维普资讯 http://www.cqvip.com 煤 炭 工 程 ２００６年第４期 巷道与降水孔联合疏干在露天矿疏干排水中的应用 范丽娟 （中煤国际工程集团沈阳设计研究院，辽宁沈阳 １１００１５） 摘 要：霍林河一号露天煤矿降水孔疏干工程对采掘工作带来很大干扰，切割降水孔井管 费用高，且恢复时间较长。需另辟其它疏干方式，正是在这种情况下，设计提出了降水孔与巷 道联合疏干方式疏降采掘场地下水，减少了与采掘工作的干扰。 关键词：降水孔；疏干排水；联合疏干 中图分类号：ＴＤ７４３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—０９５９（２００６）０４—００１２。０３ 霍林河一号露天煤矿自１９８７～１９９５年在露天采掘场外 管暴露出地面部分必须采用汽车吊等设施固定后再采用人 围东、南、西三面共施工５６个降水孔，形成了比较完善的 工切割方式截断，其地面下残余部分在平盘再次降段时再 疏干排水系统，疏干降深基本满足了当时的采掘要求。随 次切断。考虑到采掘推进度快，降水孔频繁切割与采掘工 着采剥工程向下拓展及向西推进，将导致西侧工作帮Ｂ排、 作产生严重干扰，且降水孔切割后恢复运行时间较长，对 Ｃ排降水孔被逐渐剥离废弃，降水孔被废弃后必须拆除相 疏干效果极为不利。根据采掘进度计划安排，在采掘场内 应的泵房、排水管路、电源及孔内设备，降水孔钢制井壁 继续布置降水孔是不利的。针对上述情况，对霍林河一号 动和偏摆。另外，制动盘一般都安装在滚筒的两侧边缘， 动器具有角向补偿功能，补偿角度约３。左右。 以螺栓和简体联结。滚筒在空载和满载时，会产生不同程 ２．２ 工作寿命 度的绕度，所以相应的与之联结的制动盘也会产生不同程 从理论上讲，一般制动器的机械碟簧的伸缩次数都能达 度的倾斜。而另一方面，制动器的位置安装相对固定。所 到２００万次以上，但此数据并不具有实际参考价值。因为此 以，作为－ｘ￣摩擦副制动器的摩擦片面与制动盘面，即使 数据是基于每一次碟簧的伸缩量都相同的条件下得出的。而 在初期调试时是绝对平行的，而在滚筒转动及负载后都会 实际的情况是：由于存在摩擦片的磨损，摩擦片与制动盘问 产生间隙。通常制动器的制动力矩的大小为： 的间隙是不断变化的，即每一次碟簧的伸缩量都可能是不相 制动力矩＝制动力×制动半径 同的，而在此条件下测出的碟簧寿命仅为２０万次。 ＝（正压力×摩擦系数）ｘ制动半径 另外，由于制动器的制动力是由一组碟簧产生的，因 其中，摩擦系数及制动半径是一定的，因而制动力矩 而，组成碟簧组的碟簧数量也会直接影响碟簧组的工作寿 的实际值取决于实际的正压力值，如果制动器的摩擦片表 命，即制动器的有效制动次数。目前，国内外安全制动器 面与制动盘表面有间隙产生，实际的正压力值将会小于理 品牌，碟簧数量不尽相同，有的为４～６片，有的为８～１０ 论值，因而实际的制动力矩也会小于理论值。制动器的正 片，有的为１２～１６片不等。 压力源自机械碟簧力，以制动力为１５０ｋＮ的制动器为例， 在相同力矩的条件下，笔者建议应尽可能的选择碟簧 当制动时，如果制动器摩擦片表面与制动盘表面完全接触 数量较多的制动器。例如：以由６片碟簧组成的一组碟簧 而无间隙时，机械碟簧组产生的单边正压力约为１８７．５ｋＮ． 组和由１６片碟簧组成的一组碟簧组为例，如各组都有一片 如制动器摩擦片表面与制动盘表面不能完全接触时，即有 碟簧折损，仅从量化角度分析，前者将损失碟簧组力矩的 间隙时，机械碟簧产生的单边正压力将会明显小于 １／６，而后者为１／１６，但实际情况远比我们想象的严重，根 １８７．５ｋＮ，具体数值要根据现场检测而定，但有一点是肯定 据实际测量的结果，上述情况，前者将损失１／３的碟簧组 的，即制动器产品选型手册上所标明的仅是理论值，而理 力矩，后者也有１／８的力矩损失。 论值与实际值是有一定偏差的。显然，设计应以实际值为 准，这给选型提出了一个问题，即应该选择理论值与实际 ３ 结 语 值较为接近的制动器，才能保证设计要求的制动力矩值。 综上所述，作为较大力矩安全制动器的选型，应考虑 根据目前制动器行业的情况，制动器卡头带有角向补偿功 具有制动卡头角向补偿功能，制动器碟簧数量较多的产品 能的产品能够较好地弥补理论值与实际值的偏差。这种制 为佳。 （责任编辑 郑燕凌） 收稿日期：２００５—１２—１０ １２ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年第４期 煤 炭 工 程 露天煤矿疏干排水系统进行了优化研究，并提出了降水孔 与巷道联合疏干的疏干排水方式。 １水文地质条件分析 由于露天开采，导致开采区第四系砂砾石含水层被疏 干，煤系风化带含水层是开采区唯一含水层和疏干对象。 煤系风化带含水层是由煤层、粉细砂岩、粗砂岩等组成的， 各种砂岩多为泥质或凝灰质胶结，透水性不好，仅在上部 风化带内形成一个透水良好，以孔隙为主，裂隙为辅的含 水层。煤系风化带含水层的发育情况受地形和岩性控制较 为明显。由南向北随地形升高，风化带底板标高从８００ｍ升 至８８０ｍ。风化带裂隙的发育程度随深度增加而逐渐减弱。 其透水性及含水性也逐渐减弱。从岩性上看，煤层透水性 强，而岩层透水性弱。含水量也相对较少。 在矿区附近发育有Ｆ５、Ｆ８、Ｆ４三条主要断层，均为高 角度正断层，落差５５～１５０ｍ，其裂隙为泥质或凝灰质所充 填，Ｆ５断层经抽水试验和地质报告认证，不具有特殊的强 导水性或阻水能力，可按煤系风化带含水层一般条件处理。 本区地下水主要补给来源有两个：其一为大气降水的 渗透补给。地下水位的动态变化与降水密切相关，雨季地 下水位明显上升，旱季则强烈下降；其二为开采区西侧、 西北侧的哈尔道根沟上游区的地下径流补给。自然状态下。 排泄区为开采区以东和以南的霍林河及支流查格达布拉格 河；在露天开采条件下。排泄区为露天采掘场疏干漏斗区。 ２采掘场地下水涌水量预测 ２．１ 计算区水文地质边界条件的确定 东侧以泥岩段（Ｊ ）顶板为隔水边界；北侧以２３勘探 线附近的地表分水岭为隔水边界；南侧、西侧按无限补给 边界处理。 ２．２计算区水文地质参数的选择 煤系风化带含水层是由煤层、粉细砂岩、粗砂岩等组成 的。各种岩层的渗透性差异较大。采掘场南部有抽水试验资 料，采掘场中部、北部勘探程度较低，抽水试验资料很少， 参数选用参考采掘场南部的抽水试验资料及已成孔的简易抽 水资料和含水层的岩性进行加权平均。采掘场工作帮南段进 水区渗透系数选用２．１４ｍ／ｄ；工作帮北段进水区渗透系数选 用１．２ｍ／ｄ；南端帮进水区渗透系数选用１．３４～１培ｍ／ｄ。 含水层底板以地质报告提供的煤系风化带底板等高线 及已有降水孔实际抽水情况为依据，将含水层底板下移３０ ～５０ｍ。 ２．３计算公式选择和采掘场涌水量预测 采掘场涌水量的计算采用稳定流的“集水廊道法”和 “疏干漏斗体积”为主要计算公式。 １）无压完整型单侧进水计算公式： Ｑ＝ （ｈｉ ｈ ）／２Ｒ 式中 Ｑ——采掘场地下水动储量，ｍ ／ｄ； Ｂ——进水长度，ｍ； ——加权平均渗透系数。ｍ／ｄ； ｈ，，ｈ２——含水层厚度，ｍ； Ｒ——疏干影响半径，ｍ。 ２）疏干漏斗体积计算公式： ｖ＝ （Ｈ 一ｈ。）（Ｒ 一ｒ ）／（４ Ｈ）／（ＬｎＲ—Ｌｎｒ） 式中 ｙ——疏干漏斗体积，ｍ ； Ｈ——潜水含水层厚度，ｍ； ＾——抽水孔中由含水层底板算起的水位高度。ｍ； ｒ——抽水孔半径，ｍ； ——小于１的系数。 采用上述公式计算，达产时期煤系风化带含水层采掘 场最大涌水量为１２０００ｍ ／ｄ，随着露天开采向下拓展及向 西推进，含水层水位降低，含水层厚度减小。采掘场涌水 量也逐渐减少。 ３采掘场疏干排水设计优化 ３．１疏干排水方案的原则 １）新建疏干工程尽量减少与采掘工作的干扰。延长服 务所限。 ２）继续发挥现有疏干排水系统的作用。 ３）技术经济合理。 ３．２疏干排水方案 本区地下水主要补给来源是大气降水的渗透补给和采 掘场西侧、西北侧的哈尔道根沟上游区的地下径流补给。 根据采掘场充水条件及采掘计划安排，设计保留现有的Ｆ 排、Ｃ排及Ｓ排降水孔继续截取采掘场西侧主径流带的补 给和南侧地下径流补给。随着采掘工作向西推进。给降水 孔疏干系统布置带来很大困难。同时降水孔疏干对采掘工 作带来很大干扰。切割降水孔井管费用高，且恢复时间较 长，另外降水孔疏干的地面管路系统及供电、通讯系统铺 设都严重影响了采掘工作。如果降水孔排布于采场境界外。 其水位降深对采场内的水位影响很少，达不到预期疏干效 果，需另辟其它疏干方式。正是在这种情况下。设计提出 在采掘场内１７煤底板以下布置东部疏干巷道并配合直通式 放水孔、仰向放水孔疏排采掘场内静储量。即地下水疏干 方式为：采用降水孔排截取采掘场外围补给量与疏干巷道 配合放水孔疏排采掘场内静储量的联合疏干方式。 ３．３疏干巷道布置 东部疏干巷道主要作用是拦截西南侧、西侧的地下水 和疏排采场内的地下水静储量。为了延长疏干巷道服务年 限，疏干巷道均设置在煤系风化带含水层底板及１７煤底板 以下。在形成疏干巷道之前应保证已有的Ｂ排降水孔的正 常运转。 巷道采用锚网喷支护，掘进断面７．５７ｍ ，净断面 ５．６２ｍ 。在巷道上每隔７５ｍ设一硐室，长５ｍ，净断面 ７。７３ｍ ，每一硐室设一直通式放水孔，孔径中２００ｍｍ，孔 １ ３ 维普资讯 http://www.cqvip.com 煤 炭 工 程 ２００６年第４期 基于ＰＬＣ技术的一种副井提升机信号电路设计 王玉中，郝文玲 （焦作大学机电系，河南焦作４５４００３） 摘 要：文章介绍了副井提升机信号电路的任务及重要性，提出了一种基于ＰＬＣ技术的副 井提升机信号电路方案。详细阐述了这种副井提升机信号电路的结构和功能，对下井口ＰＬＣ电 路、上井口ＰＬＣ电路和车房ＰＬＣ电路的硬件与软件设计进行了研究。 关键词：ＰＬＣ技术；副井提升机；信号电路 中图分类号：ＴＤ６５ ２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—０９５９（２００６）０４—００１４—０２ ０ 引 言 下井口和上井口均需设置信号输入按钮、信号声光显示。 为了实现副井提升信号的快速、准确、安全、可靠、直观， 副井提升机信号电路的基本任务是：向司机指示提升 本文提出了一种基于ＰＬＣ技术的副井提升机信号电路设计 作业的种类，如人员、设备、炸药等，并能实现安全闭 方案，主要由下井口ＰＬＣ电路、上井口ＰＬＣ电路和车房 锁…。信号电路的基本要求旧 ：①每一个提升装置均应有 ＰＬＣ电路组成，其中上、下井口及车房之间的信息传递采 自备电源的独立信号电路；②信号电路应有声光两种信号； 取串行通信模式，信号传输速率设置为３８．４ｋｂｐｓ。 ③信号电路应能区别多水平和多种类的指示信号，并有相 信号发送是通过信号输入按钮实现，每个信号输入按 互间的闭锁装置；④升降人员的提升装置，应能在各水平 钮赋予确定的编码。为了保证提升安全，只有在安全门关 中段给司机发送紧急信号；⑤信号电路应线路简单，操作 闭到位，摇台抬起到位时，按下信号按钮才能发出提升信 方便，传递迅速。 号，否则按下信号按钮无效。如下井口ＰＬＣ电路在符合提 副井提升机任务繁重，安全运行尤为重要。提升机司 升条件时先按下提人按钮，信号发送后，下、上井口和车 机是根据提升信号来操作提升机，因此信号电路是副井提 房的信号数码显示器同时显示“２”，并且信号铃响两声， 升机电控系统的重要组成部分，它直接关系到提升机的安 表示该提升作业为下井口提人。无论上井口还是下井口先 全可靠运行。东北大学对辽宁部分矿山９次提升事故进行 按下急停按钮，信号发送后，下、上井口和车房的信号数 模拟分析，得到的结论是：提升信号是诱发提升事故的第 码显示器同时显示…１，并且信号铃响一声，表示该提升 一原因 ｊ。因此，一套完善可靠的信号电路是副井提升机 作业为急停。其余信号类推。 安全运行必要的物质保障。 １．１ 下井口ＰＬＣ电路设计 １信号电路硬件设计 下井口ＰＬＣ电路由下井口ＰＬＣ、信号输入和信号输出 组成。其中信号输入包括：下井口急停按钮一信号ｌ，提人 本设计针对单水平副井，按照我国现行安全规程要求， 按钮～信号２，提料按钮一信号３，平罐按钮一信号４，停 内安装螂Ｏ×６ｍｍ玻璃钢缝隙式过滤器。在硐室内向两侧 斜上方打４个仰向放水孔，孔长５０ｍ，孔径￣８９ｍｍ，孔内 ４疏干排水效果 安装￣５０ｍｍ塑料滤管，孔口固定。设仰向放水孔的目的是 ２００１年东部疏干巷道实现全部贯通。东部疏干巷道全 有效降低巷道垂直放水孔间的剩余水头，扩大巷道影响半 长１９７９ｍ，目前设两台排水泵抽水，一台工作，一台备用。 径，达到疏干效果最佳。在巷道西北端设专用通风井 日平均排水量在４０００ｍ 以上，通过几年来的实际运行，达 （ ３ｍ），采用压人式通风，专用通风井作为安全出口，内 到了预期的疏干效果，减少了与采掘工作的干扰。使降水 设爬梯。通风井采用混凝土砌碹支护，设井口房。通风井 孔与巷道联合疏干方式在露天煤矿疏干排水中得到了较好 下部水平巷设简易车场和临时排水巷道，通风井周围预留 的应用。 煤柱。 （责任编辑李振涛） 收稿日期：２００５一Ｏ８ ２９ 作者简介：王玉中（１９６６～），男，河南济源人，工学硕士，副教授，现主要从事交、直流调速与ＰＬＣ控制等方面的教 学与科研工作，鉴定省级科研项目２项，主编或参编教材２部，发表科研论文１１篇。 １４