煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)

1、煤礦綜合自動化系統(tǒng) 【排水系統(tǒng)】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第1頁主井排水控制系統(tǒng)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第2頁水泵自動排水控制系統(tǒng)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第3頁 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第4頁系統(tǒng)功效自動控制：依據(jù)工況設(shè)定，以及水位、時間、煤礦用電負(fù)荷等參數(shù)自動開啟、停頓水泵運轉(zhuǎn)，并能實現(xiàn)泵閥循環(huán)輪換開啟和連鎖開啟功效。手動控制（遠(yuǎn)程）：依據(jù)實際需要可從自動控制切換到手動控制方式，能夠從操作員站進(jìn)行遠(yuǎn)程開停水泵。手動控制（就地）：各設(shè)備工作方式切換到就地位置時，能夠人工就地控制設(shè)備啟停，可用于設(shè)備檢修。保護(hù)功效：超溫、電機(jī)保護(hù)、閥門運行保護(hù)。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第5頁系統(tǒng)特點合理調(diào)

2、度輪換工作、遠(yuǎn)程監(jiān)控、及時報警，最終到達(dá)減人提效、無人值守目標(biāo)。工作方式：自動、手動（遠(yuǎn)控、就地）結(jié)合水倉水位和全礦電力負(fù)荷信息，在安全排水前題下，實現(xiàn)以“避峰填谷”標(biāo)準(zhǔn)確定開、停水泵時間。雙線制水位檢測。程序化控制：遠(yuǎn)程編程、現(xiàn)場編程。操作臺人機(jī)界面顯示。短信服務(wù)。 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第6頁系統(tǒng)配置井下排水控制系統(tǒng)礦用隔爆兼本質(zhì)安全型PLC控制柜多回路組合開關(guān)柜集中操作臺液控閘閥電動球閥傳感器（液位、溫度、壓力、流量）上位機(jī)監(jiān)控服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)機(jī)柜及其它通訊附件視頻監(jiān)控防爆攝像機(jī)畫面分割器視頻卡隔爆光端機(jī)及其它通訊附件 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第7頁防爆PLC器流量計超聲波液位計投

3、入式液位計壓力傳感器防爆攝像儀電動球閥 溫度傳感器服務(wù)器閘閥煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第8頁系統(tǒng)設(shè)備-防爆PLC控制器特點快開門結(jié)構(gòu)鼠標(biāo)、鍵盤、遙控操作模塊化機(jī)芯折疊式安裝技術(shù)通訊網(wǎng)絡(luò)：工業(yè)以太網(wǎng)西門子PLCS7300含有RS485總線煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第9頁手動、自動兩種操作方式標(biāo)準(zhǔn)液壓接口模塊化結(jié)構(gòu)不銹鋼閥芯含有減震功效系統(tǒng)設(shè)備-電液閘閥特點煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第10頁煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第11頁系統(tǒng)各部分功效系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動采集水位有效監(jiān)測水泵開?？刂坪瓦\行系統(tǒng)無人值守自動控制動態(tài)顯示及故障統(tǒng)計報警通訊接口以及視頻監(jiān)控各種保護(hù)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第12頁系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動

4、采集煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第13頁自動控制功效-1水位有效監(jiān)測：采取超聲波水位儀及投入式水位傳感器兩套設(shè)備同時工作互為參考。編制邏輯選擇程序，預(yù)防水位傳感器故障造成嚴(yán)重后果，并實時報警。煤泥較多時，能夠加裝煤泥傳感器，預(yù)防煤泥淤積對水位影響。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第14頁自動控制功效-2水泵自動輪換問題：控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)、運行時間和停車時間等參數(shù)自動統(tǒng)計并累計；依據(jù)這些運行參數(shù)按一定次序自動啟停水泵，使各水泵使用率分布均勻。同時將故障泵自動退出輪換工作，其余各泵繼續(xù)按一定次序自動輪換，以到達(dá)有故障早發(fā)覺、早處理，以免影響礦井安全生產(chǎn)目標(biāo)。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第15頁自動控制

5、功效-3水泵開?？刂疲罕O(jiān)視水倉水位改變，自動開停水泵。當(dāng)處于電網(wǎng)高負(fù)荷時間段，水位處于高水位時，能夠暫緩開泵。當(dāng)處于電網(wǎng)低負(fù)荷時間段，水位處于高水位時，能夠開啟一臺水泵排水。 。當(dāng)水泵到達(dá)上限時，陸續(xù)開啟多臺水泵排水。下限時陸續(xù)停泵。到達(dá)對電網(wǎng)“移峰填谷”目標(biāo)。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第16頁自動控制功效-4水泵運行：水泵運行前需要進(jìn)行水位檢測、供電參數(shù)檢測、水泵循環(huán)使用統(tǒng)計檢測、管網(wǎng)壓力檢測、負(fù)壓檢測等工作，全部符合要求時才會對水泵進(jìn)行運行控制。水泵注水方式按有底閥和無底閥而稍有不一樣。使用射流器和真空泵雙套設(shè)備互為備用，并含有切換功效。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第17頁保護(hù)功效超溫保護(hù)：

6、水泵、電機(jī)軸承及定子溫度超出警戒值時，提供超限報警。電機(jī)保護(hù)：利用電機(jī)電流、電壓、水倉缺水等參數(shù)參加保護(hù)。閥門保護(hù)：檢測電動閥門故障信號，并參加水泵連鎖控制。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第18頁功效特點-1選取先進(jìn)PLC控制器，并配以以太網(wǎng)通訊模塊，極大提升了系統(tǒng)實時性及數(shù)據(jù)處理速度。實現(xiàn)對主排水泵遠(yuǎn)程啟?？刂坪瓦\行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測，能夠在調(diào)度中心對主排水泵運行參數(shù)進(jìn)行修改，有效監(jiān)測各種故障信息。 系統(tǒng)能夠經(jīng)過檢測水倉水位和其它工況設(shè)置，自動控制水泵輪換工作與適時開啟備用泵，使各水泵及其管路使用率分布均勻，降低了故障率。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第19頁功效特點-2系統(tǒng)含有多重可靠性辦法，設(shè)置系統(tǒng)故

7、障連鎖狀態(tài)及應(yīng)急預(yù)案，維護(hù)量非常少，能夠到達(dá)減人提效、無人值守目標(biāo)。系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可隨時增加節(jié)點。數(shù)據(jù)實時顯示、存放以及遠(yuǎn)程傳輸，并自動生成系統(tǒng)運行報表。上位操作站含有豐富圖形、圖表畫面，直觀、形象、實時地反應(yīng)系統(tǒng)工作狀態(tài)，操作快捷方便。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第20頁組態(tài)監(jiān)控畫面-【示例】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第21頁煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第22頁煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第23頁礦井水處理系統(tǒng)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第24頁煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第25頁詳細(xì)應(yīng)用-【中央泵房主排水系統(tǒng)自動化】系統(tǒng)建成后能夠?qū)崿F(xiàn)以下功效-1：實現(xiàn)泵房無人值守自動控制運行。具備網(wǎng)絡(luò)測控功效、含

8、有系統(tǒng)故障自診療功效（包含PLC故障自診療、傳感器故障診療等）。系統(tǒng)具備各種制模式：網(wǎng)絡(luò)控制、就地自動控制、就地手動控制幾個操作方式。充分考慮 節(jié)能降耗：在水倉水位滿足條件前提下，系統(tǒng)能按避峰填谷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水泵啟停控制；按連續(xù)運轉(zhuǎn)時間長短控制倒機(jī)運行。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第26頁詳細(xì)應(yīng)用-【中央泵房主排水系統(tǒng)自動化】系統(tǒng)建成后能夠?qū)崿F(xiàn)以下功效-2：按操作規(guī)程要求次序進(jìn)行水泵開啟和停頓操作。對電機(jī)和水泵運行參數(shù)及保護(hù)參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測和傳送，這些參數(shù)包含：電機(jī)溫度（定子溫度和軸溫）、泵體溫度（殼體溫度和軸溫）、實時流量、水位、真空度、電壓、電流、水泵出水口壓力、各種閘閥、電磁閥位置信號、過轉(zhuǎn)矩

9、信號等。整個系統(tǒng)做到可靠運行、維護(hù)方便、修改靈活。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第27頁水災(zāi)已是當(dāng)前重大災(zāi)害主力軍，水情預(yù)警是自動化排水主要內(nèi)容。水量采集，存放及分析提前起動報警及相關(guān)排水設(shè)備自動排水應(yīng)做到多點量化，提前排控詳細(xì)應(yīng)用-【井下排水系統(tǒng)自動化】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第28頁詳細(xì)應(yīng)用-【井下排水系統(tǒng)自動化】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第29頁詳細(xì)應(yīng)用-【井下排水系統(tǒng)自動化】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第30頁系統(tǒng)技術(shù)性能及特點-1先進(jìn)性：系統(tǒng)為當(dāng)今工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)先產(chǎn)品，地面控制主站采取計算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化控制，控制分站為國際品牌PLC 控制器。系統(tǒng)可對整個控制過程進(jìn)行集中監(jiān)控，能實時采集和顯示

10、現(xiàn)場各生產(chǎn)步驟設(shè)備運行狀態(tài)，具備數(shù)據(jù)處理及與全礦井綜合控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)功效?？煽啃裕汉凶栽\療功效和故障處理能力，確保系統(tǒng)可靠運行?？蓴U(kuò)展性：系統(tǒng)軟硬件留有充分?jǐn)U展余量，以確保未來技術(shù)和產(chǎn)品升級。詳細(xì)應(yīng)用-【井下排水系統(tǒng)自動化】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第31頁系統(tǒng)技術(shù)性能及特點-2易操作性：用戶無須進(jìn)行任何編程，只需按照系統(tǒng)提醒進(jìn)行對應(yīng)操作即可。直觀便捷：監(jiān)控站含有液晶顯示器，圖形動畫顯示，含有各種曲線圖表及數(shù)據(jù)/故障統(tǒng)計，方便用戶查詢。擴(kuò)展冗余：選擇計算機(jī)和系統(tǒng)軟件留有備用容量和以太網(wǎng)接口，能夠方便地實現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展（如增加其它保護(hù)裝置等）和接入全礦井綜合自動化平臺。詳細(xì)應(yīng)用-【井下排水系統(tǒng)自動化

11、】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第32頁水情監(jiān)測系統(tǒng)由水窩點信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、處理及綜合分析軟件組成；開發(fā)煤礦水情預(yù)警信息管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，在于加強(qiáng)對開采工作面區(qū)域?qū)崟r水情參數(shù)監(jiān)測，并將自動排水系統(tǒng)、預(yù)警信息管理進(jìn)行綜合技術(shù)開發(fā)，為煤礦井下提供一整套切實可行水情監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)將 200個水窩點監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過有線或無線方式傳輸?shù)街锌厥遥?jīng)過水情預(yù)警分析軟件，實現(xiàn)各個水窩點、水窩點支線、區(qū)域、全礦井水情監(jiān)測。詳細(xì)應(yīng)用-【井下水情預(yù)警】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第33頁采取各種計量方式，對水情進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。分級計量：經(jīng)過水窩點壓力、水泵開停時間和泵揚程計算本水窩點日流量或要求時間內(nèi)出水量。還可直接經(jīng)過

12、流量計計量。對兩種計量進(jìn)行對比分析。區(qū)域計量：將區(qū)域范圍內(nèi)各水窩出水量進(jìn)行統(tǒng)一計量。總體計量：各個水窩點出水量總和。分級預(yù)警：將各個水窩點日、月、年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析，假如某一水窩點出水量改變率發(fā)生突變時，上位機(jī)顯示此水窩點報警。詳細(xì)應(yīng)用-【井下水情預(yù)警】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第34頁區(qū)域預(yù)警：將區(qū)域出水量進(jìn)行累計，當(dāng)某一區(qū)域出水量改變率發(fā)生突變時，上位機(jī)就會顯示此水窩點報警。綜合預(yù)警：將各個水窩點出水量進(jìn)行綜合累計，并對天天、每個月、每年同期出水量進(jìn)行對比。如當(dāng)日出水量超出前日出水量或連續(xù)多日出現(xiàn)出水量增大，超出正常出水量時，系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警信號。對每個月、每年同一時期出水量進(jìn)行比較，做為長

13、時間水情分析參考數(shù)據(jù)。詳細(xì)應(yīng)用-【井下水情預(yù)警】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第35頁水渦點分布圖詳細(xì)應(yīng)用-【井下水情預(yù)警】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第36頁水渦點數(shù)據(jù)采集與控制水渦點分布圖詳細(xì)應(yīng)用-【井下水情預(yù)警】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第37頁網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖詳細(xì)應(yīng)用-【井下水情預(yù)警】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第38頁流量曲線分析水渦點分布圖詳細(xì)應(yīng)用-【井下水情預(yù)警】煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第39頁排水系統(tǒng)類別煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第40頁(一) 單水平開采排水系統(tǒng)單水平開采排水系統(tǒng)直接排水系統(tǒng)分段排水系統(tǒng)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第41頁(一) 單水平開采排水系統(tǒng)直接排水系統(tǒng)（a）豎井單水

14、平開采（d）斜井單水平開采全部礦水聚集于水倉中，并用排水設(shè)備直接排至地面。排水管可沿井筒敷設(shè)或敷設(shè)在專用鉆孔中，系統(tǒng)簡單開拓量小基建費用低管理方便煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第42頁(一) 單水平開采排水系統(tǒng)分段排水系統(tǒng)（b）井筒中部開拓泵房和水倉（c）只開中間泵房，不開水倉優(yōu)點是上、下設(shè)備互不影響，可靠性高，但開拓工程量大；不開拓中間水倉，但因要求上、下任意兩臺水泵都能串聯(lián)工作，而使管路布置十分復(fù)雜，而且下部排水設(shè)備可能受到全井深水頭壓力。優(yōu)先采取煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第43頁(二) 多水平同時開采排水系統(tǒng)1、獨立排水系統(tǒng)當(dāng)各水平涌水量都較大時，在各水平分別設(shè)置水倉、泵房和排水設(shè)備，方便將

15、各自水平水直接排至地面。優(yōu)點是上、下水平互不干擾；缺點是設(shè)備多，管路多。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第44頁(二) 多水平同時開采排水系統(tǒng)2.集中排水系統(tǒng) 當(dāng)上水平涌水量較小，沒有必要單獨設(shè)置排水設(shè)備時，可將上水平水下放到下水平，而后由下水平水泵排至地面。優(yōu)點是只需一套排水設(shè)備；缺點是上水平水下放后再上排，損失了水位能，增加了電耗。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第45頁(二) 多水平同時開采排水系統(tǒng)3.分段排水系統(tǒng) 將下水平水用輔助排水設(shè)備排至上水平水倉中，然后集中排至地面。缺點一旦上水平排水設(shè)備發(fā)生故障，兩水平都有被淹沒危險。慣用于含有下山緩傾斜煤層礦井、且涌水量較小情況煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)

16、第46頁礦井主排水系統(tǒng) (培訓(xùn)資料)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第47頁礦井水防治非常主要礦井涌水量可到達(dá)17m3/s，有時甚至超出20m3/s。煤炭開采過程中，因為地層結(jié)構(gòu)被破壞，巖層斷裂，使采區(qū)與儲水層連通，涌水量會突然增加。假如不能及時地將這些積水排送到井上，井下生產(chǎn)就可能受到妨礙，井下安全就會得不到保障，嚴(yán)重時會造成重大事故，給人民生命、國家財產(chǎn)都帶來極大威脅。為了確保煤礦安全生產(chǎn)，必須建立完備礦井排水系統(tǒng)。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第48頁年5月18日19時36分，山西省大同市左云縣張家場鄉(xiāng)新井煤礦發(fā)生尤其重大透水事故，造成56人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失5312萬元。 新井煤礦透水現(xiàn)場圖新井

17、煤礦透水案例分析事故直接原因是：新井煤礦在多條巷道透水征兆十分顯著情況下，未采取有效辦法，仍違法在采空區(qū)附近組織生產(chǎn)，冒險作業(yè)，因為受放炮震裂松動、水壓浸泡以及采掘活動帶來礦山壓力改變影響，破壞了采空積水區(qū)有限安全煤柱，造成了事故發(fā)生。 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第49頁壯大煤礦煤礦透水案例分析 年1月5日 7時40分左右，賓客市泡水煤田壯大煤礦2號井主井發(fā)生重大透水事故，21人全部遇難，直接經(jīng)濟(jì)損失約80萬元。 壯大煤礦透水事故現(xiàn)場事故直接原因是：因為2號副井積水上漲并經(jīng)過巖層裂隙與溶洞相通，使溶洞內(nèi)水壓不停增大，最終擊穿溶洞與2號井主井井底水倉之間隔離巖層而造成透水發(fā)生重大責(zé)任事故。 煤礦

18、綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第50頁黃山煤礦煤礦透水案例分析 年1月11日9時53分，徐州礦務(wù)集團(tuán)有限企業(yè)大黃山煤礦一號井-320水平西一采區(qū)3201工作面材料道掘進(jìn)迎頭發(fā)生一起透水事故，。22人遇難，事故直接經(jīng)濟(jì)損失278.33萬元。 事故原因是：(1)制訂探放水辦法不妥，探眼深度和角度均不符合相關(guān)要求要求，是造成這起事故主要原因。(2)區(qū)域性生產(chǎn)系統(tǒng)不完善，頂板壓力大，巷道斷面小、不通暢，礦井處于收縮報廢階段，生產(chǎn)作業(yè)人員相對集中，是造成事故傷亡人員增加主要原因。(3)現(xiàn)場安全管理松懈，監(jiān)督檢驗不力，不能及時掌握現(xiàn)場實際情況；在現(xiàn)場出現(xiàn)問題時，又未能及時發(fā)覺和處理，是造成這起事故原因之。黃山煤礦

19、透水現(xiàn)場圖煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第51頁王家?guī)X煤礦煤礦透水案例分析年王家?guī)X礦“328”透水事故最終造成38人死亡、直接經(jīng)濟(jì)損失近5000萬元 。 王家?guī)X煤礦現(xiàn)場圖事故原因是：(1)掘進(jìn)工作面探放水辦法不落實；(2)勞動組織管理混亂，為了趕工期、趕進(jìn)度，當(dāng)班安排14個掘進(jìn)隊同時作業(yè)，作業(yè)人員過分集中，且領(lǐng)導(dǎo)干部帶班制度不落實；(3)隱患排查治理不力，尤其是當(dāng)年3月份以來1工作面回風(fēng)巷屢次發(fā)覺巷道積水，但一直未能采取有效辦法消除隱患。 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第52頁礦水起源溶洞-溶蝕裂隙水 礦井內(nèi)自然涌水水源： 地表水； 溶洞-溶蝕裂隙水； 含水層水； 斷層水。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第

20、53頁礦水大氣降水地表水含水層水?dāng)鄬铀煽諈^(qū)水水力采煤和水砂充填后廢水 大氣降水可能從地表低洼地經(jīng)過塌陷區(qū)裂隙或井口灌入井巷，造成災(zāi)害。 地表水指河、湖、塘、溝及水庫積水。 含水層水如砂礫層含水、石灰?guī)r溶洞水，二者可能經(jīng)過裂隙、斷層、舊巷等通道進(jìn)入井巷。 斷層破碎帶常大量積水，尤其是斷層與含水層或地表水溝通時，補(bǔ)給豐富，威脅更大。 舊巷或采空區(qū)積水，往往靜水壓力大，來勢猛，且常含有害氣體，易造成人身事故。 涌入礦井水煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第54頁煤礦常見水源煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第55頁工作產(chǎn)生廢水噴霧降塵產(chǎn)生廢水巷道灑水產(chǎn)生廢水煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第56頁其它時間涌水量大致均勻

21、，稱這時涌水量為正常涌水量，用qz表示，所對應(yīng)涌水時間為正常涌水時間，用tz表示。礦井涌水量：在單位時間內(nèi)涌入礦井總水量稱為礦井涌量用q表示，其單位是m3/h。最大涌水量： 雨季和溶雪期涌水多，稱這時涌水量為最大涌水量，用qmax表示，所對應(yīng)涌水時間為最大涌水時間，用tmax表示。正常涌水量：礦井涌水量煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第57頁涌入礦井中水依據(jù)巷道標(biāo)高不一樣有兩種排水方式。巷道高于地面礦井礦井涌水可沿巷道(平硐)一側(cè)水溝自行流出礦外巷道低于地面礦井可用排水設(shè)備將水排到地面。 當(dāng)前，依據(jù)礦井深度、開拓方式、涌水時間以及各水平涌水量大小，可采取不一樣排水系統(tǒng)。 (一) 單水平開采排水系統(tǒng)（

22、二）多水平同時開采排水系統(tǒng)礦井水排出過程煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第58頁礦井水排出過程工作面流出采區(qū)水窩工作面廢水進(jìn)入水窩煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第59頁井底水窩自動排水裝置操作界面效果圖井底水窩排水系統(tǒng)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第60頁井底水窩排水煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第61頁井底水窩排水主要元器件PLC控制柜現(xiàn)場照片小功率多回路組合控制柜實物 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第62頁水窩排水形成水窩排水系 統(tǒng)二水平回風(fēng)立井底水窩設(shè)置2臺潛水電泵，一用一備。潛水泵控制及供電由回風(fēng)立井底礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電控箱集中提供，井底水窩設(shè)投入式傳感器和浮球開關(guān)各一套，用于水位控制。并在出水口裝設(shè)流

23、量開關(guān)，監(jiān)測潛水泵運行情況，回風(fēng)立井底水窩自動排水系統(tǒng)， 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第63頁井底水窩自動排水系統(tǒng)主要功效1、參數(shù)狀態(tài)實時檢測顯示2、潛水泵輪班工作制3、潛水泵操作運行控制4、故障檢測與報警5、通訊聯(lián)網(wǎng)能力煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第64頁采區(qū)水窩礦井主水倉水窩排水進(jìn)入礦井主水倉煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第65頁礦井主水倉排水形成主排水系統(tǒng)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第66頁 種類組成與原理關(guān)鍵元件監(jiān)控系統(tǒng)管網(wǎng)布置礦井自動排水系統(tǒng)基本內(nèi)容煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第67頁常見排水系統(tǒng)有集中排水系統(tǒng)、分段排水系統(tǒng)和吸入式排水系統(tǒng)三種 豎井單水平開采時，能夠?qū)⑷V涌水集中于水倉，再由主

24、排水設(shè)備集中排至地面 多水平開采時，假如上水平涌水量不大，可將水放到下一水平水倉中，再由主排水設(shè)備集中排至地面 (a)(b)礦井自動排水種類煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第68頁斜井集中排水時，除沿副井井筒敷設(shè)管道外，還能夠經(jīng)過鉆孔下排水管，如圖所表示，以降低管材投資和管道沿程損失。 集中排水系統(tǒng)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第69頁分段排水系統(tǒng)(a)(b)(c)水先排至中間水倉，再排至地面 各水平涌水分別排至地面 可將下水平涌水用輔助水泵排至水倉中，然后由上水平主排水泵將水一起排至地面 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第70頁吸入式排水系統(tǒng) 1-吸水井 2-配水巷 3-水泵房 4-變電所 5-外水倉 6-

25、內(nèi)水倉。 吸入式排水系統(tǒng)普通由泵房、吸水井、配水巷道、水倉（內(nèi)倉、外倉）和泵房通道組成 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第71頁水倉作用：一是儲存集中礦水，二是沉淀礦水; 水倉最少有一個 主一個副水倉，方便清理時輪換使用。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第72頁水泵房水泵房是專門為安裝水泵、電機(jī)等排水設(shè)備而設(shè)置硐室。泵房普通都設(shè)置在副井井底車場附近。原因以下：1.運輸巷道坡度都向井底車場傾斜，便于流向水倉2.運輸方便3.節(jié)約材料，參加了排水工作可靠性4.改進(jìn)工作環(huán)境5.降低電耗。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第73頁水泵房水泵房位置圖煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第74頁排水單元組成與原理井下排水系統(tǒng)主要由離心式

26、水泵、電動機(jī)、起動設(shè)備、儀表、管路及管路附件等組成 1-離心式水泵；2-電動機(jī)；3-開啟設(shè)備；4-吸水管；5-濾水器、底閥；6-閘閥；7-逆止閥； 8-真空表；9-壓力表； 10-射流泵；11-排水管路；12-靜壓水管路煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第75頁1、離心泵離心泵實物圖 排水系統(tǒng)關(guān)鍵元件煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第76頁手動閘閥示意圖手動閘閥實物圖2、閘閥煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第77頁當(dāng)前自動閘閥主要有兩種形式：電動執(zhí)行電動閘閥和液壓執(zhí)行液動閘閥。 液動閘閥 電動閘閥 自動閘閥煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第78頁液動閘閥液壓原理圖 1-油箱；2-梭閥；3-液壓泵；4-溢流閥；5-液控單

27、向閥；6-油缸液動閘閥煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第79頁3、水介質(zhì)電液球閥防爆外殼液壓管路入口轉(zhuǎn)動球閥（a） 關(guān)閉狀態(tài)（b） 打開狀態(tài)煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第80頁射流抽真空灌水方式自動化組成 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第81頁 液位傳感器用于檢測水倉內(nèi)水位，為PLC控制柜提供判斷信號。對于礦井水倉情況很好普通選擇超聲波液位傳感器，超聲波液位傳感器如圖所表示，它安裝方便，檢測信號準(zhǔn)確。 超聲波液位傳感器 4、液位傳感器煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第82頁壓力傳感器用于檢測水泵出口壓力，給PLC控制柜提供壓力信號。 壓力傳感器5、壓力/負(fù)壓傳感器煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第83頁流量傳感器安裝

28、在水泵出水管路上，用于檢測水泵流量，為給PLC控制柜提供流量信號。超聲波流量傳感器 6、流量傳感器煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第84頁實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、手動控制、檢修控制自由切換。 7、PLC控制柜小功率多回路組合控制柜樣圖 小功率多回路組合控制柜實物 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第85頁PLC控制柜西門子PLC煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第86頁模塊化實施方案 返回煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第87頁擴(kuò)展方案煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第88頁管網(wǎng)布置圖 礦井自動排水管網(wǎng)布置圖煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第89頁離心泵工作理論管道特征離心泵排水工藝礦井自動排水系統(tǒng)理論及其工藝煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第90

29、頁離心式水泵葉輪入、出口速度圖離心泵主要工作理論理論揚程 水流經(jīng)葉輪后，流速發(fā)生改變，其原因是葉輪對水做功，這可用動量矩定理來分析。該定理為：在穩(wěn)定流中，單位時間內(nèi)水由葉輪入口流向出口時動理矩增量，等于作用在進(jìn)、出口間原有水上外力矩。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第91頁理論揚程性能曲線 理論揚程與流量關(guān)系圖煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第92頁離心泵實際特征曲線 實際特征圖煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第93頁排水管道特征方程 稱為管道阻力系數(shù)。對于一定排水管道，因管道直徑、長度、粗糙度以及管道附件等都是不變，所以 為一常數(shù)。排水管道特征曲線 管道特征煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第94頁一、離心水泵開啟過

30、程 礦井排水工藝 檢驗水泵等設(shè)備是否有機(jī)械故障。向泵腔及吸水管內(nèi)注水，并把腔內(nèi)氣體全部排出；關(guān)閉水泵出口閘閥；送電，使泵運轉(zhuǎn)；到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后，逐步將水泵出口閘閥開啟到適當(dāng)程度。 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第95頁離心水泵停頓過程 遲緩關(guān)閉閘閥。 按停電按鈕，停頓電動機(jī)運行。 正壓排水時，應(yīng)關(guān)閉進(jìn)水管上閥門。 將電動機(jī)及起動設(shè)備手輪、手柄恢復(fù)到停車位置。 長期停運應(yīng)放掉泵內(nèi)存水(當(dāng)冬季有凍冰危險時)。 當(dāng)電源切斷以后，要注意觀察水泵轉(zhuǎn)子繼續(xù)惰走時間，即到達(dá)完全停頓轉(zhuǎn)動時間。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第96頁二、離心泵聯(lián)合運行 當(dāng)一臺水泵不能滿足排水要求時，就能夠?qū)⒍嗯_水泵聯(lián)合工作。最常用聯(lián)合工作

31、方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。 1、串聯(lián)運行 兩臺串聯(lián) 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第97頁兩臺泵不一樣型號泵串聯(lián)工作特征曲線 串聯(lián)運行后總揚程是兩臺泵揚程總和，流量還是一臺泵流量。若兩臺泵流量不相等而串聯(lián)時，流量應(yīng)等于流量小那臺泵流量，流量大那臺泵發(fā)揮不出來，所以最好是兩臺流量基本相等水泵串聯(lián)。如兩臺系流量不相等而串聯(lián)時，應(yīng)將流量大泵放在前面。 串聯(lián)后流量和揚程分別為煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第98頁2、并聯(lián)運行水泵并聯(lián)工作示意圖 并聯(lián)工作就是兩臺或多臺泵經(jīng)過一條或多條管道排水，其主要目標(biāo)是增加管道中排水量。 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第99頁兩臺泵不一樣型號泵并聯(lián)工作 并聯(lián)后流量和揚程分別為煤礦綜合

32、自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第100頁排水系統(tǒng)安裝、運轉(zhuǎn)和維護(hù) 一、管道及其敷設(shè) 1、管件 a彎頭；b帶支承座彎頭；c三通管；d十字管；e擴(kuò)大管 管件在管道轉(zhuǎn)彎處和分支處用彎頭、三通管、十字管把管子連接起來。不一樣管徑管子用異徑管連接，它們都有標(biāo)準(zhǔn)鑄件，按管徑和承受壓力來選取。為了防止管道因溫度改變而產(chǎn)生張力影響，可在管道中插入伸縮管。排水管道上安設(shè)閘閥為板式閘閥其中有手動、電動、液動幾個。排水管道上逆止閥為一轉(zhuǎn)動閥門，當(dāng)水泵突然停頓工作時，借閥門質(zhì)量自動關(guān)閉以保護(hù)水泵預(yù)防受水沖擊。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第101頁填料伸縮管 止逆閥煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第102頁2、吸水罩 吸水罩 吸水罩裝到吸

33、水端，由濾水網(wǎng)和底閥兩部分組成。濾水網(wǎng)孔總面積應(yīng)為吸水管面積3-4倍。底閥結(jié)構(gòu)必須輕巧，且不漏水。它可由較輕鐵盤覆以耐腐蝕膠皮圈做成。 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第103頁3、排水管道敷設(shè) 水泵房中兩套排水管道布置1，2鋼管；3逆止閥；4吸水管；5閘閥；6管子；7閘閥；N1，N2，N3 1號，2號，3號水泵 在敷設(shè)管道之前，管子與管件都要經(jīng)過耐壓試驗，尤其是安設(shè)在深井中更為必要。在水泵中排水管道敷設(shè)應(yīng)該使每臺水泵利用閘門能夠接入任一套排水管道，圖所表示為兩套排水管道布置圖，管道沿壁敷設(shè)，其重量由梁承受。逆止閥與水泵之間閘閥，為開啟和停車之用。 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第104頁二、水泵機(jī)組安

34、裝 水泵機(jī)組正常運轉(zhuǎn)標(biāo)志以下： 1）水泵機(jī)組運轉(zhuǎn)平穩(wěn)均勻，音響正常；2）排水量均勻，壓力表和真空表指針擺動很??；3）運轉(zhuǎn)中電動機(jī)不過載；電壓及電流指示正常；4）軸承溫度在試運轉(zhuǎn)中不超出70；5）平衡盤出水均勻，填料箱不過熱并有少許水滴出；6）水泵機(jī)組無晃動現(xiàn)象；晃動可能因為水泵軸與電動機(jī)軸不在一條線上，或地腳螺釘未擰緊所致。煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第105頁三、排水設(shè)備運轉(zhuǎn)、維護(hù)和檢修 正確維護(hù)檢修是執(zhí)行計劃性，預(yù)防性維護(hù)制度。依據(jù)設(shè)備特點和工作詳細(xì)條件，組織經(jīng)常維護(hù)和制訂周期檢驗圖表（如大、中、小檢修），有計劃地進(jìn)行檢修，方便確保機(jī)器能長時期地在高效率下安全運轉(zhuǎn)。 排水管道清洗方法以下：1）機(jī)械方法利用帶刺球刷洗。球由手搖鉸車系引下放到管道中，上下移動時注入清水，使被刷掉積垢和鐵銹隨水沖下。2）凍裂方法使管道空氣溫度從 急劇下降到 以下，引發(fā)積垢中水凍結(jié)而破裂脫落。此法適于在北方冬天進(jìn)行。3）化學(xué)方法管道中注入加熱鹽酸溶液（ ）來清洗積垢。 煤礦綜合自動化系統(tǒng)排水系統(tǒng)第106頁四、常見故障及處理方法 故障現(xiàn)象原因處理方法水泵開啟后吸不上水 1開啟前未灌水