壓輸送管可便于拆卸，后期維護(hù)方便。

3）長距離供液可實現(xiàn)多個采掘作業(yè)面同時供液，在地質(zhì)條件復(fù)雜、煤與瓦斯突出礦井或者沖擊地壓礦井中具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

2.2 現(xiàn)場供液管路布置

在3206 綜采工作面布置3 趟高壓輸送管為采面綜采設(shè)備供液，將原為采面供液的噴霧泵、乳化液泵等從設(shè)備列車上移動至采面運輸巷端頭位置的聯(lián)絡(luò)巷處，采用高壓輸送管將噴霧水、乳化液以及冷卻水等長距離輸送至綜采面。具體采面內(nèi)長距離供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成以及高壓輸送管布置情況，如下頁圖1 所示。

圖1 長距離供液管路布置示意圖

長距離供液系統(tǒng)中主進(jìn)液管路選用管徑133 mm、壁厚12 mm 的內(nèi)襯不銹鋼合金復(fù)合管，管路間用哈弗式接頭連接，管路可承受的最大載荷為37.5 MPa。主回液管選用的內(nèi)襯不銹鋼合金復(fù)合管，管徑159 mm、壁厚9 mm，可承受的最大載荷為16 MPa。清水管路為內(nèi)襯不銹鋼合金復(fù)合管，管徑108 mm、壁厚8 mm，可承受的最大載荷為16 MPa

2.3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

經(jīng)過前期估算，在滿足液壓支架動作、頂板支護(hù)需要前提下，結(jié)合冗余原則并考慮設(shè)備檢修需要，在采面運輸巷聯(lián)絡(luò)巷位置共布置4 臺乳化液泵站，3 臺使用1 臺備用，乳化液泵站設(shè)定出口壓力31.5 MPa，6 000 m 供液距離時出口處供液壓力為30MPa，壓力損失1.5 MPa。在3206 綜采工作面正常生產(chǎn)期間，將乳化液泵出口供液壓力調(diào)整為35 MPa，采用長距離供液后，采面各設(shè)備均可平穩(wěn)運行，現(xiàn)場監(jiān)測發(fā)現(xiàn)長距離供液系統(tǒng)出口壓力保持在30 MPa～32.5 MPa 間，在綜采液壓支架移加、推溜等操作期間，供液系統(tǒng)未出現(xiàn)竄液、漏液等不良情況

在采面運輸巷聯(lián)絡(luò)巷位置共布置3 臺高壓噴霧泵，2 臺使用1 臺備用，設(shè)定高壓噴霧泵出口壓力為6.8 MPa，6 000 m 供液距離時末端供液壓力為5.2 MPa，壓力損失1.6 MPa。

在采面正常生產(chǎn)期間，采面高壓噴霧泵供液壓力設(shè)定6.8 MPa，采面各設(shè)備正常使用時末端供液壓力保持在3.8 MPa～4.0 MPa，可滿足采面各設(shè)備使用需要。具體轉(zhuǎn)載、破碎機(jī)等設(shè)備動力裝置現(xiàn)場應(yīng)用情況，如表1 所示。

表1 轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)動力裝置現(xiàn)場應(yīng)用情況

從長距離供液系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用情況來看，在3206綜采工作面采煤機(jī)冷卻噴霧流量、壓力，液壓支架供液壓力及流量，以及其他的設(shè)備冷卻水需求均可滿足需要。采用的長距離供液技術(shù)可滿足采面正常生產(chǎn)期間供液需求，同時乳化液系統(tǒng)以及冷卻水系統(tǒng)等均工作平穩(wěn)，可滿足采面生產(chǎn)需要。采面若采用傳統(tǒng)的短距離供液系統(tǒng)時，設(shè)備列車長度一般為36 節(jié)，使用長距離供液系統(tǒng)之后，采面設(shè)備列車長度縮短至11 節(jié)，可大幅減少設(shè)備列車數(shù)量并降低設(shè)備列車前移難度、作業(yè)人員使用量。

3 結(jié)語

長距離供液將乳化液泵以及高壓水泵等設(shè)備均移動到采面運輸巷端頭聯(lián)絡(luò)巷處，可有效降低設(shè)備臺車體積以及載重，并降低相關(guān)作業(yè)人員勞動強(qiáng)度。將長距離供液系統(tǒng)在3206 綜采工作面現(xiàn)場應(yīng)用，可滿足采面長距離、大流量供液需求，現(xiàn)場應(yīng)用主要取得以下成果：

1）在3206 綜采工作面使用長距離供液技術(shù)后，乳化液供液系統(tǒng)末端供液壓力保持在30 MPa 以上，綜采液壓支架初撐力均可保持在28 MPa 以上，可滿足液壓支架需要，同時在使用過程中未乳化液供液系統(tǒng)始終保持平穩(wěn)，未出現(xiàn)漏液、壓力降低等問題。

2）通過使用長距離供液技術(shù)，設(shè)備列車重量以及長度等均明顯減少，作業(yè)人員勞動成本明顯降低。同時與傳統(tǒng)的短距離供液相比，通過長距離供液可實現(xiàn)乳化液泵以及高壓水泵集中管理，節(jié)省設(shè)備移動耗時，并顯著提升設(shè)備管理效率。