改扩建矿井排水系统改造设计研究

【摘要】矿井改扩建后涌水量增大，原有排水系统不能满足矿井排水需求，需要对现有排水系统进行改造，同时根据《煤矿防治水规定》和《煤矿安全规程》的要求，需新增潜水泵排水系统。设计既要考虑改扩建后实际排水需求，也要顾及原系统矿建、既有设备、管路的利用情况，本项目的设计方法可以为其他同类项目的建设提供相关借鉴经验。

【关键词】煤矿；排水系统；改造

引言

本矿井在+1290m水平井底车场设置有主排水泵房，安装有3台MD155－67×7型水泵，每台水泵配YB2型2极、10kV、355kW矿用防爆电动机，排水管路为2排D219×7无缝钢管，管路沿副斜井敷设，将井下涌水排至地面+1709m水平，排水总垂高429m。改扩建后矿井正常涌水量为200m3/h，最大涌水量为240m3/h，改扩建后原安装的3台水泵及配套的排水管路已不能满足矿井排水要求，需重新设计矿井主排水系统。本次改扩建增加21采区，设计在21采区下部+1200m水平设采区排水泵房，排水管路沿21采区运输下山敷设，将采区涌水排至+1350m水平运输大巷后沿回风上山敷设至井底+1290m水平主排水泵房水仓，通过主排水泵房排至地面。采区正常涌水量为120m3/h，最大涌水量为200m3/h，排水垂高为150m。以上涌水量均已考虑灌浆、洒水量。根据《煤矿防治水规定》和《煤矿安全规程》相关规定，本矿井属于水文地质条件复杂矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。根据本矿井的实际情况，设计在本矿主排水泵房水仓附近设置潜水电泵排水系统。

1主排水设备方案比选

根据改扩建后矿井涌水量和所需排水高度及排水管路总长度，经优化计算，选出了适合本矿井的排水设备方案3个，其技术经济参数如表1所示.从表1中可以看出，方案3所选排水系统设备，水泵运行工况效率较低，年电耗高，基建投资大，年综合营运费用也较高，故设计不予推荐；方案2所选排水系统设备，电动机容量较小，水泵台数多，虽然年电耗低，投资低，但主排水泵房改造时间需加长，矿建施工不方便，故设计也不予推荐；方案1投资略高于方案2但泵房改造相对于方案2简单，所以设计推荐方案1作为本矿井主排水系统设备方案，方案1保留已安装的2排DN200排水管路同时新增1排DN250排水管路。

2主排水推荐方案选型计算

根据主排水设备方案比选结果，本矿井+1290m水平主排水泵房设备选用3台MD280-65×7(P)型矿用耐磨离心式水泵,水泵采用自平衡型结构，每台水泵配1台YB2系列4极、10kV、630kW矿用隔爆型电动机。正常涌水期1台工作，1台备用，1台检修，最大涌水期2台工作。结合水泵流量特性曲线，矿井主排水设备运行工况如表2所示。本矿井主排水管路利用已有的2排D219×7无缝钢管，新增1排D273×10无缝钢管，管路分段选择壁厚。排水管路由+1290m水平主排水泵房→管子道→副斜井井筒敷设至地面。正常涌水期1泵2管（2排DN200）或1泵1管（1排DN250）运行，最大涌水期2泵3管运行。在矿井正常涌水期和最大涌水期的日排水时间均小于20h，设备排水能力满足要求。主排水泵房附属设备设计选用MZ941H-64型矿用隔爆电动闸阀，实现水泵房自动化控制；为了节约能源，设计选用ZPB-G型高压气液两用射流装置，使水泵实现无底阀运行，井下洒水或压气管路作为射流泵能源；配置PZI-500型配水闸阀，配水闸阀直径按照现行《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》第4.4.8条的规定计算选取。为了减小水锤对排水系统的危害，设计选用JD745X-64-C型多功能水泵控制阀，其压力等级大于水泵零流量时的压力值，具有截止、止回、消除水锤等功能。

3采区排水设备选型

根据采区排水流量及排水高度，本采区排水设备选用3台MD280-65×3（P）型矿用耐磨离心式水泵，水泵采用自平衡型结构，每台水泵配1台YB2型、4极、10kV、280kW隔爆电动机。正常涌水期1台工作，1台备用，1台检修，最大涌水期2台工作。排水管路选用2排D273×7焊接钢管，正常涌水期1趟工作，1排备用，最大涌水期2趟工作。排水管路由+1200m水平主排水泵房→21采区运输下山→+1350水平运输石门→回风上山及联络巷敷设至+1290m水平主排水泵房水仓。

4抗灾排水设备选型

根据本矿井的实际情况，设计在主排水泵房附近设置潜水电泵排水系统。潜水电泵设置在+1290m水平主排水泵房水仓附近，设备选用1台BQ275-498/13-630/W-S型潜水泵，配1台4极、10kV、630kW隔爆潜水电机，排水管路选用1排D273×10无缝钢管。

5结语

改扩建矿井排水系统改造既要考虑新增实际排水需求，又要顾及原系统矿建、既有设备、管路的利用情况，本矿井设计改造后的排水系统只需将原有泵房设备基础改造，新增1排排水管路即可满足涌水量增大后的排水需求，降低了矿建投资；考虑采区排水泵房设备可以与主排水泵房设备统一备品备件，采取排水设备在型号上尽量与主排水设备统一。本项目的设计方法可以为其他同类项目的建设提供相关借鉴经验。

【参考文献】

［1］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程［S］.北京：煤炭工业出版社，2011.

［2］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定［S］.北京：煤炭工业出版社，2009.