岳城煤矿井下排水系统优化改造研究.pdf

2020 年第 8 期2020 年 8 月 图 1改造前排水系统运转方式 随着矿井生产能力的提高、生产安全要求和国家 对生态环境治理能力要求的提高，井下工作面涌水问 题成为煤矿生产过程中解决的重点问题之一[1]。岳城煤 矿对原有的井下排水系统进行改造，以达到降低生产 能源损耗、提高生产安全效率和生产能力的目的。同 时，通过对井下排水系统的改造能够实现煤泥充分沉 淀，满足生态环境治理要求。 1研究背景 岳城煤矿生产能力为 1.5伊106t/a，目前开采 3煤 层，3煤层直接含水层为顶板导水裂隙带沟通的含水 层，单位涌水量为 0.004 L/s m，矿井预测正常涌水量 33.75 m3/h，最大涌水量 38 m3/h。岳城煤矿井下排水系 统采用单水平开采直接排水系统接力排水。在主斜井井 底附近布置有中央水泵房，主、副水仓，水仓总容量为 516 m3，符合相关规定要求。 岳城煤矿改造前的井下排水系统网络构成较为简 单，主要由 1 个中央水仓、3 个盘区水仓 （ 其中，东辅 巷水仓没有长时间投运 ） 以及管路构成。改造前排水系 统运转方式如图 1 所示。 收稿日期2020-03-12 作者简介王永刚，1985年生，男，山西长子人，2015年毕业于太 原理工大学采矿工程专业，工程师。 岳城煤矿井下排水系统优化改造研究 王永刚 （ 晋城市无烟煤矿业集团沁秀煤业岳城煤矿，山西 沁水 048205 ） 摘要 为了提高岳城煤矿井下生产效率，减少井下排水系统能源损耗，结合岳城煤矿井下排水系统具体情况，改造 排水系统运转方式。通过在工作面设置大型沉淀池，再排向中央水仓上井，实现井下排水系统的优化，提高井下排水效率。 关键词 岳城煤矿；井下排水系统；优化改造 中图分类号 TD744文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0098-03 Research on Optimization and Transation of Underground Drainage System in Yuecheng Coal Mine WANG Yonggang Yuecheng Coal Mine of Qinxiu Coal Industry Co., Ltd., Jincheng Anthracite Mining Group, Qinshui 048205, Shanxi, China Abstract In order to improve the underground production efficiency of Yuecheng Coal Mine and reduce the energy consumption of the underground drainage system, combined with the specific situation of the underground drainage system of Yuecheng Coal Mine, the operation mode of the drainage system was reed. By setting up a large-scale sedimentation tank in the working face, and then going to the central water warehouse, the optimization of the underground drainage system was realized and the underground drainage efficiency was improved. Key words Yuecheng Coal Mine; underground drainage system; optimization and transation （总第 179 期） 技术研究 改造前，排水系统排水理论较为简单。东翼 2 个 水仓在出现紧急情况时能够替补担负东翼排水重责， 但仍存在东辅巷排水在管路中流动时间较长，且容易 与东轨巷的排水互相冲突，造成排水系统效率较低； 西翼仅有 1 个水仓，存在应急能力较差等诸多问题。 2具体优化方案 在配合矿井投运中央沉淀池时，岳城煤矿深入现 场结合实际制定了多种管路优化方案，最终确定保持 原有水仓替换功能，形成矿井生产废水经过该沉淀池 沉淀后再排向中央水仓上井的排水管路改造方案思路， 东翼工作面排水 东辅工作面排水 西翼工作面排水 南翼工作面排水 西翼八横川水仓西轨巷管路 西轨巷管路 中央水仓 中央水仓东翼工作面排水 东辅工作面排水 东轨巷管路 东轨巷管路 东轨巷管路 东轨巷管路 东辅巷水仓 东翼回风巷 东翼回风巷 西翼回风巷 东翼八横川水仓 中央水仓 98 2020 年第 8 期2020 年 8 月 改造原先东、西回风巷内的排水总管，使其能够 将污水排入中央沉淀池，增设中央沉淀池至中央水仓 的排水管路 2 趟，从沉淀池经西翼回风巷、东翼回风 巷、Ⅲ13024 巷穿闭墙到达副井底中央水仓[2]。 改造井下管路，在原先东轨巷排水管路的出口安 装阀门，改造东八水仓排水管路，使其与东翼回风巷 内排水管路连接后将水直接排至中央沉淀池。 改造东辅巷排水管路，将东辅水仓排水管路与东 辅专用排瓦斯巷内排水管路连接后，污水直接排至中 央沉淀池，实现了将东翼工作面排水、东辅巷工作面 排水共用排水管路连接至东八水仓，然后将水转排至 中央水仓的排水系统分离。东翼工作面的排水经东翼轨 道巷管路到达东八水仓，东八水仓转排至中央沉淀池， 沉淀池污水煤泥过滤后再排至中央水仓；达到东辅工作 面的排水经东辅轨道巷管路、东翼专用回风巷管路排至 中央沉淀池，沉淀池污水煤泥过滤后再排至中央水仓。 在Ⅲ13073 巷口处对西轨巷排水管路安装阀门，三 通分成前后两端并分别将管路延伸、安装至中央沉淀 池，进而将西翼工作面排水、南翼工作面排水经过共 用的西轨巷管路排至西翼二横川水仓，西翼二横川水 仓污水经西翼回风巷管路转排至中央水仓的排水系统 分离。达到西翼工作面的排水经西轨巷后半段管路排 至中央沉淀池转排至中央水仓，南翼工作面排水经西 轨巷前半段管路排至中央沉淀池转排至中央水仓[3]。 在建设中央沉淀池时，在距离沉淀池挡水墙 5 m、 15 m、25 m 的距离分别在 2 个水仓内掏槽并用铁轨制 作三道卡槽，用厚 20 mm、宽 220 mm 的木板制作三 道不同高度的栅栏，起隔离过滤作用。 所有工作面的污水经过排水管路与中央沉淀池水 仓 （设置 3 级过滤） 后能够实现井下污水五级过滤， 能够有效地降低中央水泵的磨损外委修理费用，提高 中央水泵的使用效率和寿命。 岳城煤矿井下排水系统改造前和改造后示意图如 图 3 和图4 所示。 3效果分析 改造后，实现了东轨巷工作面与东辅巷工作面排 水系统的分离、西翼排水系统与南翼排水系统的分离， 提高了排水系统的效率；与中央沉淀池配套，使得每 一个排水系统都实现了水仓“一用一备”的运转模式； 保持原有东、西翼盘区水仓的备用性，使得井下排水 系统达到“一用两备”的效果；东、西翼盘区水仓由原 先的再用改为备用，以及中央沉淀池投运后能够至少 节省 3 人的投入；与中央沉淀池水仓 （ 设置 3 级过滤 ） 配套后，能够实现井下污水五级过滤，有效降低中央 水泵的磨损外委修理费用，提高中央水泵的使用效率 和寿命。经 2018 年与 2019 年水泵性能测试结果对比， 平均每台泵排水量较往年增加 7 m3排水量。 图 3岳城煤矿排水系统改造前示意图 该系统全部改造完毕后，投运的 2 a 中，各个地点 工作面的排水不存在相互干扰的情况，能够降低水泵使 用扬程，进而减少水泵的投入。中央水仓内的污水经过 多级过滤后，水泵房内 3 台主水泵使用寿命得到延长， 通过现在的水泵性能测试结果和以往水泵性能测试结果 对比后发现，每台水泵排水量都得到了极大的提高。 4结语 以原有井下排水系统为基础，通过建设沉淀池， 图 2改造后排水系统运转方式 西翼轨道巷 东翼轨道巷 西翼盘 区水仓 水泵 水泵 水泵 南翼皮带巷 西翼回风巷东翼回风巷 东翼盘 区水仓 水泵 水泵 水泵 工 作 面 排 水 一 盘 区 工 作 面 排 水 东辅巷 水仓 水泵 水泵 水泵 东辅 3216口工作面 排水 东辅 刀把巷 中央水仓 经中央水泵房将井 下所有排水排至地 面污水处理厂 东翼工作面排水 东辅工作面排水 西翼工作面排水 南翼工作面排水 东翼轨道巷管路 东辅轨道巷管路 西轨巷管路 西轨巷管路 东八水仓中央水仓中央沉淀池 沉淀池中央水仓 中央水仓 （水仓处于备用状态） （东辅巷水仓处于备用状态） 西二水仓 （水仓处于备用状态） 沉淀池 东回风巷 具体如图 2 所示。 中央水仓位于副井底，周边为中央变电所及井底运 输调度，没有地方可用来施工沉淀池。经综合考虑，选 定在矿井西翼 1307 工作面 （ 该工作面上下层均已回采 结束 ） 留设保护煤柱 （ 即进风斜井保护煤柱 ） 内施工 3 中央水仓沉淀池。在 1307 工作面煤柱内施工 2 个大型沉 淀池，1 个容积为 1 113 m3，一个容积为 1 037 m3，矿井 生产废水经过该沉淀池沉淀后再排向中央水仓上井， 可使排水过程中煤泥充分沉淀，减轻中央水仓的压力， 并且煤泥集中沉淀，便于清挖。 王永刚 岳城煤矿井下排水系统优化改造研究 99 2020 年第 8 期2020 年 8 月 能源知识 （上接 90 页） 虽然现在也有一些故障诊断技术，但是诊断也是需要 数据库才能准确识别故障的。而智能化开采刚刚处于 起步阶段，很难建立可供参考的故障数据库，这就形 成了一种矛盾。 3结语 煤矿智能化开采是煤矿机械化和自动化开采的重 要延伸，其强调的是实现煤矿的无人化开采。智能化 开采的本质就是给机电设备装上一个“大脑” ，使机电 设备具有思考的能力，将原来由人进行操作的过程改 为由电脑的程序控制。因此，要实现煤矿的智能化开 采并不是一件容易的事情，不仅要进行智能算法的开 发，使其适应井下复杂的生产环境，还要开发相应的 设备，例如传感器和微处理器等。智能化开采的关键 技术主要有地质雷达技术、装备定位技术、视频成像 技术和故障诊断技术，希望通过相关论述，可以为认 识煤矿的智能化开采提供参考。 参考文献 ［1］ 段志强.煤矿智能化开采关键核心技术分析 ［J］ .中国设备工 程， 20204 21-22. ［2］ 李首滨.智能化开采研究进展与发展趋势 ［J］ .煤炭科学技术， 2019， 4710 102-110. ［3］ 王宗超.智慧煤矿建设与智能化开采关键核心技术分析 ［J］ . 中国新技术新产品， 201916 133-134. ［4］ 杜艳军.煤矿智能化开采现状及展望 ［J］ .山西煤炭， 2019， 394 71-74. ［5］ 王国法， 赵国瑞， 任怀伟.智慧煤矿与智能化开采关键核心技 术分析 ［J］ .煤炭学报， 2019， 441 34-41. （ 责任编辑白洁 ） 达到了煤泥沉淀的目的，从而实现了高效生产和安全 生产。 未来岳城煤矿会在生产中不断采用新技术，实现 井下排水系统的改造，提高生产效率。 中央水仓 经中央水泵房将井 下所有排水排至地 面污水处理厂 图 4岳城煤矿排水系统改造后示意图 西 翼 轨 道 巷 东翼轨道巷 南翼皮带巷 东翼回风巷 东翼 盘区 水仓 水泵 水泵 水泵 一 盘 区 工 作 面 排 水 工作面 排水 水泵 水泵 水泵 西翼 盘区 水仓 西翼回风巷 胶带暗斜井过50 m 东翼辅助运输巷 水泵 水泵 水泵 东辅 巷水 仓 东 翼 辅 助 配 风 巷 北 翼 工 作 面 巷 道 水泵 水泵 水泵 中央沉淀池1池 中央沉淀池2池 工 作 面 排 水 东辅 刀把巷 参考文献 ［1］ 常青.煤矿井下自动排水系统的节能优化 ［J］ .煤炭加工与综 合利用， 20199 78-80. ［2］ 邰华杰.井下中转水仓自动排水系统的设计与优化 ［J］ .机械 管理开发， 2019， 346 222-223. ［3］ 李向军.煤矿井下中央水泵房自动化排水系统优化研究 ［J］ .山 西能源学院学报， 2018， 312 15-17. （ 责任编辑刘晓芳 ） 铀矿的分布 中国共探明大小铀矿床 （田） 200 多个， 主要分布在 江西、 广东、 湖南、 广西， 以及新疆、 辽宁、 云南、 河北、 内蒙 古、 浙江、 甘肃等省 （区） 。 矿床以中小型为主， 主要的铀矿床有 相山铀矿田、 郴县铀矿床、 下庄铀矿田、 产子坪铀矿田、 青龙铀矿田、 腾 冲铀矿床、 桃山铀矿床、 小丘源铀矿床、 黄村铀矿床等。 已经建成和新建的厂矿有 衡阳铀矿、 郴州铀矿、 大 浦街铀矿、 上饶铀矿、 抚州铀矿、 乐安铀矿、 翁源铀矿等。 100