導(dǎo)語：煤礦井下排水系統(tǒng)優(yōu)化方案一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：和善礦與周邊礦井資源整合，井筒多而分散、充水水源多、資源開采復(fù)雜而無序。為有效防止和善礦井水害的隱患，提出三個(gè)主排水改造方案，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終決定選用以更換3臺MD450-60Y×7排水泵，并利用現(xiàn)有2趟D273×8排水管路的方案。

關(guān)鍵詞：資源整合；礦井水隱患；排水方案；優(yōu)缺點(diǎn)

1礦井基本情況

山西汾西正新煤焦有限責(zé)任公司和善煤礦由原山西沁源和達(dá)煤業(yè)有限公司、原沁源善樸煤炭有限公司、原沁源花坡煤炭有限公司及空白資源實(shí)施兼并重組資源整合而成，面積12.6482km2，批采1-11#煤層，批采標(biāo)高由+1570~+1060m。生產(chǎn)規(guī)模為180萬t/年。該礦井采用斜井開拓方式，井筒有主斜井、副斜井、回風(fēng)立井、進(jìn)風(fēng)行人斜井和回風(fēng)斜井。開采水平為一個(gè)主水平、兩個(gè)輔助水平開采全井田。1#煤層劃分為1-1、1-2兩個(gè)采區(qū)，6#煤層劃分為6-1、6-2、6-3三個(gè)采區(qū)，主水平包括9-1采區(qū)、9-2采區(qū)、9-3采區(qū)。礦井采用傾斜長壁采煤方法，后退式回采，一次采全高，垮落法管理頂板。

2礦井儲水情況

2.1充水水源

2.1.1地表水井田地表河流屬黃河流域汾河水系和沁河水系，主井、副井、風(fēng)井井口標(biāo)高都位于山包上[1]。2.1.2頂板充水含水層對1#煤層頂板山西組及下石盒子組砂巖含水層富水性一般較弱，易于疏干。9+10、10下、11#煤層頂板直接充水含水層主要為太原組K4、K3、K2灰?guī)r巖溶裂隙含水巖組，整個(gè)含水層巖溶裂隙發(fā)育不均勻。不排除局部K2-K4等灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育，局部富水性大，可對下組各煤層開采造成充水影響。2.1.3底板充水含水層除1#煤層外，其他煤層底板標(biāo)高部分地段低于奧灰水位標(biāo)高，均屬局部奧灰水帶壓開采。井田內(nèi)6、9+10、10下、11#煤層奧灰水帶壓開采最大突水系數(shù)均小于底板受構(gòu)造破壞塊段臨界突水系數(shù)（0.06MPa/m）。正常情況下，發(fā)生奧灰水突水的可能性小，但在斷裂構(gòu)造附近存在發(fā)生突水的可能。2.1.4煤礦及周邊老窯、老采空區(qū)分布情況據(jù)2020年12月《山西汾西礦業(yè)集團(tuán)正新煤焦有限責(zé)任公司和善煤礦建礦地質(zhì)報(bào)告》資料：井田內(nèi)及鄰近區(qū)域存在有廢棄老窯18座，井筒共計(jì)46個(gè)（見圖1）。目前井田內(nèi)1#煤層分布有11處采空積水區(qū)及1處老空積水區(qū)，積水面積約468600m2，積水量95600m3；9+10、11#煤層只在井田西部地段開采，分別有1處和3處采空積水區(qū)，其中9+10#煤層積水面積98200m2，積水量20000m3，11#煤層積水面積69400m2，積水量約14200m3。采空區(qū)積水范圍較清楚，對采空區(qū)的積水位置、積水范圍和積水量均能夠預(yù)測。

2.2礦井排水現(xiàn)狀

在主斜井井底車場附近設(shè)井下主排水泵房，擔(dān)負(fù)礦井全部排水任務(wù)，由井下主排水泵房排水設(shè)備將井下涌水排至地面礦井水處理站。井下中央水泵房采用主排三臺MD280-65×6型離心水泵，水泵配560kW、10kV、1480r/min隔爆電機(jī)。主斜井井筒、管子道及水泵房敷設(shè)兩趟D273×8mm無縫鋼管，總長2000m，單泵工況流量283.7m3/min，正常涌水時(shí)1臺泵運(yùn)行，排水時(shí)間13.54h，最大涌水時(shí)2臺運(yùn)行，排水時(shí)間22.76h。因此，主排水系統(tǒng)在礦井最大涌水時(shí)能力不足，不能滿足20h排出24h涌水的規(guī)定，主排水系統(tǒng)急需擴(kuò)能改造。

3井下排水系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1優(yōu)化井下排水系統(tǒng)的必要性

根據(jù)礦井涌水量實(shí)際觀測數(shù)據(jù)，礦井的正常涌水量及最大涌水量一直變化不大，直至2021年10月的強(qiáng)降水對礦井涌水量影響非常明顯，礦井最大涌水量較往年增大了好幾倍。在礦井最大涌水量激增且持續(xù)時(shí)間較長的情況下，現(xiàn)有的排水系統(tǒng)滿負(fù)荷工作能勉強(qiáng)維持。局部地段積水漫至軌道，影響礦井輔助運(yùn)輸及行人通行的效率。鑒于目前礦井排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及應(yīng)對礦井災(zāi)變的能力，有必要盡快對排水系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化，并加以實(shí)施。

3.2主排水系統(tǒng)改造方案

3.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)正常涌水量Q=160m3/h（包括消防灑水、黃泥灌漿析水等工藝用水）；最大涌水量Qmax=538m3/h；主排水泵房水平標(biāo)高為+1175m；主斜井井口標(biāo)高為+1492m；礦井水處理站標(biāo)高為+1492.7m；排水管路總長度取2500m；排水管路路徑：經(jīng)主斜井排至地面礦井水處理站。3.2.2主排水系統(tǒng)改造方案根據(jù)礦井現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)篩選出適合本礦井3個(gè)排水系統(tǒng)改造方案。方案一：在現(xiàn)有主排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一臺MD280-65×6排泵和一趟D273×8排水管路，雖然需擴(kuò)建泵房增加吸水井，需增加一套配電開關(guān)，工期較長，但能利用現(xiàn)有設(shè)備，并且不影響現(xiàn)排水系統(tǒng)運(yùn)行，不影響礦井正常生產(chǎn)，排水能力較大，設(shè)備總投資低。方案二：將現(xiàn)有3臺MD280-65×6排水泵更換為能力更大的3臺MD450-60Y×6排水泵，2趟D273×8排水管路更換為2趟D325×9管路。該方案雖然能利用現(xiàn)有泵房，不擴(kuò)建，礦建費(fèi)用低，設(shè)備少，系統(tǒng)簡單，但需拆除現(xiàn)有設(shè)備及管路進(jìn)行更換，影響排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，設(shè)備總投資高，原設(shè)備基礎(chǔ)與更換設(shè)備不匹配，需要改造，且換大泵后設(shè)備間距小，水泵配電開關(guān)容量小，需更換。方案三（推薦）：將現(xiàn)有3臺MD280-65×6排水泵更換為能力更大的3臺MD450-60Y×7排水泵，繼續(xù)利用現(xiàn)有2趟D273×8排水管路。該方案雖然能利用現(xiàn)有泵房，不擴(kuò)建，礦建費(fèi)用低，設(shè)備少，系統(tǒng)簡單，前期投資少，工期短。但整個(gè)系統(tǒng)的管阻大、能耗高，舊管期，水泵未在高效區(qū)運(yùn)行，整體運(yùn)行成本最高。并且需拆除現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行更換，原設(shè)備基礎(chǔ)需要改造，設(shè)備間距變小，水泵配電開關(guān)容量小，需更換。

3.3三種方案比選

根據(jù)上述的方案綜合比較分析如表1，最終確定推薦方案三。根據(jù)表1的方案綜合比較分析確定推薦方案三，即將現(xiàn)有3臺MD280-65×6排水泵更換為能力更大的3臺MD450-60Y×7排水泵，繼續(xù)利用現(xiàn)有2趟D273×8排水管路。配套YBX-4800kW、10kV、1480r/min礦用防爆電動機(jī)，正常涌水時(shí)1臺工作，1臺備用，1臺檢修，最大涌水時(shí)3臺工作。正常涌水量時(shí)排水時(shí)間為10.15h，最大涌水量時(shí)的排水時(shí)間為17.06h。

3.4方案三排水設(shè)備選型計(jì)算

3.4.1排水設(shè)備所必須的排水能力正常涌水時(shí)Q1=1.2，Q=192m3/h；最大涌水時(shí)Q2=1.2，Qmax=645.6m3/h。揚(yáng)程：Ht=Ha+Hs+Hj=327.7m。式中，Hs為吸水高度，取Hs=5m；Hj礦井水處理站附加揚(yáng)程，取Hj=5m。3.4.2水泵運(yùn)行工況點(diǎn)求取特性方程：①新管時(shí)H1'=Ht+R1Q2=327.7+4.4118×10-4Q2m。②舊管時(shí)H2'=Ht+R2Q2=327.7+7.5001×10-4Q2m。根據(jù)管路特性曲線和水泵性能曲線求得工況點(diǎn)參數(shù)：①新管：流量為455.16m3/h，揚(yáng)程H1為419.1m，效率圖1小窯分布圖η為0.8%，理論最大吸水高度Hs為5.19m。②舊管：流量為378.36m3/h，揚(yáng)程H1為435.07m，效率η為0.77%，理論最大吸水高度Hs為5.67m。3.4.3電動機(jī)容量計(jì)算電動機(jī)軸功率如公式（1）：選取電動機(jī)容量Ne=kN?/ηc=758.03kW，式中傳動效率ηc取0.98、富裕系數(shù)k取1.1、礦井水容重γ0=1040kg/m3。設(shè)計(jì)選用水泵配套YBX-4800kW、10kV、1480r/min隔爆電機(jī)能夠滿足要求。3.4.4排水能力計(jì)算正常涌水時(shí)1臺泵工作，按結(jié)垢后計(jì)算每天排水時(shí)間T1=24Q/n1Q2=10.15h；最大涌水時(shí)3臺泵工作，按結(jié)垢后計(jì)算每天排水時(shí)間T2=24Qmax/n2Q2=17.06h。經(jīng)驗(yàn)算，將現(xiàn)有3臺MD280-65×6泵更換為3臺MD450-60Y×7泵，繼續(xù)利用現(xiàn)有2趟D273×8排水管路的方案，能夠滿足礦井排水要求。

4結(jié)語

鑒于本礦井水文地質(zhì)條件，并參照目前實(shí)際涌水量情況，經(jīng)校核，提出了排水系統(tǒng)優(yōu)化方案：主排水系統(tǒng)將現(xiàn)有3臺MD280-65×6排水泵更換為能力更大的3臺MD450-60Y×7排水泵，繼續(xù)利用現(xiàn)有2趟D273×8排水管路。煤泥水建議從源頭上進(jìn)行治理，在工作面順槽及中央水倉的沉淀池設(shè)置煤泥水分離設(shè)備，增強(qiáng)排水系統(tǒng)的排水能力。

參考文獻(xiàn)

[1]徐康,韓秀林,盛慧.高家堡礦井井下排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比選[J].山東煤炭科技,2013(1):108-109.

作者：耿景磊 單位：山西汾西礦業(yè)集團(tuán)發(fā)展規(guī)劃部