煤矿井下排水系统设计
嵌入式煤矿井下排水监控系统设计
０ 引言
目前 ， 煤炭 行 业 是 我 国 的能 源 产 业 的一 部 分 ， 随 着煤 炭行 业高 产高 效 的发展 ，矿井 安 全 问题 已成 为 煤炭 安全 生产 的重 要 因素 ， 煤 矿井 下 排水 系统 作 为煤 矿 安全 生产 中的主要 工作 系 统之 一 ，在煤 矿 安 全 问题 中 占有重要 地 位．井下 排 水 系统 是煤 矿 生 产 的耗 电大户 ，如果 能有 效 地控 制 排 水 系统 ，使 其 高 效 低耗 、经济 可靠地 运 行 ， 那 么就 能 有效 的降 低 煤
陈 平 ，李 杰
（ 济 源职业技 术学院 ， 河南济源 ４ ５ ９ ０ ０ ０ ）
摘
要 ：为 保 证 煤 矿 井 下 的 安 全 ，需要 提 高矿 井 排 水 系统 自动 化 监 控 的稳 定性 ．本 文 以煤 矿 井 下排 水监 控 系统
为背景 ， 采用 实时性 、 可靠性很 高的嵌入式 Ａ Ｒ Ｍ ９ 硬 件平 台， 结合 嵌入式 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ系统 ， 以 太网技 术 ， 设计 开发
了 网络 通 信 功 能 的嵌 入 式 系统 ．
关 键 词 ：矿 井 排 水 ；自动 化 监 控 ；网络 通 信 ；嵌 入 式 系统
中图分类号： Ｔ Ｐ ３ １ １ ． １
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ０ ０ ９— ４ ９ ７ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２— ０ ０ ３ ３— ０ ４
生疲 劳 ， 特 别在 达 到危 险水 位 的情 况下 ，留人 值 守 泵房 也是 很 危 险 的．以 单 片 机 构 成 的水 泵 排 水 系 统， 其 硬件 资 源 相 对 较 少 ， 稳定 性和可靠性较差 ， 尤其 是 没有 统一 的通 信 接 口接 收 较 长 的 电缆 信 号 ，
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统煤矿井下自动化排水系统一、引言煤矿井下自动化排水系统是煤矿安全生产的重要组成部分，旨在提高煤矿井下排水效率，降低煤矿事故风险，保障矿工的生命安全。
本文将详细介绍煤矿井下自动化排水系统的设计原则、主要组成部分以及工作流程。
二、设计原则1. 安全性原则：确保系统在工作过程中不会对矿工造成伤害，同时保证排水设备的可靠性和稳定性。
2. 高效性原则：提高排水效率，缩短排水时间，减少煤矿生产中的停工时间，提高生产效益。
3. 省能性原则：通过优化系统设计，降低能源消耗，减少对环境的影响。
4. 可维护性原则：设计方便维护、检修和更换排水设备，减少维护成本和维护时间。
三、主要组成部分1. 井下水位监测系统：通过安装水位传感器，实时监测井下水位，将数据传输至控制中心。
2. 自动排水泵站：根据井下水位变化，自动启动、停止和调节排水泵的工作，确保井下水位始终在安全范围内。
3. 排水管道系统：包括井下主排水管道和支管，通过合理布置管道，将井下积水迅速排出矿井。
4. 控制中心：集中监控和控制整个自动化排水系统，实时接收井下水位数据，发出控制指令，保障系统的正常运行。
四、工作流程1. 水位监测与数据传输：水位传感器安装在井下关键位置，实时监测井下水位，并将数据传输至控制中心。
2. 控制中心数据处理：控制中心接收到井下水位数据后，通过数据处理系统对数据进行分析和处理，判断井下是否需要排水。
3. 自动排水泵控制：根据控制中心的指令，自动排水泵站启动、停止和调节排水泵的工作，以控制井下水位在安全范围内。
4. 排水管道系统运行：排水泵将井下积水抽出，通过排水管道系统迅速排出矿井，确保井下保持良好的工作环境。
5. 故障报警与维护：系统设有故障报警装置，一旦发生故障，控制中心将及时收到报警信息，并派遣维护人员进行处理。
五、系统优势1. 提高矿井安全性：通过自动化排水系统，及时控制井下水位，防止水灾事故的发生，保障矿工生命安全。
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统引言概述：煤矿排水是煤矿生产中一个重要的环节。
传统的煤矿排水方式存在着人力劳动强度大、效率低下、安全风险高等问题。
为了提高煤矿排水的效率和安全性，煤矿井下自动化排水系统应运而生。
本文将从五个方面详细介绍煤矿井下自动化排水系统的优势和应用。
一、自动化排水系统的优势1.1 提高排水效率煤矿井下自动化排水系统采用先进的传感器技术，能够实时监测井下水位和水质情况，通过自动控制设备进行排水操作，大大提高了排水效率。
系统能够根据实际情况自动调节排水设备的工作状态，确保排水过程的稳定性和高效性。
1.2 降低人力劳动强度传统的煤矿排水方式需要大量的人力投入，工人需要长时间在井下进行排水作业，劳动强度大且存在一定的安全风险。
而自动化排水系统可以实现远程监控和操作，减少了人工干预的需求，降低了人力劳动强度，提高了工作安全性。
1.3 提升工作安全性煤矿井下存在着一系列的安全风险，如井下水位突然上升、水质变差等情况。
自动化排水系统通过实时监测和报警功能，能够及时发现异常情况并采取相应的措施，保障了工作人员的安全。
系统还可以远程控制设备，避免了人工操作带来的潜在危险。
二、自动化排水系统的应用2.1 井下水位监测自动化排水系统通过安装水位传感器，实时监测井下水位的变化情况。
一旦水位超过设定阈值，系统会自动启动排水设备，保持水位在安全范围内。
这种应用可以有效避免因水位过高导致的井下作业中断和安全事故的发生。
2.2 水质监测与处理自动化排水系统还可以通过水质传感器实时监测井下水质情况，如PH值、浊度等指标。
系统可以根据监测结果自动进行水质处理，确保排水的质量符合相关标准。
这种应用可以减少因水质问题引起的设备损坏和生产事故。
2.3 故障自诊断与维护自动化排水系统还具备故障自诊断和维护功能。
系统可以通过传感器检测设备运行状态，一旦出现异常，系统会自动发出报警信号并提供故障诊断信息。
这种应用可以提高设备的可靠性和维护效率，减少因设备故障引起的生产停工和维修成本。
矿井排水设计
第一部分矿井排水设备选型设计述1概2设计的原始资料开拓方式为立井，其井口标高为+12m，开采水平标高为-250m，正常涌水量为320m3/h；最大涌水量为650m3/h；持续时间60d。
矿水PH值为中性，重度为10003N/m3，水温为15℃。
该矿井属于低沼气矿井，年产量为120万吨。
3排水方案的确定在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。
集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。
当矿井较深时可采用分段排水。
涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。
因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。
在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水；两个水平同时开采时，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维护管理等因素，经过技术和经济比较后。
确定最合理的排水系统。
从给定的条件可知，该矿井只有一个开采水平，故可选用单水平开采方案的直接排水系统，只需要在井底车场副井附近设立中央泵房，就可将井底所有矿水集中排至地面。
4水泵的选型与计算根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。
工作水泵的能力应能在20h 内排除矿井24h 的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。
备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵和备用水泵的总能力，应能在20h 内排出矿井24h 的最大泳水量。
检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。
水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。
排水管路必须有工作和备用水管。
工作水管的能力应能配合工作水泵在20h 内排完24h 的正常涌水量。
工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h 内排出矿井24h 的最大涌水量。
4.1水泵必须排水能力计算正常涌水期hm q q Q z z B /3843202.12.120243=⨯===最大涌水期hm q q Q /7806502.12.120243m ax m ax m ax =⨯===式中 B Q ——工作水泵具备的总排水能力，3/m h ；m ax Q ——工作和备用水泵具备的总排水能力，3/m h；z q ——矿井正常涌水量，3/m h；maxq ————矿井最大涌水量，3/m h 。
煤矿井下主排水系统工艺流程及其自动控制系统设计_李亚哲
第5期 2011年5月工矿自动化Industry and M ine A uto matio nNo .5 M ay 2011 文章编号:1671-251X (2011)05-0015-04 DOI :CNKI :32-1627/TP .20110428.1723.004煤矿井下主排水系统工艺流程及其自动控制系统设计李亚哲(中煤科工集团常州自动化研究院,江苏常州 213015) 摘要:介绍了煤矿井下主排水系统的相关工艺流程,总结了煤矿井下主排水系统的特点,设计了一套煤矿井下主排水自动控制系统,详细介绍了该系统的组成和软件控制策略。
该系统通过井下控制主站的决策控制对排水设备的运行过程和运行状态进行自动控制与监测,使排水设备达到最佳工作状态;同时可根据峰谷分时电价、水仓水位及涌水量情况控制水泵的启停,从而达到有效节约能源、降低劳动强度、延长设备使用寿命的目的。
关键词:矿井排水;水泵;工艺流程;自动控制;传感器 中图分类号:TD636 文献标识码:B 网络出版时间:2011-04-2817:23 网络出版地址:http ://w w w .cnki .ne t /kcm s /detail /32.1627.TP .20110428.1723.004.htm lTechnical Process of Coal Mine M ain Drainage System and Desig n ofIts Automatic Control Sy stemLI Ya -zhe(Changzhou A utom ation Re sea rch Institute of China Coal Technolog y and EngineeringG roup Co rpo ration ,Changzhou 213015,China ) A bstract :The paper intro duced related technical pro cess o f coal mine main drainage system ,summarized characteristics o f coal mine main drainage sy stem ,designed autom atic control sy stem of coal mine main drainage ,and introduced composition and softw are contro l strategy of the sy stem in details .The system can control and m onito r operation pro cess and state of drainage devices autom atically w ith decisio n -making o f m ain contro l station to m ake drainage devices achieve the best w o rking condition .Meanw hile ,the sy stem can co ntrol start and sto p of w ater pump acco rding to TOU tariff ,w ater level of w ater sump and w ater inflo w condition to save energy effectively ,reduce labo r intensity and ex tend service life o f drainage devices .Key words :mine drainage ,w ater pum p ,technical pro cess ,automatic control ,senso r 收稿日期:2011-01-12基金项目:科技部科研院所技术开发研究专项资金项目(2008EG122185)作者简介:李亚哲(1980-),男,陕西渭南人,工程师,现主要从事煤矿自动化产品的研制工作,已发表文章2篇。
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统引言概述：随着科技的不断发展，煤矿行业也在不断探索自动化技术的应用。
其中，煤矿井下自动化排水系统的建设对于提高矿井安全生产和效率至关重要。
本文将从多个方面详细介绍煤矿井下自动化排水系统的相关内容。
一、系统概述1.1 系统组成：煤矿井下自动化排水系统主要由传感器、控制器、执行器和监控系统组成。
1.2 工作原理：传感器感知矿井内水位情况，控制器根据水位信号控制执行器进行排水操作，监控系统实时监测系统运行状态。
1.3 特点优势：自动化排水系统具有智能化、高效化、安全可靠等特点，可以提高排水效率，减少人力投入。
二、传感器应用2.1 水位传感器：用于监测矿井内水位情况，实时反馈给控制器。
2.2 流量传感器：可用于监测排水管道的流量情况，判断排水效果。
2.3 温度传感器：用于监测水温情况，防止水温过高影响排水系统正常运行。
三、控制器设计3.1 控制逻辑：控制器根据传感器反馈的水位信号，实现自动控制排水操作。
3.2 控制算法：控制器采用PID控制算法，根据实时水位情况调整排水量，保持矿井内水位在安全范围内。
3.3 远程控制：控制器支持远程监控和操作，方便矿井管理人员实时掌握排水系统运行情况。
四、执行器选择4.1 排水泵：作为排水系统的核心部件，排水泵应具有高效、耐用、低噪音等特点。
4.2 阀门：用于控制排水管道的通断，防止漏水情况发生。
4.3 水泵控制器：用于控制排水泵的启停和运行状态，保证排水系统的正常运行。
五、监控系统建设5.1 实时监测：监控系统可以实时监测矿井内水位、排水量等情况，及时发现问题并进行处理。
5.2 数据分析：监控系统可以对历史数据进行分析，为矿井管理人员提供决策支持。
5.3 报警功能：监控系统可以设定报警阈值，一旦超过设定数值即可自动报警，确保矿井安全运行。
总结：煤矿井下自动化排水系统的建设对于提高矿井生产效率、保障矿工安全具有重要意义。
通过合理设计传感器、控制器、执行器和监控系统，可以实现矿井排水系统的自动化运行，提高排水效率，减少事故发生的可能性，为煤矿行业的发展做出贡献。
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统煤矿井下自动化排水系统一、引言煤矿井下自动化排水系统是为了解决煤矿井下水位监测和排水控制的问题而设计的。
该系统旨在提高煤矿井下排水效率和安全性，减少人力投入，降低事故风险，保障矿工的安全和生产的连续性。
本文将详细介绍煤矿井下自动化排水系统的设计原理、功能模块和技术特点。
二、设计原理煤矿井下自动化排水系统的设计基于先进的传感器技术、通信技术和控制技术。
系统通过安装在井下的水位传感器实时监测井下水位情况，并将数据传输至地面控制中心。
地面控制中心根据接收到的数据，通过控制器对井下排水泵进行自动控制，从而实现对井下水位的监测和排水的自动化控制。
三、功能模块1. 井下水位监测模块：该模块主要由水位传感器组成，安装在煤矿井下的不同位置，用于实时监测井下水位情况。
传感器将监测到的数据通过信号传输装置发送至地面控制中心。
2. 地面控制中心模块：该模块由数据接收装置、控制器和人机界面组成。
数据接收装置接收来自井下的水位传感器的数据，并将其传输至控制器。
控制器根据接收到的数据进行逻辑判断和决策，控制井下排水泵的启停。
人机界面提供操作界面，使操作人员可以实时监控井下水位情况、控制排水泵的运行状态和查看历史数据。
3. 井下排水泵模块：该模块由排水泵和控制装置组成。
控制装置接收地面控制中心发出的指令，控制排水泵的启停、流量和压力等参数。
排水泵将井下积水抽出并排入井口，以维持井下水位在安全范围内。
四、技术特点1. 实时监测：煤矿井下自动化排水系统能够实时监测井下水位情况，及时掌握井下积水状况，保障矿工的安全。
2. 自动控制：系统通过地面控制中心对井下排水泵进行自动控制，无需人工干预，提高排水效率，减少人力投入。
3. 远程操作：地面控制中心可通过远程通信技术与井下自动化排水系统进行通信，实现远程监控和操作，方便操作人员对系统的管理和控制。
4. 数据存储与分析：系统可将井下水位监测数据进行存储和分析，形成历史数据，为矿山管理部门提供决策依据和事故分析。
2201工作面排水设计1煤矿工作面排水设计
2201工作面排水设计1煤矿工作面排水设计工作面排水设计在煤矿开采中具有重要意义，它主要是为了排除工作面地下水和采煤过程中产生的水分，以保证矿井的安全生产和工作面的正常运转。
本文将详细介绍2201工作面排水设计的相关内容。
首先，工作面排水设计需要针对具体的工作面情况，包括工作面的长度、宽度、采高、采煤方法等进行综合考虑。
根据矿井水文地质条件和采煤工艺要求，确定工作面排水的目标和要求，如排水能力、排水泵站的选址和配置等。
其次，进行工作面排水系统的设计。
一般而言，工作面排水系统包括井下系统和井上系统两部分。
井下系统主要包括排水巷道、排水井和排水管道。
排水巷道是连接采煤面和排水井的通道，需要确保足够的排水能力。
排水井是将井下的积水抽到地面的设施，井的位置和数量应尽量合理。
排水管道用于将井下积水输送到地面，管道的材质和直径需要根据井下水量和距离来确定。
井上系统主要包括排水泵站和相关设备，用于将井下排出的水排到矿井外部。
在具体的设计过程中，需要考虑以下几个因素：首先是工作面的地质条件，包括地下水位、水文地质类型、水文地质参数等。
这些参数可以通过地质勘探和水文地质调查来获取。
其次是采煤工艺和生产情况，包括采煤速度、回采率、采煤工艺等。
这些因素直接影响工作面的排水情况。
最后是排水系统的可靠性和经济性，需要综合考虑设备的选型、设施的布局和投资的成本等因素。
完成工作面排水设计后，需要进行系统的施工和调试。
在施工过程中，需要注意施工工艺和施工质量，确保工作面排水系统的正常运转。
在调试过程中，需要检查设备的性能和运行情况，并进行必要的调整和优化。
综上所述，2201工作面排水设计是煤矿开采中不可或缺的一部分，它对保证矿井的正常生产和工作面的安全运行起着重要作用。
在设计过程中，需要充分考虑工作面的地质条件、采煤工艺和排水系统的可靠性与经济性，以确保排水设计的有效性。
同时，在施工和调试过程中，需要严格按照设计方案进行操作，确保工作面排水系统的正常运行。
煤矿井下排水自动监控系统的设计
信 号为 标准 Ｒ ４ ５信 号 ， 输 速 率 为 ９６ ０ ｂ ｓ 传 Ｓ８ 传 ０ ／ ，
式 的情 况下 发生 故 障 ， 可 以 自动 转 换 为 现 场 手动 则
控 制模 式 以保 证安 全 ； 同时 ， 它也 可 以实现 在安 全生 产 指挥 调度 中心对 井下 排水 系统 泵房 的所 有设 备进 行 实 时监视 和控 制 ， 完 成数 据 的记 录 和 查 询 以及 并
寄存 器 、 制寄存 器 、 用 Ｓ Ａ 寄 存 器 ） Ｄ ０ ８ 控 通 ＲＭ 。Ｓ ２ ６ 内置 单路定 时／ 报警 中断 输 出 ， 报警 中断时 间最 长可
的工业 以太 网络 传送 至地 面 。 由于该 系统在 设计 时
化参 数 。Ｋ ６ Ｎ系统 中心站 下发 的初 始化 参 数保 存 Ｊ６
在 Ｅ Ｐ Ｏ 中， ＥＲ Ｍ 即使 掉 电也 不会 丢 失 。在 与 中 心站 的通 信线 路断 开 的情 况 下 ， 站 本 身仍 然 能 准确 无 分 误地 完成 监测 监控 任务 。
（） ３ 每个 泵房 ２ ４ ｈ都 需 要 人 员 值 守 ， 费 人力 浪
资源 ， 职工 的劳 动强 度过 高 。 （ ） 度 中 心无 法 及 时 了解 泵 房 准 确 情 况 ， ４调 存
．
２７ ．
２ １ 年第 １ 期 ０１ ０
在一 定 的安全 隐患 。
中州 煤 炭
总第 １０ ９ 期
安全 得不 到保 障 ， 重 者 可 能 造 成 重 大事 故 。常村 严
煤 矿 原有 的煤 矿 井 下排 水 系统 控 制 的 主 观性 过 强 ， 不能 满 足 当前 矿 井 现代 化 发 展 的要 求 ， 增 加 了煤 且 矿 的运 营成本 ， 在一 定 的安全 隐 患 ， 至严 重影 响 存 甚 到井 下泵 房 的技 术 管理 水 平 、 能降 耗 以及 安 全 生 节 产等 综合 水平 的提高 … 。 鉴 于 以上 情 况 ， 村 煤 矿对 井 下 排水 系统 进行 常 了 自动 化改造 ， 计 了一 种基 于单 片机处 理 的 、 据 设 根
煤矿井下消防、洒水设计规范(GB50383-2006).
1.0.7井下消防、洒水系统设计除应执行本规范外，尚应符合国家现行的有关标准的规定。
2术语、符号
2.1术语
2.1.1井下消防、洒水
特指用于矿井井下灭火、防尘、冲洗巷道、设备冷却及混凝土施工等用途的给水系统及其功能。
从地势高处的水池或水仓接管，利用几何高差把水送至用水点并提供资用水头的供水方式。
2.1.15动压供水
利用加压设备加压送水的供水方式。
2.1.16静水压力
洒水系统中充满不流动的水时，某管段或用水点的水压力。
2.1.17动水压力
洒水系统正常工作时用水点或管道中的压力。
2.1.18井下水源
在井下巷道或硐室中，通过钻孔取用深部岩层的地下水或收集、取用矿井井下涌水的供水水源。
普采喷雾泵站10h；
综采喷雾泵站8h；
综放喷雾泵站8h；
移架喷雾10h（普采工作面无此项）；
放顶煤喷雾8h（普采及综采无此项）；
装煤机喷雾12h；
溜煤眼喷雾12h。
2机掘工作面的洒水除尘用水量计算应符合下列规定：
1）掘进机喷雾及冷却用水量宜按机组或喷雾泵额定流量取值，但不得低于80L/min。在缺乏资料时可取80L/min。日工作时间按10h计算。
1）采煤机的内、外喷雾及冷却水总流量应按设备的设计流量计算。在缺乏有关资料时可参考附录A取值。在配备喷雾泵的情况下应按喷雾泵的额定流量计算。
2）支架喷雾、放顶煤喷雾、装煤机喷雾、溜煤眼喷雾的流量均宜按喷嘴的数量和单个喷嘴的流量计算。各计算参数的确定，应符合本规范第6.3.2条的规定。
3）无资料时各项用水的每日工作时间可取下列数值：
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统一、引言煤矿井下排水系统是煤矿生产中至关重要的一环，它的稳定运行对保障矿井安全生产起着重要作用。
然而，传统的人工操作排水系统存在效率低、安全隐患大等问题。
因此，本文将介绍一种煤矿井下自动化排水系统的方案，旨在提高排水效率、降低安全风险，实现煤矿生产的智能化和自动化。
二、系统概述煤矿井下自动化排水系统由以下几个主要组成部份构成：1. 传感器网络：通过在矿井各个关键位置安装压力传感器、液位传感器等传感器设备，实时监测矿井水位、压力等参数，将数据传输至控制中心。
2. 控制中心：负责接收传感器网络传输的数据，并根据预设的算法和逻辑进行数据处理和决策，控制排水设备的运行。
3. 排水设备：包括排水泵、管道系统等，根据控制中心的指令，自动调节排水泵的启停、流量等参数，实现矿井排水的自动化。
4. 数据存储与分析：将传感器网络采集到的数据进行存储，并进行数据分析，以便后续的优化和决策支持。
三、系统工作流程1. 传感器数据采集：传感器网络实时监测矿井水位、压力等参数，将数据传输至控制中心。
2. 数据处理与决策：控制中心接收传感器数据后，根据预设的算法和逻辑进行数据处理和决策。
例如，当矿井水位超过安全范围时，控制中心将发出指令启动排水泵。
3. 排水设备控制：根据控制中心的指令，排水设备自动调节排水泵的启停、流量等参数，实现矿井排水的自动化。
4. 数据存储与分析：系统将传感器网络采集到的数据进行存储，并进行数据分析，以便后续的优化和决策支持。
四、系统特点与优势1. 提高排水效率：自动化排水系统能够实时监测矿井水位、压力等参数，及时发现问题并采取相应措施，提高排水效率，减少矿井积水风险。
2. 降低安全风险：传统的人工操作排水系统存在操作人员安全隐患，而自动化排水系统能够减少人工干预，降低事故风险，保障矿工的安全。
3. 提升生产效率：自动化排水系统能够实现矿井排水的自动化控制，减少人工干预，提高生产效率，降低人力成本。
煤矿井下排水自动控制系统设计探讨
煤矿井下排水自动控制系统设计探讨摘要：煤炭开采工作往往伴随着井下涌水，如果涌水不能被及时排掉，不仅会影响到正常的煤炭开采工作，同时还会有重大的安全隐患。
因此煤矿进行必须实现自动化排水，这是确保安全的重要保障。
本文介绍了煤矿井下排水系统现状，对煤矿井下排水系统的自动化设计进行了简要分析，希望对相关研究领域提供借鉴经验。
关键词：井下排水；自动控制；系统对煤矿排水自动化控制系统是煤矿安全生产中极为重要的环节之一，要想保证煤矿作业的稳定发展，就必须做好井下排水系统工作，尤其必须根据矿井的实际情况进行设计和安装，这样才能保证煤矿排水工作更加可靠，同时能有效提升矿井排水效率，降低工人的平均劳动强度。
1我国煤矿井下排水系统现状纵观我国当前煤矿的发展实际，部分煤矿中已经具备了自动化的排水系统，但是大多数煤矿的矿井中还依然采用人工操作的方式进行排水，这种传统的排水方式已经不能满足现代化煤矿发展的需要。
无论是先进的自动排水系统还是传统人工进行排水，这两种方式都是把离心泵作为核心设备来对矿井中的积水进行抽排，但是人工操作的排水方式较为落后，对于水泵的启动和停止运转完全是由人工对水仓水位进行仔细观察和相关的工作经验来决定，而且反应时间较长，工作效率不高。
通常，煤矿井下的排水泵房中都有多个水泵，工作人员不能对开启水泵的数量合理把握，往往都是根据经验来确定。
自动化的排水系统能够大大提高矿井排水的安全性和工作效率。
现阶段，井下自动化排水主要有三种方式，即全自动模式、半自动模式和手动模式。
使用全自动模式系统需要对检测到的数据信息进行综合分析和考虑，从而对水泵的开启和停止进行有效把控;手动模式系统可以通过人工按动开关按钮来开启或停止水泵，而且在特殊情况下，还需要对水泵开启台数进行人工控制。
另外，在对水泵进行检修时，也需要在手动模式下完成。
2煤矿井下排水系统概述煤矿井下排水系统是煤矿六大主要系统之一，担负着将井下积水排出的重任，煤矿井下系统的高效稳定运行是保证煤矿安全运行的基础和前提。
煤矿井下排水系统设计
**煤矿井下排水系统设计一、设计原则和依据1、遵循《煤矿安全规程》、《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》、《煤炭工业矿井设计规范》和《煤炭工业小型矿井设计规范》以及其它有关规定；2、选用取得《煤矿矿用产品安全标志证书》的高效节能产品，安全可靠，技术先进，经济合理；3、井下主排水采用一级排水系统，在副井井底建立排水泵房，将矿井涌水直接排到地面，根据地测科提供的矿井最大涌水量Q m =55m3/h、正常涌水量Q z =45m3/h，敷设排水管路井筒的井口和井底标高H1=+225m、H2=-110m。
排水高度为335m。
二、排水泵站的能力确定1、最小排水能力计算（1）、正常涌水量时工作水泵最小排水能力：Q1 =24Q z/20=1。
2Q z=1.2*45 m3/h=54 m3/h（2）、最大涌水量时工作水泵最小排水能力：Q2 =24Q m/20=1。
2 Q m =1.2*55 m3/h=66 m3/h2、水泵扬程估算H=K(H p+H x)式中， H p 为排水高度, 且H p= H1- H2,H x为吸水高度, 估算一般取H x=5m,K 为管路损失系数,与井筒坡度有关:立井: K=1.1~1.15,斜井:当α<20。
.时, K=1.3~1.35,α=20.~30。
时, K=1.3~1.25,α>30。
时, K=1.25~1.2.** 煤矿为斜井，故K=1.3,H=K(H p+H x)=1.3*340=442m3、确定水泵台数N根据计算的Q1、Q2、H,查水泵样本选择水泵,并根据拟选水泵的主要技术参数，初步预计水泵的流量Q b=100m3/h，按《煤矿安全规程》第278条相关规定，计算出水泵房內工作水泵、备用水泵、检修水泵台数。
水泵站內水泵总台数N按下面两种情况计算。
(1)、正常涌水量时：N= n1+ n2+ n3式中，工作水泵台数n1= Q1/Q b, 且n1≥1，当n1不为整数时，其小数应进位到整数。
基于PLC的井下排水控制系统设计
摘要矿井下排水设备的正常运行对保障矿井正常安全生产起着相当重要的作用。
目前，国内大部分矿山排水系统仍旧使用继电器控制的常规手段，人为地进行检查。
这种检查和控制的手段因控制线路复杂，可靠性低，工作强度大已不能满足矿业开发的设备运行和要求。
本文设计的排水控制系统由PLC与PC监控的组合控制，这样它避免了常规继电器控制方法的短缺和限制，改进了运行的可靠性和稳定性。
这种系统具有较长工作寿命和维护方便的特性。
依据一些矿井的现实情况，本文首先选择和设计排水设备，然后设计了基于排水控制要求的自动控制系统。
本系统采用西门子S7-300系列PLC并具有自动，半自动和手动工作模式可供选择。
为了防止长期运行水泵和管道磨损严重及防止备用水泵和管道的电动机和电气设备长期闲置受潮或其他故障没有被发现，本系统设计了水泵及管道的自动轮换工作制。
又根据“避峰填谷”的原则和系统抗干扰的能力完善控制系统。
总而言之，PLC与PC机组合的自动排水系统的优点是传统继电器控制系统无法媲美的。
同时，该系统也改善了现有排水系统存在的不足。
因此，它对矿井安全、自动化生产具有相当重要的意义。
关键词排水系统，PLC，自动控制，抗干扰ABSTRACTThe normal use of drainage under mine well is very important Equipment for ensuring normal Production of mine well. At present, most drainage systems of all domestic mines well adopt conventional means of relay Controlling, inspected artificially .This kind means of inspection and control can’t meet the requirement of mining development for its complicated control circuit, low reliability of equipment running and great working intension. The automatism drainage system designed in this text combined control by PLC with stakeout by PC, so that it made up a variety of limitation and shortage of conventional means of relay controlling and improved running reliability and stability .This system has characteristics of long operating life-span and Convenient maintenanceAccording to actual conditions of some mine well, at first this text chose and designed equipments, then designed auto control part based on drainage Control request. This system adopts S7-300 PLC series produces by SIEMENS and has automatic, semiautomatic and manual working modes to choose. In order to prevent running water pumps and pipelines from wearing too badly and prevent electromotor and electric equipments of standby water pumps and pipelines from being affected with damp or their trouble not being found in time, water pumps and pipelines Of this system are controlled to run in turn automatically. According to the principle of "avoiding the peak to the valley" and the ability of anti-jamming to improve the control system.In conclusion, the automatism drainage system combining PLC with PC has Advantages that conventional system controlled by relay is unable to come up to. At the same time, this system has made up a variety of shortage of the automatism drainage system in existence. So it has very important meaning for secure automatic production of mine.Key Words drainage system, PLC, auto control, anti-jamming目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)1绪论 (4)1.1矿井下排水系统概况 (4)1.2国内外研究现状 (5)1.3本课题研究的主要内容及意义 (5)2井下排水控制系统介绍 (6)2.1功能设定 (6)2.2控制系统总体结构 (7)2.3统中的检测元件 (8)2.3.1 水位测量 (8)2.3.2 压力测量 (9)2.3.3 流量测量 (9)3井下排水控制系统设计 (10)3.1可编程控制技术 (10)3.1.1 可编程控制器的主要特点及功能 (10)3.1.2 可编程控制器的发展趋势 (11)3.1.3 PLC系统选型 (12)3.1.4 PLC控制系统的主要抗干扰措施 (13)3.2 PLC的软件设计 (15)3.2.1 操作方式的选择 (15)3.2.2 水泵及管路的自动轮换工作 (16)3.2.3 水泵启动过程的程序实现 (19)3.3监控画面设计 (30)结论....................................................... 错误!未定义书签。
煤矿井下排水监控系统设计研究
煤矿井下排水监控系统设计研究有限责任公司， 山西 晋 中 ０ ５ ０ ） ４ ４ ０ 摘 要： 以大 多数矿 井排水泵 的特 点和流行 的测控 技术为基础 ， 主要介绍 了一种针对煤矿 井下排水系统 的计算机监控 系统 ， 该系统基 于模 块化设计 ， 对水泵 的各项运行 参数进 行实时采集， 并根据这些数据对水 泵进 行启停控制 ， 实现故障 机组的 自动转 换功能 ， 日后矿井排水 系统 的 对 自动化管理有着重要 的参考价值 。 关键 词： 煤矿 ； 排水； 监控
量 的设 备运 行参 数需 要 记录 ， 工很 难做 到全 面详 尽 的监 控 ， 人 给设 备 的正 常运 转 以及故 障排 除 带来 了巨大 的不便 。 由此 可见 ， 计一 设
一
臣 —
种功 能 强大 、 全可 靠 的井下 排 水监控 系 统显 得尤 为 重要 ， 于排 安 对 水 系统 的安 全 、 监控 、 管理 有着 重 要的 意义 。 １ 煤 矿 井 下 主 排 水 系 统 的 控 制 方 案
动化 管 理 ， 该系 统主 要采 用 了传 感器 技术 、Ｌ Ｐ Ｃ控 制技 术 以及 以太 网技 术 等先 进技 术 。 该 系统 中 ， 在 水位 传 感器 和水 位 开关 主要 是通 过测 量 水仓 内水 位 的变 化 ， 而 实现 对主 水泵 的 开关 控制 ； 力传 进 压
该系 统主 要 由水 泵控 制装 置 以及 以太 网模块 构 成 。主 要优 势
煤矿 水 情综 合监 控平 台 主要 有 ３大功 能 ： 终端 数据 处 理 系统 、 主排 水 控制 系统 以及 地 面综 合监 控系 统 。 （） １数据 的采集 系统 主要 是 由数据采 集传 感器 和相 应的 信号传 输 设备 构成 。首先 ， 在开 采区 域进 行 全面 的传 感器 布 置 ， 这里 所 说 的布置 是建 立在 采掘 区 域地 址基 础上 的 。要在 项 板和 底 板处 设 置 压 力传 感器 ， 水沟 位置 设置 水位 及 流量 传感 器 ， 小 从而 对 相应 的水 情进 行 监控 。 将采 集来 的数 据进 行 融合 ， 利用 信 息融 合算 法 中 的神 经 网络 以及 Ｄ一 证 据 理论 两级 融 合算 法 进行 处 理 ， 而得 到 矿井 卜 ｓ 从 采 掘 区域 的相 关水面 信 息 。最后 通过 相 关的信 号 传输 设 备将 分析 得 到 的数据 传输 到地 面 的监 控 中心 ， 从而 形成 对采 掘 区域 的监 控 ， 通 常利 用 的数据 传输 系 统为 以太 网 。
矿业潜水泵强排水系统设计方案
矿业潜水泵强排水系统设计方案.docx本文关键词：设计方案，矿业，潜水泵，排水系统本文简介：摘要:潜水泵强排水系统区别于传统的离心泵排水系统，具有安装简单、运输方便、适应力强、不怕水淹等特点，它的存在，将抢险救灾事后处理方式，改为以事先预防、积极应对排水为主的方式。
即使在矿井发生透水事故时，井下也有足够时间来保证撤退人员安全。
充分体现了安全第一、预防为主、以人为本的安全理念，提高了矿井抗灾本文内容：摘要:潜水泵强排水系统区别于传统的离心泵排水系统，具有安装简单、运输方便、适应力强、不怕水淹等特点，它的存在，将抢险救灾事后处理方式，改为以事先预防、积极应对排水为主的方式。
即使在矿井发生透水事故时，井下也有足够时间来保证撤退人员安全。
充分体现了安全第一、预防为主、以人为本的安全理念，提高了矿井抗灾能力。
关键词:潜水泵;排水;设计;选择;效验山东XX面临的水灾威胁主要有分部在周围的小煤矿老空水、矿井底板灰岩水等。
另外，地面水库、河流水量非常丰富，也对矿井排水形成压力，被定为水文地质条件复杂的矿井。
现在矿井主排水泵房在400水平，两路32512排水管路通过钻孔直排地面，内、外环水仓容积7000m2，水仓入口处未设计沉淀池。
按照要求，必须设计潜水泵强排系统，以保证矿井及人员安全。
目前，华泰XX主采区在400水平，正常涌水量是255m3/h，最大涌水量是360m3/h，地面出水口标高203m，水仓底标高4045m。
水仓底距离地面出水口垂高6075m，环境水温25，地面降压站至400水仓距离斜长约3000m。
1潜水泵安装方式与地点11潜水泵安装布置方式潜水泵一般分为卧式布置、立式布置及斜式布置三种，不同的安装布置方式，对应不同的水泵选择，各有优缺点。
(1)立式布置可以节约井下安装空间，但对巷道高度有要求，必须在水仓底部施工吸水井，对水质的要求也较高，起吊、安装烦琐，维修不方便。
(2)斜式布置可以利用倾斜巷道将水泵放置在专用运输车上，用调度绞车松至水仓底湾处，简便省力、施工期短，不需要起吊设施。
矿井排水系统
矿井排水系统一、排水系统 1. 矿井排水方式矿井的排水方式有两种: 卧式水泵吸入式的排水方式和潜水泵排水的排水方式。
其中按卧式水泵的吸水方式，泵房的布置有吸入式和压入式两种装置。
目前，一般采用卧式水泵吸入式的排水方式。
1) 吸入式和压入式排水方式吸入式和压入式排水方式主要是因泵房布置上的差异，而带来各自的特点及适用范围。
压入式泵房布置上的特点是: 泵房低于水仓和大巷，水泵利用水仓自然水头进水，不需要灌水启动，并可避免泵壳内充气。
因此，便于自动控制和有利于延长水泵的寿命; 由于水泵低于水仓水位，无底阀，故水泵的效率较高，电耗较少。
但由于泵房低于水仓和大巷，泵房的适用条件稍差，积水不便排除，设备运输不便。
同时，泵房的通道、管子道、控制分水阀的通道等辅助巷道工程量较吸入式大。
所以，目前压入式排水方式采用不多。
只有当矿井排水设备选用高转数(300Or/min) 、高扬程、大流量的水泵时，由于这种泵的吸入性不能满足吸入式的要求，可采用压入式布置方式; 或当矿井排水泵吸程较低，不能适应水仓布置时，也可采用压入式。
吸入式是目前采用较多的一种排水方式。
除上述特定的条件外，一般均选用卧式水泵吸入式排水方式。
2）潜水泵排水潜水泵是一种将泵体潜入水中工作的水泵，并可在地面控制。
因此当遇到水患时，可在井下采用潜水泵排水，它具有水泵不受淹没的威胁，可延缓矿井被淹的时间，有利于进行排水抢救工作，安全性高的优点。
另外，潜水泵还有不需灌水启动、易于自动控制、系统和结构简单、维修量小、可靠性高和效率高等优点。
目前，潜水泵在我国矿井使用还很少，仅用作矿井被淹后的恢复抢救工作，作为矿井主排水设备，还缺少使用经验。
2. 矿井排水系统的设施与设备矿井排水的过程是: 矿井内的水经排水沟流到井底车场，汇入水仓。
水仓中的水，通过泵房中的水泵，经管子道，井筒中的水管排至地面。
下面分别对有关主要的设施及设备作以介绍。
1) 水仓水仓是井下排水系统的贮水巷道，同时还起着澄清污水的沉淀作用。
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**煤矿井下排水系统设计
一、设计原则和依据
1、遵循《煤矿安全规程》、《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》、《煤炭工业矿井设计规范》和《煤炭工业小型矿井设计规范》以及其它有关规定；
2、选用取得《煤矿矿用产品安全标志证书》的高效节能产品，安全可靠，技术先进，经济合理；
3、井下主排水采用一级排水系统，在副井井底建立排水泵房，将矿井涌水直接排到地面，根据地测科提供的矿井最大涌水量Q m =55m3/h、正常涌水量Q z =45m3/h，敷设排水管路井筒的井口和井底标高H1=+225m、H2=-110m。
排水高度为335m。
二、排水泵站的能力确定
1、最小排水能力计算
（1）、正常涌水量时工作水泵最小排水能力：Q1 =24Q z/20=1。
2Q z=1.2*45 m3/h=54 m3/h
（2）、最大涌水量时工作水泵最小排水能力：Q2 =24Q m/20=1。
2 Q m =1.2*55 m3/h=66 m3/h
2、水泵扬程估算
H=K(H p+H x)
式中， H p 为排水高度, 且H p= H1- H2,
H x为吸水高度, 估算一般取H x=5m,
K 为管路损失系数,与井筒坡度有关:
立井: K=1.1~1.15,
斜井:当α<20。
.时, K=1.3~1.35,
α=20.~30。
时, K=1.3~1.25,
α>30。
时, K=1.25~1.2.
** 煤矿为斜井，故K=1.3,
H=K(H p+H x)=1.3*340=442m
3、确定水泵台数N
根据计算的Q1、Q2、H,查水泵样本选择水泵,并根据拟选水泵的主要技术参数，初步预计水泵的流量Q b=100m3/h，按《煤矿安全规程》第278条相关规定，计算出水泵房內工作水泵、备用水泵、检修水泵台数。
水泵站內水泵总台数N按下面两种情况计算。
(1)、正常涌水量时：N= n1+ n2+ n3
式中，工作水泵台数n1= Q1/Q b, 且n1≥1，当n1不为整数时，其小数应进位到整数。
n1= Q1/Q b=54/100=0.54
备用水泵台数n2=0。
7 n1，且n2≥1，当n2不为整数时，其小数应进位到整数。
n2=0。
7n1=0.7*0.54=0.378
检修水泵台数n3=0。
25 n1，且n3≥1，当n3不为整数时，其小数应进位到整数。
n3=0。
25 n1=0.25*0.54=0.13
(2)、最大涌水量时，水泵工作台数n4= Q2/Q b，n4=
Q2/Q b=66/100=0.66
当n4≤ n1+ n2时，则N= n1+ n2+ n3，
当n4≥ n1+ n2时，则N= n4+ n3。
故N4=3
三、排水管路计算和管路布置
1、管路布置原则
（1）、根据《煤矿安全规程》第278条规定，井下排水管路应设工作管路和备用管路。
工作管路应能在20h内排出矿井24h正常涌水量，工作管路和备用管路应能在20h內排出矿井24h最大涌水量。
（2）、根据《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》要求，每台水泵均能经两条管路排水，排水管路在泵站內宜作环形布置。
（3）、管路和水泵的匹配，宜一管一泵；如果水泵需要并联工作，一趟管路宜并联2台水泵，即一管二泵，最多不宜超过一管三泵；有时为了控制管内水的流速，1台水泵也可并联二趟管路运行。
（4）、水文地质条件复杂、有突水危险的矿井，视情况在井筒及管子道预留安装排水管位置。
2、管径计算
d p=（Q/900πV ）1/2（m）,
式中: Q—流经管内流量（m3/h）。
一管一泵时Q=Q b，一管二
泵时Q=2Q b，以此类推
V—管內水流速度，一般排水管內V=1。
5~2。
2 m/s ,当d p>200 mm时，可适当增大，但不宜超过2。
5 m/s
d p1=18.8{100/(1.5-2.2)}1/2=154-126mm
3、管壁厚度计算
S1=0.5*15{[（800+0.4*36.72）/（800-1.3*36.72）]1/2-1}+0.15=0.45cm
根据计算的d p和S，选择标准无缝钢管。
排水管选用φ159*5mm无缝钢管2趟。
四、管路特性计算
单台泵对1趟159管路
依据排水管路特性曲线式Hz=340+0.0035Q2，在MD155-67*6 型泵性能曲线上作管路特性曲线，二者的交点即为水泵的工况点M：Q=100/H=375，η=63%
Pa(kw)
50
40
30
20
60
10
20
30
40
50
η(%)
70
80
6
2
4
(NPSH)r
(m)
60
80
40
H(m)
050100150200
50
40
30
20
10
060
Q
(L/s)
(m /h)
3
性 能 曲 线 图
五、计算电动机的容量：
电动机功率按照《煤矿井下排水设计技术规定》中关于“选择水泵电动机容量应以管路未淤积情况下的水泵轴功率为基础，并留有一定的富裕系数”的规定进行校核。
按一管一泵（n=1）运行时水泵工况点对应的Q、H、η计算：水泵的轴功率：N=QHr/102×3600η，
电动机的容量：N d’=KQHr/102×3600ηηm，
式中 K—电动机容量的富余系数，K=1。
1~1。
2，
ηm—傳动效率，直联取1，联轴节取1。
2，
r —矿井水的容重，一般r=1030 kg/m3。
依据上述方法算出电机轴功率：
Q=100m3/h，H=375m，η=63%，
P=100*375*1030/3600*102*0.98*0.63=170kw
选择YB355L1-2型防爆电动机，功率280kw，电压0.66kv，转数2950r/min。
电机容量富裕系数：f=280/170=1.6
所选电机满足要求。
六、配电与控制
为降低起动电流，水泵电机采用软启动起动方式，安装在与水泵房相邻的井下中央变电所内。
吉林省********煤矿
井下排水系统设计
**煤矿
2013年5月。