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分析坪上煤业抽放泵站三防装置改造

2023-12-06 54 上传者：管理员

摘要：为了解决坪上煤业抽放泵站三防装置设计落后、老化严重、稳定性差的不足，在对现有三防装置所存在的问题进行深入分析的基础上，提出了改造方案，针对性的对瓦斯泵站三防装置及附属系统进行了优化。根据在井下的实际应用表明，优化后的三防装置稳定性得到了显著提升，未出现异常报警等，极大的提升了煤矿作业的安全性。

关键词：
三防装置
抽放泵站
煤矿设计
系统改造
配电柜
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坪上煤矿设计生产能力0.90Mt/a,3#煤层服务年限21.7a。矿井采用斜井方式开拓3#煤层，共布置主斜井、副斜井、行人斜井、回风立井4个井筒。矿井采用中央并列式通风方式，机械抽出式通风方法。主斜井、副斜井、行人斜井进风，回风立井回风。选用两套AGF606-2.82-1.58-2型轴流式主通风机作为矿井主要通风设备，一用一备，配套电机功率1600k W，矿井总回风量为17339m3/min，矿井总回风量为17527m3/min。矿井绝对瓦斯涌出量271.52m3/min，回采最大绝对瓦斯涌出量31.48m3/min，掘进最大绝对瓦斯涌出量1.09m3/min，为煤与瓦斯突出矿井。

坪上煤业风井场地建有地面永久瓦斯抽放泵站，分为预抽系统和采空区系统。其三防系统设计年限较长，安全设施段也为单系统结构，可靠性较差，而且配电柜等设备老化较为严重，极大的影响了煤矿生产的安全性。结合坪上煤业抽放泵站三防系统所存在的问题，针对性的提出了改造方案，对改造具体改造细节和应用情况进行了研究，改造后极大的提升了系统的运行稳定性和可靠性。

1、地面抽放泵站瓦斯抽采三防装置系统存在的问题

第一，采空区抽放泵站进气管路和出气管路安全设施都为双系统，安全设施段为两趟管路并联，每趟管路都有双筒水封泄爆和抑爆装置，两趟管路可以并联同时运行，也可单趟运行，当其中一趟管路安全设施需要维修、更换时，可以运行一趟，停运一趟进行维修更换，不影响系统的正常运行，保证系统的持续性。710泵站内6台瓦斯泵，为预抽系统和上隅角系统，预抽和上隅角系统各有一趟进气管路和一趟出气管路，安全设施段也为单系统，一旦双筒水封泄爆、抑爆装置等设施失灵、损坏、老化需要维修更换时，必须停运系统，且停运时间不能控制，会严重影响井下瓦斯抽采，带来瓦斯超限的隐患。第二，上隅角系统和预抽系统管道间内DN900电动阀门老化，给系统运行带来稳定性隐患，需进行更换。第三，低压配电室内配电柜老化，给系统及三防装置供电运行带来稳定性隐患，需进行更换。第四，上隅角系统和预抽系统放空管内火焰传感器老化，未安设压力传感器，难以对系统运行压力进行监测，存在安全隐患。

2、瓦斯泵站三防装置及附属系统改造方案

2.1 上隅角抽采系统三防装置及附属系统改造

把上隅角抽采系统管道间改造成上隅角抽采系统进气管路，上隅角抽采系统和预抽系统现各有一趟进气和一趟出气管路，都为DN900管径，管路及三防装置规格型号相同。因此，利用原有上隅角管道间中一趟进气管路和一趟出气管路改造为上隅角的两趟进气管路，原上隅角系统管道间变为上隅角系统进气管道间，两趟管路的两端用管路连通，原上隅角进气配气管以西，两趟管路之间进行连通，构成一主两分支的并联结构，原有三防装置保持不变，原出气管路抑爆装置移至水封泄爆西侧，原上隅角系统管道间以外进气管路保持不变，进入管道间后原进气和出气管路连通，构成一主两分支的并联结构，并在相应位置安设DN900阀门。

把原预抽系统管道间改造成上隅角抽采系统出气管路，原有预抽系统管道间中一趟进气管路和一趟出气管路改造为上隅角抽采系统的两趟出气管路，原预抽系统进气配气管废弃掉，两趟与预抽系统出气管路连接，构成一主两分支的并联结构，原有三防装置保持不变，原进气管路抑爆装置移至水封泄爆东侧，两趟出气管路出气端连接至配气管，并预留瓦斯利用接口，构成一主两分支的并联结构，并在相应位置安设DN900阀门[1]。新改造的上隅角管路系统，更换所有DN900电动阀门，改造时需要挪动挪动放空管位置，因此，需要对现有管道间屋顶进行拆除，安装后复原。管道间外管路采用地面架设方式，钢架支撑，支撑架间距为4m。

2.2 预抽抽采系统的三防装置及附属系统改造

2.2.1 预抽抽采系统三防装置改造方案

预抽系统主管路都为DN900管路，上隅角抽采系统管路改造后，预抽系统无现有的管路可用，因此，对预抽抽采系统并联三防装置双系统的改造需新增进气、出气管路系统。根据GB40881-2021《煤矿瓦斯安全输送保障系统设计规范》，地面瓦斯排空系统安全设施安装有两张布置方式，分别为无旁通管方式和有旁通管方式[2]。

有旁通管方案虽然节约了进气侧管路的三防装置、节省了空间，从节省成本、占地小。但是一旦旁通管阀门等问题需要更换、维修则影响抽采系统的稳定运行，安全性较差。无旁通管方案进气侧和出气都有双系统的三防装置，安全性更高，一旦需要进行配气管更换、维修等，不影响进气管路。综合分析后，选择了无旁通管改造方案。

2.2.2 预抽抽采系统三防装置附属系统改造方案

根据上述布置方式，需新增预抽系统的三防装置及附属系统，三防装置段为双系统并联连接，即预抽系统进气管路安全设施段并联安装2趟DN900管路及附属三防装置[3]，出气管路安全设施段并联安装2趟DN900管路及附属三防装置，同时安设自动计量装置，放空管、避雷装置等。由于安全设施段需装设三防装置，需要一定的空间，根据泵站场地的考察，安全设施段布置在现有泵站工业场地东北角，安全设施段户外布置，放空管距离回风立井井口50m以上，预抽系统进气管路经过双系统安全设施段后架设至现有泵房东侧与原有预抽进气管路对接。预抽系统出气管路由泵房出来后经过双系统安全设施段后架设至万方瓦斯气柜西侧进入气柜或另有他用。

地面改造的预抽和上隅角抽采系统架空管路，在管道进出建筑物100m范围内，每间隔25m接地一次，其接地电阻不大于20Ω。地面所有主管路采用D920×8mm螺旋焊缝钢管（内外防腐，带法兰），长度约450m，共需DN900mm90°弯头26个，DN900mm等径三通16个，预抽系统三防装置段周围加铁质围栏约75m，资质阀门防雨挡12个。

3、预抽抽采系统三防装置选择

根据GB40881-2021《煤矿瓦斯安全输送保障系统设计规范》，煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计时应遵循“阻火泄爆、抑爆阻爆、多级防护、确保安全”的基本原则[4]。坪上煤业新增管路共设计2套喷粉抑爆和2套管道阻爆装置，4台水封阻火泄爆装置，2台防回水防回气装置。其中，预抽进气管路距离火焰传感器40m处安装一套喷粉抑爆装置，在预抽出气管路（抽采泵与水封泄爆装置之间的位置）距离火焰传感器40m范围选择一位置，安装一套喷粉抑爆装置。2套管道阻爆装置安设在预抽系统进气端和出气端的进气管路和出气管路上，2台防回水防回气装置安设在预抽系统的两趟出气管路上。设计选用DN900型管道阻爆装置、GY2-2型管道抑爆装置和DN1400水封泄爆装置及阻火泄爆装置。

正常输送情况下，瓦斯气体从进气端通过阻火泄爆装置流向出气端。当出气端管道瓦斯发生爆炸或燃烧时，爆炸产生的冲击波使泄爆部件爆破、释放爆炸压力；同时密封水起到消焰、阻火，阻止瓦斯爆炸或燃烧传到进气端管路，达到保护进气端输送管道及附属设备的目的。

该抽放泵站三防改造系统已经在坪上煤业稳定运行13个月，在系统运行的过程中未出现运行故障，表现出了极高的安全性，对提升井下三防系统的安全性和稳定性具有十分重要的意义。

4、结束语

针对性的对坪上煤业抽放泵站三防装置现状和改造方案进行了分析，结果表明：(1)预抽和上隅角系统均为单管路而且安全设施段也为单系统安全性差，阀门及配电系统老化等是影响抽放泵站三防装置运行稳定性的关键因素。(2)无旁通管方案进气侧和出气都有双系统的三防装置，安全性更高。(3)优化后的三防系统运行稳定性高，能够显著提升坪上煤业的作业安全性。

参考文献:

[1]彭玉敬,刘传安,郜彤,等.煤矿企业安全风险防控与预警系统研究[J].煤炭技术,2019,38(3):184-187.

[2]杜达文.煤矿一通三防安全管理评价系统研究与应用分析[J].当代化工研究,2020(24):2-5.

[3]刘帅.煤矿一通三防技术实施要点分析[J].当代化工研究,2020(23):23-24.

[4]陈辉.一通三防技术在煤矿安全生产中的应用[J].建筑工程技术与设计,2020(14):21-29.

文章来源:张利军.坪上煤业抽放泵站三防装置改造分析[J].矿业装备,2023(12):166-167.