综采工作面长距离供液技术研究

常 钰

（汾西矿业高阳煤矿，山西 孝义 032300）

引言

现阶段煤矿井下采煤工作面一般采用短距离供液方式，将喷雾泵站、乳化液泵站均布置在运输巷设备列车上，并随着采面移动而整体前移[1-2]。采用此种供液方式时，由于设备体积大、占用空间大，从而导致行人、通风等断面较小，当在复杂地质构造或者巷道底板起伏较大区域时，设备列车移动苦难、作业人员劳动强度高。采用长距离供液可有效解决短距离供液存在的各种问题[3-5]。长距离供液是将喷雾泵、乳化液泵以及液箱等移至运输巷外侧联络巷内，可有效解决采面移动过程中设备列车移动困难、安全风险高等问题，在地质复杂条件矿井中表现出较为显著的应用成果[6-8]。为减少乳化液泵站等移动频次并降低相关人员劳动强度，提出采用将长距离供液系统为液压支架供液，在采面后续生产过程中供液系统流速、压力以及流量等均可满足现场生产需求，文中重点对采面采用的长距离供液系统结构、管路布置以及现场应用情况等进行分析，以期为其他矿井类似综采工作面长距离供液技术应用提供经验借鉴。

1 工程概况

山西某矿井田面积23.45 km2，批准开采2#、3#、7#、11#煤层，现阶段矿井生产主要集中在3#煤层。3#煤层3206 综采工作面位于2 采区中部，采面开采范围内煤层厚度均值4.36 m，采面设计走向推进距离1 690 m、倾斜距离256.5 m。在开采范围内，5#煤层直接顶以厚度10.6 m 细粒砂岩、粉砂岩为主，基本顶以厚度6.8 m 中粒砂岩为主（岩层中部部分区域夹杂泥岩），煤层直接底为厚度10.9 m 粉砂岩、泥岩。采面采用综采开采工艺，使用的液压支架型号为DBT2550/5500-2×3926-1750、转载机为SZZ1200/375、刮板机为SGZ1000/1710、破碎机为PCM375、皮带为DJS140/300/3×400。为提高采面综采设备工业效率，提出将长距离供液技术应用到3206 综采工作面生产中。

2 长距离供液技术现场应用

2.1 技术特点

在煤矿井下综采工作面使用的长距离供液设备包括有电控系统、动力输送管道、乳化泵站、乳化液配比系统、喷雾泵站以及配电系统等，可为综采设备进行远距离工业。将长距离供液系统应用到综采工作面中，具有下述技术优势：

1）无需将乳化液泵、喷雾泵等布置在传统的设备列车上，从而降低设备列车整体重量以及占用空间，降低设备列车移动时劳动强度，并为巷道通风、行人等提供更多空间。

2）传统短距离供液时使用的供液胶管使用时限一般在1 年，长距离供液时采用高压输送管（材质为合金复合材质）代替高压软管，而高压输送管使用寿命一般可达到10 年以上。同时使用的高压输送管由于强度以及刚度等更大，可有效避免老化引起的脱皮、鼓裂等问题。高压输送管可便于拆卸，后期维护方便。

3）长距离供液可实现多个采掘作业面同时供液，在地质条件复杂、煤与瓦斯突出矿井或者冲击地压矿井中具有较强的适应性。

2.2 现场供液管路布置

在3206 综采工作面布置3 趟高压输送管为采面综采设备供液，将原为采面供液的喷雾泵、乳化液泵等从设备列车上移动至采面运输巷端头位置的联络巷处，采用高压输送管将喷雾水、乳化液以及冷却水等长距离输送至综采面。具体采面内长距离供液系统结构组成以及高压输送管布置情况，如下页图1 所示。

图1 长距离供液管路布置示意图

长距离供液系统中主进液管路选用管径133 mm、壁厚12 mm 的内衬不锈钢合金复合管，管路间用哈弗式接头连接，管路可承受的最大载荷为37.5 MPa。主回液管选用的内衬不锈钢合金复合管，管径159 mm、壁厚9 mm，可承受的最大载荷为16 MPa。清水管路为内衬不锈钢合金复合管，管径108 mm、壁厚8 mm，可承受的最大载荷为16 MPa

2.3 现场应用效果

经过前期估算，在满足液压支架动作、顶板支护需要前提下，结合冗余原则并考虑设备检修需要，在采面运输巷联络巷位置共布置4 台乳化液泵站，3 台使用1 台备用，乳化液泵站设定出口压力31.5 MPa，6 000 m 供液距离时出口处供液压力为30MPa，压力损失1.5 MPa。在3206 综采工作面正常生产期间，将乳化液泵出口供液压力调整为35 MPa，采用长距离供液后，采面各设备均可平稳运行，现场监测发现长距离供液系统出口压力保持在30 MPa～32.5 MPa 间，在综采液压支架移加、推溜等操作期间，供液系统未出现窜液、漏液等不良情况

在采面运输巷联络巷位置共布置3 台高压喷雾泵，2 台使用1 台备用，设定高压喷雾泵出口压力为6.8 MPa，6 000 m 供液距离时末端供液压力为5.2 MPa，压力损失1.6 MPa。

在采面正常生产期间，采面高压喷雾泵供液压力设定6.8 MPa，采面各设备正常使用时末端供液压力保持在3.8 MPa～4.0 MPa，可满足采面各设备使用需要。具体转载、破碎机等设备动力装置现场应用情况，如表1 所示。

表1 转载机、破碎机动力装置现场应用情况

从长距离供液系统现场应用情况来看，在3206综采工作面采煤机冷却喷雾流量、压力，液压支架供液压力及流量，以及其他的设备冷却水需求均可满足需要。采用的长距离供液技术可满足采面正常生产期间供液需求，同时乳化液系统以及冷却水系统等均工作平稳，可满足采面生产需要。采面若采用传统的短距离供液系统时，设备列车长度一般为36 节，使用长距离供液系统之后，采面设备列车长度缩短至11 节，可大幅减少设备列车数量并降低设备列车前移难度、作业人员使用量。

3 结语

长距离供液将乳化液泵以及高压水泵等设备均移动到采面运输巷端头联络巷处，可有效降低设备台车体积以及载重，并降低相关作业人员劳动强度。将长距离供液系统在3206 综采工作面现场应用，可满足采面长距离、大流量供液需求，现场应用主要取得以下成果：

1）在3206 综采工作面使用长距离供液技术后，乳化液供液系统末端供液压力保持在30 MPa 以上，综采液压支架初撑力均可保持在28 MPa 以上，可满足液压支架需要，同时在使用过程中未乳化液供液系统始终保持平稳，未出现漏液、压力降低等问题。

2）通过使用长距离供液技术，设备列车重量以及长度等均明显减少，作业人员劳动成本明显降低。同时与传统的短距离供液相比，通过长距离供液可实现乳化液泵以及高压水泵集中管理，节省设备移动耗时，并显著提升设备管理效率。