采煤工作面远距离供液系统的可行性研究

郑宝禄

（阳煤集团二矿，山西 阳泉 045008）

引言

现在的采煤工作面支架和顺槽超前支架、单体柱供液，由进风设备列车上的乳泵提供，但随着机电设备向重型大功率发展，而掘进打上下顺槽的巷道尺寸基本未变，这样就给设备列车三十余台的检修管理带来诸多不便，安全生产存在隐患，为此支架采用远距离供液是今后采煤工作面的发展方向。

1 应用分析

设置一个固定泵站，采用远距离供液，不但节约成本和投资，且可服务于同一个采区的工作面，还可为其他液压设备提供动力源。

乳化液泵站在不断的更新换代，由原来的三柱塞发展到现在的BRW－315／31.5型五柱塞大流量，高压力乳化液泵，极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：进水压力：2～4MPa；公称压力：31.5MPa；公称流量：315L／min；柱塞直径；45mm；柱塞数量：5；曲轴转速650L／min；电机功率；200kW；外形尺寸（长×宽×高）：3 210mm×1 235 mm×1 270mm；总重量：4 800kg；润滑油泵工作压力大于0.1MPa；配套液箱：RX315／25B。

五柱塞乳化液泵站（两泵一箱），具备了远距离供液的基本条件，将泵站设置采区轨道巷的硐室内，装设成固定式，不随工作面的推进在设备列车上移动。泵站硐室可距离工作面1～3km。

从泵站到工作面机尾（回风）使用直径50～70mm无缝钢管，然后转接40mm的高压胶管，接入支架，支架回液由直径51mm的胶管返回泵箱。

依据液体流体力学，校验液压管路损失（局部损失可忽略不计，因系统弯头较少，且液体随管路截面的大小和方向变化不大）。即沿程损失为每1 km不超过1MPa。

1）计算管路内的液流速度

式中：Q为液体流量，A为管路截面积。

2）确定液体流动状态Re。

式中：T为乳化油即O／W 型，运动黏度T＝1.2 cSt／（20C），D 为需用系数取10。

3）计算直管的阻力系数。

4）液压的管路延程损失。

式中：L为管路长度，d为管路半径。

∵1kg／cm2＝0.098MPa

∴9.2kg／cm2＝0.9MPa（满足要求）

以上判断了管路流层及计算了乳化液管路压力损失，下面对工作面支护主体支架进行流量计算。工作面常用的低倍放顶煤支架型号ZF5000／17／28的技术参数说明见表1。

表1 ZF5000／17／28型支架技术参数表

乳化泵的流量，必须满足液压支架的工作要求，通常情况下，泵站流量应按照支架一个工作循环，即（降架前移→支护顶板→推移前工作溜→放顶煤→移后溜）或多架同时操作时，立柱和液压缸所需的最大流量来确定。

流量检验：

式中：D，D1分别为立柱和推移千斤顶缸体的内径，cm；Z，Z1分别为同时动作时，立柱和推移千斤顶的数量；S，S1分别为移架时，立柱的伸缩长度和支架的推移步距，cm；n为支架在移架时立柱和千斤顶的动作次数；L为液压支架中心距，m。

将技术数据带入上式得：

使用（两泵一箱）乳化液泵站，其压力和流量成线性关系，其流量的大小，直接关系到工作面的推进速度。

通过井下远距离供液系统的试验和现场压力表的检测，采用高压力，大流量的泵站，对于使用乳化液作为动力源的液压支架和进风超前支架、回风顺槽单体柱，压力和流量不仅可以满足低、中位放顶煤工作面及单一煤层工作面的需要，也达到了井下远距离供液时，支架立柱，推移千斤及各种阀组和管路的技术要求。

2 结论

1）由于泵站相对固定，不需要每天移动，而且在硐室内便于安装、管理和维修。

2）降低了进风设备列车的供电总负荷，减少开关设备，缩短供电距离，提供供电质量。

3）因为减少了设备和开关总台数，即缩短了设备列车长度，降低设备之间的碰撞和损坏，使列车移动更快捷，加快工作面推进速度。

4）泵站安装拆卸方便，故障易处理，更换零部件和易损件的空间大，事故率低。

5）泵站司机工作岗位固定，因其不随顺槽设备列车移动，特别是在顺槽断面小，无人行通道的条件，泵站司机的安全系数提高。