肖建平

（中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦，廣東韶關(guān) 512325）

0 引言

礦山開采作業(yè)期間，由于作業(yè)特性危險系數(shù)較高，可能受到客觀因素影響帶來嚴重的安全事故，威脅到作業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全。同時，由于礦山井下開采的復雜性，極易導致各種災害出現(xiàn)，其中當屬井下的冒水會屢屢出現(xiàn)，嚴重時會出現(xiàn)淹沒礦井甚至導致坍塌，威脅到礦井作業(yè)人員生命安全。礦山水泵擔負著井下冒水的安全排放這項關(guān)鍵的任務(wù)，其能否高效、安全、穩(wěn)定、可靠地運行有著重要意義。同時，積極對水泵的性能進行改造，將為礦山作業(yè)活動的安全穩(wěn)定開展打下堅實基礎(chǔ)，否則一旦出現(xiàn)事故將會為企業(yè)帶來不可估量的經(jīng)濟損失，制約企業(yè)的可持續(xù)生存和發(fā)展。加強礦山水泵運行性能探究，可以為后續(xù)礦山企業(yè)生產(chǎn)活動開展提供依據(jù)。

1 礦山水泵運行現(xiàn)狀

礦山在開采活動中，由于礦山水泵運行的頻率比較高，運行生存環(huán)境較為惡劣，所以故障概率大。同時，如果礦山企業(yè)對礦山水泵的使用維護不當，以及后期的檢修不及時、出現(xiàn)問題未能及時有效解決等情況，在很大程度上都會影響到水泵運行效率，同時會埋下設(shè)備安全隱患。

1.1 水泵運行工況效率不高

水泵運行工況效率在很大程度上主要是取決于其自身性能，但同時又受到其他外界因素的影響。例如，在使用過程中不合理的操作、維護、保養(yǎng)以及未能確保及時檢修和定時大修等，都會影響到水泵的運行工況效率。同時，礦山企業(yè)又過分追求水泵機械性能，卻未能立足于實際的情況，導致水泵大材小用現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。還有，很多水泵自身流量較大，但是運行工況卻超出了經(jīng)濟合理區(qū)間，制約了其性能發(fā)揮，這些不僅會影響到礦山開采活動的展開，還會加劇資源損耗，最終影響到礦山開采活動。

1.2 水泵破損、陳舊

由于運行環(huán)境較為惡劣，可能受到外界因素的影響從而導致水泵的破損，礦山企業(yè)未能很好地做好水泵的檢查檢修，以及定期的大修或更新水泵，造成水泵運行效率下降，甚至會有較大安全隱患，例如嚴重時出現(xiàn)水災事故，帶來的后果將是不可估量的。同時，礦山企業(yè)存在的弊病，主要是為了節(jié)約生產(chǎn)上的成本，無視部分礦井采用的過于陳舊的水泵，不采購、使用先進的水泵運行系統(tǒng)等，這樣不僅是加大能量損耗，還會加大檢修成本，浪費人力資源。

1.3 水泵管路運行效率偏低

礦山水泵管路運行效率偏低，同樣是影響水泵安全穩(wěn)定運行的主要原因之一，主要是有2個方面：一是水泵工藝設(shè)計不合理；另一個是未能充分結(jié)合礦山開采具體情況，這個主要是因為早期的管路設(shè)計和礦山企業(yè)后期的發(fā)展，不斷的礦井深部延伸的沖突，以及水泵管路的老化和積垢堵塞，導致水泵管路運行效率與實際作業(yè)需求相背離。所以，在排水管路和水泵選購時，應(yīng)該匹配選購，但是可能出現(xiàn)管路阻力過大或者管徑不符合標準的諸多問題，影響到礦山水泵運行效率。礦山水泵最大系統(tǒng)效率，伴隨著流量增長而增長，如果礦山水泵標準僅僅停留在工作效率方面，可能導致管路阻力增大、降低管路效率，最終可能導致結(jié)果適得其反，還會制約礦山開采活動有序的開展。

2 礦山水泵改造的必要性

在礦山開采活動開展中，水災是一種危害性較大的災害，嚴重威脅到井下作業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全。雖然凡口鉛鋅礦經(jīng)過多年的技術(shù)改造，采取了一系列的防護措施，現(xiàn)已在豎井的各級主巷道里建起水泵房，成功地將絕大部分井下冒水和地表滲水引到水泵房，再借助安裝在水泵房的多級離心式水泵，逐級地將井下水排放到地面。但由于井下開采活動的復雜性，井下冒水的水質(zhì)水量不確定性，尤其是在降雨季節(jié)，地表滲水量會突然加大等這些不確定因素。而礦山井下作業(yè)環(huán)境較為惡劣，水泵在運行期間很容易出現(xiàn)磨損、老化，影響到水泵的運行效率和運行安全。所有這些都是會制約井下開采作業(yè)活動的順利進行，威脅礦井作業(yè)人員安全的因素。鑒于礦山水泵的運行現(xiàn)狀，為了保證井下掘進作業(yè)活動的安全、有序進行，除了應(yīng)該剖析礦山水泵運行現(xiàn)狀、問題外，還應(yīng)需要結(jié)合實際情況不斷推動水泵性能改造，實現(xiàn)其性能的進一步改造升級，以更好地適應(yīng)惡劣工況，具備更強的耐腐蝕和耐沖擊能力。這樣，才能確保礦山水泵高效、安全、穩(wěn)定、可靠地運行，保障礦山開采活動順利展開，為礦井作業(yè)人員生命財產(chǎn)安全提供堅實的保障。

3 礦山水泵性能改造的有效措施

礦山水泵運行期間，針對其中的問題需要不斷改造和完善，提升其性能才能更好地保證水泵安全、穩(wěn)定、高效、可靠地運行。這就要求企業(yè)立足實際情況，除了要加強對水泵的設(shè)備管理工作之外，還應(yīng)該把握礦山水泵運行規(guī)律，尋求合理措施對水泵進行技術(shù)性的改造，提高其性能，降低能源損耗和設(shè)備故障概率，降低礦山企業(yè)經(jīng)營成本。這樣，才能為礦山作業(yè)活動的安全穩(wěn)定運行，為礦山作業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全提供堅實的保障。

3.1 提高礦山水泵的自身效率

為了保證礦山水泵能夠安全穩(wěn)定高效可靠的運行，就要提高水泵的效率、優(yōu)化其性能。除了要做好及時對水泵進行維護保養(yǎng)和檢修，全面清除水泵運行中出現(xiàn)的隱患的工作之外，最直接的方法就是不斷引進國內(nèi)外的水泵的前沿技術(shù)，增加資金投入力度，更新陳舊的水泵，盡可能選擇新式節(jié)能高效、耐磨抗腐蝕的水泵。比如凡口鉛鋅礦，在一些重要的井下水泵房，采用進口的6LHS-162型單級式的離心水泵（圖1）和國產(chǎn)的MD耐磨型多級式的離心水泵（圖2），都收到了極好效果。不但較好地保證了礦山井下安全穩(wěn)定高效可靠的排水工作，并且減少了設(shè)備的耗電。據(jù)統(tǒng)計，單機臺的開機能耗下降在5%以上。同時，水泵的大修周期延長了1.5倍以上，極大減少了設(shè)備的維修工作量。所有這些都使企業(yè)的經(jīng)營綜合效益得以提高。

3.2 提升礦山水泵的運行工況效率

根據(jù)離心水泵的性能特性曲線（圖3），水泵在高效區(qū)的范圍內(nèi)運行是最優(yōu)的（其中，A點為水泵揚程曲線以及管阻特性曲線的交匯點）。此時，水泵的運行效率最高，不低于額定最高效率的90%，而消耗是最小的，同時不會產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，這樣也就不容易損壞水泵設(shè)備，此時水泵能夠得到最好的發(fā)揮，得到最大化的經(jīng)濟效益。首先這里最關(guān)鍵的因素還是受制于最初的安裝方案和設(shè)備的選型。其次就是在投入實際的使用之后，絕大部分的水泵的運轉(zhuǎn)都是處在工作狀況點的高效區(qū)范圍以下的，所以提升水泵在工作狀況點的高效區(qū)內(nèi)運行是十分必要的。凡口鉛鋅礦在這方面目前主要是采用電動閘閥調(diào)節(jié)的辦法，即在不改變水泵性能曲線的情況下，通過調(diào)節(jié)電動閘閥的開閉程度來改變排水管路阻力的大小，從而以達到改變工作狀況點的目的。這在實際使用過程中非常簡單和有效，在一定程度上提高了礦山水泵的運行工況效率。同時，還會根據(jù)具體的生產(chǎn)實際，在改變水泵的轉(zhuǎn)速方面，即通過電機來調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，以及在對水泵的工作主件葉輪的直徑切削方面努力優(yōu)化，也在一定程度上提高了礦山水泵的運行工況效率。

圖1 6LHS-162型單級式離心水泵

圖2 MD耐磨型多級式離心水泵

3.3 降低排水管路和吸水管路的阻力

降低排水管路的阻力就是降低總揚程，就能夠提高水泵的效率。由于受初始安裝方案、設(shè)備選型等因素限制，為了降低排水管路的阻力，凡口鉛鋅礦目前采用的方法主要是：盡量避免在排水管路上加設(shè)附件。定期檢查管路的情況，對有破損的地方要及時進行修復，老化的管道要及時進行更換，避免管路的泄漏。并定期進行排水管路的清理清掃工作，減少管路阻力。同時可以視生產(chǎn)的現(xiàn)實情況實行雙管排水。所有這些工作都是可以幫助提高礦山水泵系統(tǒng)的效率。同時，降低吸水管路的阻力也是降低總揚程，達到節(jié)約電能，提高水泵的效率的一種方法。同時更重要的是在于改善了水泵的吸水性能，防止發(fā)生汽蝕的現(xiàn)象。降低吸水管路阻力的方法，主要是要做好對加設(shè)在水泵房里的沉淀水倉，即吸水井要進行定期清理，使得充分沉淀的礦粉或其他雜質(zhì)能及時得到清理，確保水質(zhì)要求。吸水管路也要進行定期檢查，視情況予于清理、修復或更換，確保管路完好暢通。同時使用真空泵的引水方式，淘汰舊的、落后的底閥運轉(zhuǎn)方式。

圖3 水泵工況點

3.4 做好礦山水泵的密封和潤滑的工作

離心水泵的密封方式簡單但對水泵的使用有著重要意義。目前凡口鉛鋅礦使用的密封裝置是采用填料密封。隨著工業(yè)的進步發(fā)展，新材料新能源等不斷出現(xiàn)，密封裝置上的填料材料也層出不窮，在淘汰舊有的石棉繩填料，采用了新的碳素纖維填料后，不但提高了密封效果，保證了水泵的抽吸性能，同時在填料的使用壽命上也延長了，即填料的更換頻率次數(shù)方面下降了。潤滑的工作一直都被礦山企業(yè)所忽視，這里面有著各種因素，但隨著時代的進步，潤滑的工作已慢慢成為現(xiàn)代企業(yè)降低設(shè)備故障率、節(jié)能降耗的一個重要途徑。礦山水泵的運行環(huán)境的惡劣性，也決定了加強水泵的潤滑管理，在合理選油、用油和正確換油、清洗、過濾等方面，都有很多工作要去努力。

4 結(jié)論

綜上所述，為了可以提升礦山企業(yè)競爭優(yōu)勢，謀求可持續(xù)發(fā)展，加強礦山企業(yè)的設(shè)備改造和升級是必然選擇。這就需要礦山企業(yè)引進前沿的水泵以及技術(shù)，提升作業(yè)人員的專業(yè)能力和責任素養(yǎng)，在設(shè)計、安裝、使用、保養(yǎng)、檢修、安全管理等多個環(huán)節(jié)把好關(guān)，立足于礦山水泵實際運行情況，及時分析和解決其中的問題。在把握礦山水泵運行性能和改造要點基礎(chǔ)上，采用合理有效措施來提升礦山水泵的性能，這樣可以為礦山企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益，推動礦山開采行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。