王瑞東

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下組煤礦井延深排水設(shè)備選型設(shè)計

王瑞東

(山西平舒煤業(yè)有限公司，山西 壽陽縣 045400)

以某煤業(yè)下組10號煤層礦井延深工程為背景，根據(jù)該礦實際生產(chǎn)地質(zhì)情況，采用理論計算分析方法，對煤層排水設(shè)備進(jìn)行選型研究，得出以下結(jié)論：4號煤層和6號煤層沿用原有的排水設(shè)備，僅將電動機更換為YB3型，其他設(shè)備參數(shù)不變化；10號煤層排水設(shè)備選用MD280-43×7型礦用多級離心式水泵3臺，并根據(jù)水文地質(zhì)情況，在10煤井底車場的最低處巷道內(nèi)設(shè)置強排水系統(tǒng)，內(nèi)設(shè)2臺BQ280-425/5-500/W型礦用隔爆潛水泵?，F(xiàn)場實際應(yīng)用效果良好。

排水設(shè)備；下組煤延伸；選型設(shè)計

0 引 言

礦井水災(zāi)害是當(dāng)今煤礦事故的主要問題之一，不僅時刻威脅著井下礦工的生命安全，還會給企業(yè)、國家?guī)砭薮髶p失。因此，建立合適的煤礦排水系統(tǒng)，針對礦井實際水文地質(zhì)情況，選擇與排水系統(tǒng)相適應(yīng)的排水設(shè)備，對井下安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

某煤業(yè)為確保礦井正常的采掘接替，使礦井能夠持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，進(jìn)行了下組10號煤層礦井延深工程。本文根據(jù)該礦實際生產(chǎn)地質(zhì)情況，采用理論計算分析的方法，對10號煤層的排水設(shè)備進(jìn)行選型研究，為該礦排水設(shè)備選型提供了科學(xué)合理的建議。

1 礦井狀況

某煤業(yè)為大型現(xiàn)代化礦井，現(xiàn)正開采4、6號煤層，4號煤層平均厚度為1.27 m，6號煤層平均厚度為1.14 m。其中4號煤布置一個綜采工作面，生產(chǎn)能力為60萬t，6號煤布置一個綜采工作面，生產(chǎn)能力為30萬t，2個工作面共同保證礦井生產(chǎn)能力90萬t/a。目前4號煤基本枯竭，剩余儲量的服務(wù)年限不足1年。為確保礦井正常接替，使礦井能夠持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，提高礦井的經(jīng)濟效益，省煤炭廳批準(zhǔn)該礦延深開采10號煤層，實現(xiàn)與4號、6號煤層合理配采，設(shè)計能力仍為90萬t/a。

2 排水設(shè)備選型

2.1 現(xiàn)有主排水設(shè)備

4號煤層的主排水泵利用已有的MD85-45×5型水泵3臺。1臺工作，1臺備用，一臺檢修。由于原有的電動機YB2-315S-2(110 kW、660 V)屬淘汰設(shè)備，本次設(shè)計電動機更換為YB3型，設(shè)備參數(shù)不變。

6號煤層水通過6號煤暗斜井將水排至4號煤水倉，6號煤層排水設(shè)備根據(jù)水泵所必須的排水能力，利用現(xiàn)有的MD85-45×3型離心水泵3臺，1臺工作，1臺備用，1臺檢修。由于原有的電動機YB2型屬淘汰設(shè)備，本次設(shè)計電動機更換為YB3型，設(shè)備參數(shù) 不變。

2.2 10號煤層排水設(shè)備選型

(1) 設(shè)計依據(jù)。10號煤主排水泵房設(shè)在主斜井井底，礦井涌水經(jīng)管子道、主斜井敷設(shè)的排水管路排至地面工業(yè)場地井下水處理站。礦井正常涌水量為98 m3/h，礦井最大涌水量為133 m3/h，排水垂高為210 m，水泵房至井下水處理站敷設(shè)排水管長約為850 m。

(2) 主排水設(shè)備選型。礦井正常涌水量時工作水泵最小排水能力為1.2×98=117.6 m3/h，礦井最大涌水量時工作水泵最小排水能力為1.2×133=159.6 m3/h。

選用MD280-43×7型礦用多級離心式水泵3臺，1臺工作，1臺備用，1臺檢修。MD280-43×7型礦用排水泵技術(shù)參數(shù)：額定流量Q=280 m3/h，H=301 m。水泵額定轉(zhuǎn)速=1480 rpm。每臺水泵選配YB3型10 kV 355 kW隔爆電動機驅(qū)動。

排水管沿管子道、主斜井敷設(shè)Φ219×8無縫鋼管兩趟，吸水管采用Φ245×8無縫鋼管。正常及最大排水時，均一趟工作，滿足要求。

(3) 水泵運行工況點。依據(jù)選用水泵特性曲線和排水系統(tǒng)管網(wǎng)特性曲線，確定每臺水泵工況點(見圖1)。

排水管路運行初期流量為298.5 m3/h，揚程為280.63 m，效率為74%；排水管路淤積后流量為269.1 m3/h，揚程為304.83 m，效率為75%。

(4) 水泵運行電耗排水能力均滿足規(guī)程要求。水泵運行工況點初期平均噸水百米電耗0.416 kWh，水泵運行工況點后期平均噸水百米電耗0.432 kWh，符合發(fā)改能源[2007]1456號文噸水百米電耗0.5 kWh的要求。

圖1 水泵特性曲線和排水管網(wǎng)特性曲線

年電耗(按每年正常涌水300 d，最大涌水65 d計算)，新管期1=1181.7×103kWh，管路淤積期2= 1266.5×103kWh。

(5) 主排水泵房及附屬設(shè)施。采用射流泵引水的方式啟動水泵，射流泵以排水管中壓力水作為能源，以灑水管中壓力水作為備用能源。水泵起動前先關(guān)閉閘閥，再開啟射流泵，讓水泵注滿水后再起動電機，停泵時，先關(guān)閉閘閥，然后再斷電停水泵電機，以防止或減輕“水錘”現(xiàn)象對泵體內(nèi)部的沖擊。水泵房配水井安設(shè)PXWⅠ-500型配水閘閥，配水閘閥直徑為DN500。

主排水泵房3臺水泵電動機均采用10 kV供電電源，由10號煤主變電所直配，控制水泵啟停的礦用隔爆兼本安型真空電磁起動器設(shè)在中央變電所內(nèi)。水泵的啟停由設(shè)在10號煤主變電所的高壓真空軟啟動器控制或由設(shè)于水泵房內(nèi)的控制按鈕遠(yuǎn)方控制。水泵房與10號煤主變電所之間裝設(shè)聯(lián)絡(luò)信號。

(6) 強排水設(shè)備。根據(jù)水文地質(zhì)情況，考慮全礦井的排水，在10煤井底車場的最低處巷道內(nèi)設(shè)置強排水系統(tǒng)，內(nèi)設(shè)2臺BQ280-425/5-500/W型礦用隔爆潛水泵，1臺工作，1臺備用檢修；該泵額定流量為280 m3/h，額定揚程為425 m。排水管安裝Φ219×6無縫鋼管，沿主斜井井筒敷設(shè)至地面排洪溝。該設(shè)備已通過竣工驗收。

3 結(jié) 論

本文以某煤業(yè)進(jìn)行下組10號煤層礦井延深工程為背景，根據(jù)該礦實際生產(chǎn)地質(zhì)情況，采用理論計算分析的方法，對各煤層的排水設(shè)備進(jìn)行選型研究，得出以下結(jié)論：

(1) 4號煤層和6號煤層分別利用已有的MD85- 45×5型水泵3臺和MD85-45×3型離心水泵3臺。僅將電動機更換為YB3型，設(shè)備參數(shù)不變。

(2) 10號煤層排水設(shè)備選用MD280-43×7型礦用多級離心式水泵3臺，1臺工作，1臺備用，1臺檢修。采用射流泵引水的方式啟動水泵，水泵房配水井安設(shè)PXWⅠ-500型配水閘閥，配水閘閥直徑為DN500。在主排水泵房配備3臺水泵電動機均采用10 kV供電電源，由10號煤主變電所直配。根據(jù)水文地質(zhì)情況，在10煤井底車場的最低處巷道內(nèi)設(shè)置強排水系統(tǒng)，內(nèi)設(shè)2臺BQ280-425/5-500/W型礦用隔爆潛水泵，1臺工作，1臺備用檢修。

(3) 礦方采納本次排水設(shè)備選型后，現(xiàn)場實際應(yīng)用效果良好，可以滿足生產(chǎn)需求。

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(2018?09?06)

王瑞東(1982—)，男，助理工程師，從事煤礦機電技術(shù)工作,Email:253181114@qq.com。