矿井排水系统的优化改造.pdf

2 夯战晨 舛l技 2 0 0 6 年 第4 期 矿井排水 系统的优化改造 淄矿集团光正公司 王树圣刘延军 吴龙泉 摘要针对排水效率低， 水仓容积不足， 用电峰谷分时的实际情况， 利用废弃巷道布置水泵的正压进水方式， 减小对水泵的 气蚀损坏， 提高排水效率， 保证了矿井的安全， 对类 ． 似条件的矿井有很好的实用价值。 关键词 正压排水 实践应用 优越性 1 问题提出 1 光正公司 一2 4 5 m水平中央泵房是矿井的主排水泵 房， 其排水量约占全矿井的4 ／ 5 。现在矿井生产已经全部进 入到下水平。自1 9 9 8年以来， 每年都对该水平中央泵房的 排水系统进行改造， 但矿井涌水量逐年增加， 现仍不能满足 矿井排水安全的需要。根据地面测水堰 lZ l 观测计算， 该水平 2 0 0 2年 一2 0 0 4年 最大涌水 量分别 为 1 2 0 0 ／ h 、 2 0 0 ， h 、 2 3 o o ／ h 、 2 0 0 5 年增加到 3 0 0 o re 3 ／ h以上。矿井涌水量剧增的 主要原因是井田上部范围有地方小煤井 8处， 经多年开采已 破坏了井田边界煤柱， 与井田上部边界采空区间接或直接相 透 ， 地表水和小煤井老空水全部溃入 一2 4 5 m水平 ， 大雨过 后， 矿井涌水量急剧增加。 2 一2 4 5 m水平原泵房装备水泵 8台， 型号为 2 0 0 D一6 5 7 型， 配用电机功率为 6 8 0 k W。经过近几年的改造， 更换了 3 0 0 D F 一6 5 6型水泵 4台， D M6 0 06 56型水泵 4台， 配用 电动机功率均为 8 5 0 k W。通过主、 副井井筒敷设管路6 排， 其 中 2 7 3 m m管路 2 排， ∞2 5 l n m管路 4排。由地面 3 5 W 变电 站通过副井井简敷设电缆两条； 水仓有效容积为 4 3 9 4 I n 3 ， 储 水能力明显不足。由于水仓及井底车场井巷关系复杂， 井底 车场周围为日 伪时期采空区， 无法进行扩容改造； 主、 副立井 井筒内间隙不足， 不能再敷设排水管路。2 O 0 4 年最大涌水期 间6台水泵连续运行4 o天， 达到了水泵的最高排水能力。 3 2 O D 5 年水量还要增加， 不能保证矿井安全需要， 更不 能避峰填谷、 节约电费， 降低生产成本。 2 方案的形成与实施 2 ． 1 新建辅助泵房和配电室 在井底车场南 5 0 m处新建辅助泵房和配电室， 安设四台 3 0 0 D F 一6 5 6型水泵 电动机功率为 8 5 o l ， 其中， 三台工 作泵， 一台备用泵， 设计最大排水能力为 1 8 0 0 m 3 ／ h ， 安装一个 与其配套的 6 k V高压配电室， 由地面 3 5 k V变电站 6 k V配电 室， 通过副井井筒增设一条 Y J 一32 4 o 瑚 高压铜芯电 缆， 作为新建辅助泵房的专用供电线路 ， 长度7 5 0 m ， 敷设至新 建配电室。另一路供电电缆由原来泵房引过来。在地面施 工两个钻f L , 2 6 m m ， 下 3 7 7 1 2 n m a 井壁钢管作为排水 管路。 2 ． 2 利用一3 2 0堵水工程建设辅助水仓 建筑挡水墙封堵旧巷道， 从挡水墙放水 口焊接大口径管 路与泵房吸水管连接， 正压进水作为辅助水仓， 具体作法是 1 挡水墙位置在 一 2 4 5 m水平南大巷 新建辅助泵房以 南 4 3 0 m处 。挡水墙底部设两条放水管 璐2 0 岫 与挡水墙 主体浇筑成一体 ， 挡水墙设计压力 0 ． 2 M P a ； 封堵 旧巷 道 2 0 0 0 m 包括部分采空区 ， 辅助水仓容量可达 1 2 X 0 m 3 ， 水头 高度 1 0 m 。建挡水墙 2 道。 2 由挡水墙放水管 口焊接两排 蝴2 0 勰m m钢管， 其中 一 排作为备用应急放水管接至原中央泵房水仓口， 长度 1 2 0 m ； 另一排连接泵房吸水管作为泵房进水管路， 长度 4 3 0 m， 管路吸 水设计流速 1 ． 2 1 1 1 1 8 ， 设计流量 2 1 6 0 m ／ h 。 下转第 4 页 3 预防措施 3 ． 1 对已施工的巷道坚持以防为主的原则 加强巷道巡查次数， 分轻重缓急进行计划修复。建立健 全巷道巡查制度， 对主干巷道定期进行检查， 建立巡查记录台 账。 3 ． 2 对未施工的巷道 1 加强巷道矿压显现研究， 找出规律， 确定合理的巷道 支护方式。 2 加强巷道施工中对巷道的安全质量管理 ， 实行责任保 修制。 3 在巷道施工中认真做好地质资料的收集， 及时采取有 针对性的支护措施。 4 在支护设计时， 应根据巷道性质及服务年限合理增加 支护强度系数。 作者简介高庆洋男， 1 9 7 3 年出生， 1 9 9 4 年毕业于江西省煤 炭工业学校、 采煤专业。1 9 9 6 2 O 0 0 年于山东科技大学采矿工 程系函授学习。一直从事煤炭生产技术管理工作， 现在枣矿 集团甘霖实业公司从事安全管理技术工作。 维普资讯 4 童戚茬 舛技 2 0 0 6 年 第4 期 的4 1 0 1 工作面， 两面在不增加新的搬迁的情况下， 共采出煤炭 1 2 5 ． 6 万 t 。 2 烟潍一级公路横贯井田中央， 对烟潍公路保护煤柱进 行重新核算后， 论证布置了 1 2 0 9 工作面， 该面回采完后， 通过 地表岩移观测站观测， 没有对烟潍路造成影响。论证布置了 1 2 1 1 工作面， 该面倾斜长 4 5 m ， 1 2 1 1 工作面回采完毕后， 烟潍路 下沉了2 0 r m l ， 没有造成大的影响， 路南建筑物未出现裂缝， 实 现了安全生产。两面共采出煤炭6 8 ． 6 万 t 。 3 煤柱的合理留设。2 4 0 8 工作面位于四采轨道下部东 翼， 设计面宽 1 2 3 m， 走向长度 1 8 0 0 m， 工作面地表位置西为二 层住宅楼。 工作面下顺南 8 0 m为工程处土建工区办公楼大院。 因土建工区位于工作面走向方向中部， 如果对办公楼进行保 护， 2 4 0 8 工作面将压煤 3 4 ． 6 万 t 。根据岩移观测资料分析预 计， 在土建工区北围墙以北 25 5 0 m处为最大倾斜。预计倾 斜值为9 ． 6 m m ／ m ， 围墙北 25m以内， 预计最大曲率为O ． 1 ， 将对 土建工区造成一定破坏。针对这种情况， 经过论证分析决定 不对其进行保护， 选定以烟潍路南侧为保护边界， 以下山移动 角6 埘 算保护煤柱， 确定烟潍路南侧向北 2 3 4 m为 2 4 0 8 工作 面下顺槽。2 4 0 8 工作面回采结束， 多采出煤炭3 0多万 t 。 4 4 1 1 1 工作面停采线处延。4 1 1 1 工作面位于付井工广 西面， 设计停采线位于 7 8 6 m处， 通过岩移资料进行分析预计， 若停采线外延会对工广内大临建筑物造成轻微破坏。经过分 析论证决定将 4 1 1 1 工作面停采线外延 9 0 m ， 在不增加掘进投 入的情况下， 多采出煤炭 7 万多 t 。 5 经过对各类煤柱进行重新核算后， 对多个工作面的设 计和停采线的位置进行了修改调整， 延长扩大了这些工作面 的长度、 宽度， 多采出煤炭近2 0 0 万 t 。 4 取得 的经济效益 用粱家矿实测参数所计算的村庄保护煤柱及建筑物保护 煤柱 比由设计院提供参数计算出的村庄及建筑物保护煤柱可 解放储量 1 5 ％左右， 延长了矿井服务年限， 提高了资源回收 率 ， 截止2 0 1 5 年末， 共增加可采出煤量 3 5 7 ． 8 万 t ， 取得了巨大 的经济效益。 此外， 在塌陷地征用、 赔偿和指导“ 三下” 采煤工作中， 取 得了有利的证据， 节约了大量的资金， 在今后的生产和建设 中， 其应用前景更加广阔。 上接第2页 2 ． 3 改造流水路线 汇聚各处涌水 为了 保证辅助泵房水源充足， 通过扩修报废巷道。 将各处 涌水汇集到辅助 水仓。辅 助水 仓 内预计 最大涌水 量为 1 8 20m 3 ／ h ， 平均涌水量为 1 4 6 0 ／ h 。采取以下措施 1 一 3 2 0 m水平排水系统已于 1 9 9 8 年报废， 已建 l 1 道挡 水墙与 一 4 3 0 m水平隔离， 该水平积水充满采空区后。 涌水流人 辅助水仓， 然后通过新建挡水墙和放水管流人新建辅助泵房 吸水管， 最大涌水量 7 8 2 r n 3 ／ h 。 2 一1 6 0 m水平上方矿柱已被多个地方小煤矿破坏， 上方 老空水最大涌水量 3 5 4 m 3 ／ h 。 平均涌水量2 8 0 ． 2 m 3 ／ h ， 是矿井涌 水主要水源之一。在 一 1 6 0 m水平扩修报废巷道 4 8 0 r n ， 将该水 平涌水全部汇集到新建辅助水仓。 3 安全及效益的分析 3 ． 1 减少排水高度 节约排水电费 1 原从 一1 6 0 m水平流入 一4 3 0 m水平 的平均涌水量 2 8 0 ． 2 m ] ／ h ， 改造流水路线后流入一2 4 5 m水平， 减少排水高度 1 8 5 m， 按 0 ． 4／ k wh ， 每 l O O m扬程 电耗 0 ． 4 r n 3 实测数 据 计算， 每年节约排水电费 7 2 ． 7 万元。 2 由于减少排水高度， 提高了水泵的运行效率， 按每天 开泵 4 8 h 计算， 年平均节约电费 1 6万元。 3 由于泵房形成正压进水， 减小了泵的气蚀损坏， 每年 平均可节约水泵维修费用 4 万元。 3 ． 2 利用峰谷分时电价政策加大避峰填各力度 在增加 一 2 4 5 m水平排水能力和水仓容量后， 可有效地利 用分时电价政策避峰填谷， 节约电费支出。 本矿平均电价约 O ． 4 元／ k W h ， 峰段与平段、 谷段与平段差 价均为O ． 2 2 元／ k W h 。按该 一2 4 5 m水平平均涌水量 1 4 6 0 m 3 ／ h ， 排水高度 3 6 5 m 。 峰段时间 8 h 开泵改为平段时间 8 h ， 节约电 费0 ． 2 2 Y r ／ k Wh ， 每 l O O m扬程电耗 0 ． 4 k W h ／ m 3 计算， 每年节约 排水电费 1 3 6 ． 9 万元。 3 ． 3 利用原堵水工程优化改造节约工程建设投资 按 煤矿安全规程 第百八十条规定， 一 2 4 5 m按涌水量 1 8 0 0 m 3 ／ h 预计， 需建设容量为 5 0 0 1 1 1 3 的水仓， 以及相应的泵 房、 配电、 排水工程。建设容量为 9 6 0 0 1 1 1 3的水仓， 需要掘出 6 m z 巷道 1 6 0 0 m ， 并建设相关的水仓斜巷、 联络巷、 泄水道等工 程 ， 断面4 巷道 l O O m， 共需掘出柏 ， 两者共 l O 0 0 0 m 。按 现价 2 2 6 元／ m 3 计算。 l O 0 0 0 m 3 掘进工程量共需资金 2 2 6 万元。 通过对原堵水系统扩容优化改造， 利用了原 一3 2 0堵水工程， 仅建设一道堵水墙， 一条∞ ． 8 2 m的管路， 投资4 1 ． 2 7 万元即可 实现， 可以节约资金 1 8 4 ． 7 3万元， 并可缩短一年建设工期， 同 时解决了矿井因受古采空影响， 不能在井底车场布置水仓工 程的难题。 3 ． 4 提升了矿井安全水平 一 2 4 5 m水平是矿井主水平， 有连接各生产水平的井底车 场和中央泵房、 中央水仓 ， 设有集中供电、 配电系统， 它是整个 矿井的咽喉和枢纽， 耍确保矿井的安全首先要保证井底车场 所有系统的安全和可靠。 通过 一 2 4 5 m的排水系统的优化改 造， 使辅助泵房又增加 1 8 3 m 3 ／ h的综合排水能力。全部启动 水泵的时间不足 5 m i n ， 基本排除了矿井上部 8 处小煤井突然 来水的隐患， 确保了一 2 4 5 m水平的安全。 提升了整个矿井的安 全水平。 4 结论 自2 O O 5 年7月 1 5日正式运行以来。 取得了显著效果， 通 过对水泵的测试， 每台水泵排水能力都大于额定排水量的 5 ％。g t - I- 算 ， 可节约井巷工程费用 1 8 4 ． 73 万元， 每年还可以 节约各种费用 2 2 9 ． 6 0 万元， 提升了矿井的安全水平， 也为煤矿 节约能源找到了一条新途径。 维普资讯