QJ深井潛水泵在礦井積水排除中的應用

吳東燕，王建永

(中核第四研究設計工程有限公司，河北 石家莊 050021)

1 礦井現狀

某鈾礦山地處江西丘陵地區，礦井70年代建成，由于種種原因停產近30多年，地下水已將礦井全部淹沒。井底水窩標高-171.00m，井口標高212.00m，井深383.00m，豎井井筒直徑5m，原井筒裝備基本拆除。為減少施工費用，在地表新建一座水池，水池池底標高226.6m，該水池既用于積水的排除，投產后又作為礦井水沉淀池使用，該水池有效容積約150m3。為恢復礦井生產新鋪設兩趟DN200輸水管。

2 排水設備選型

礦井恢復生產前需將礦井積水排除。原礦井最上中段167m停產時已形成部分井巷工程，估算礦井巷道積水13775m3，其他各中段的馬頭門僅完成5～10m，估算豎井井筒和其余中段積水5890m3。因礦井積水大部分集中在167m中段，且施工工期要求排除井水時間控制在10天左右，按照積水深度和積水分布情況，以及井下預測的礦井涌水量，確定采用分階段排水方案。

前期排水選用大流量小揚程泵，盡量縮短排水時間，后期排水采用高揚程小流量泵。排除167m巷道積水選用1臺300QJ200-80/4型潛水泵，排除豎井井筒積水選用1臺250QJ50-460/23型潛水泵。水泵主要性能參數如下。

300QJ200-80/4型潛水泵主要性能參數：排水量：Q=200m3/h，揚程：H=80m，效率：η=76%，轉速：n=2900r/min，功率：N=75kW。

250QJ50-460/23型潛水泵主要性能參數：排水量：Q=50m3/h，揚程：H=455m，效率：η=68%，轉速：n=2850r/min，功率：N=110kW。

3 排水過程中遇到的問題

300QJ200-80/4型深井潛水泵一次下放到距離井口48m處，靜水位深度約42.5m，排水總高度62.6m，水泵工作正常，按預期完成167m井巷排水工作，停泵后靜水位深度約45m。然后更換水泵，下放250QJ50-460/23型深井潛水泵到水面下70m左右，水泵實際安裝排水總高度為129.6m，計算水泵揚程為143.29m。水泵采用軟啟動，開泵后水泵始終處于過電流狀態，啟動時的瞬時最大電流達到380A，然后在260A附近擺動，運行極不穩定，開泵不到2分鐘，過載保護動作，自動切斷電源。

4 原因分析

250QJ50-460/23型深井潛水泵采用離心式葉輪，空間導葉，水潤滑軸承。水泵與電機的聯接采用聯軸器剛性聯接，電動機為充油式。其工作原理是：水泵葉輪在電機帶動下旋轉產生離心力，使液體能量增加經泵殼的導流作用進行提水。該泵在水泵上端設有逆止閥體，防止電泵停機時，因排水管中倒流的水損壞工作部件。閥上有泄水孔，可將管路中的水緩緩放掉。

250QJ50水泵的性能曲線見圖1。該系列水泵若在過低揚程下使用，流量將會增加，電動機工作電流增大，當超出電動機額定電流，并長時間運行會燒壞電機；若使用揚程過高，水泵流量減小，效率降低，電泵軸向力加大，容易造成電機磨損。

圖1 250QJ50水泵性能曲線

250QJ50-460/23型深井潛水泵排水初期僅安裝在井下115m位置，計算水泵揚程為143.29m，遠遠小于水泵455m的設計使用工況點，顯然處于低揚程運行，水泵呈現過電流狀態是顯而易見的。

5 解決方案

根據淹井的實際情況，井筒積水量并不多，但井較深，若采用多段排水，還將至少增加2臺不同級的深井潛水泵，勢必將增加建設投資，極不合理。

若購買能適應如此工作條件的深井潛水泵，需要特殊訂貨，且需要設備生產廠家對泵體結構進行改造，電動機的密封結構需要特殊設計，同時還受到電纜絕緣要求的限制，設備價格將大幅增加。

依據離心式潛水泵的結構特點和工作原理，采用拆除一部分葉輪[1]的方法為宜。按照250QJ50-460/23型潛水深井泵性能曲線，并結合礦井深度，確定先拆除11級葉輪，并用地表上的閥門控制一部分排水量。拆除葉輪后的水泵其設計運行參數為：揚程260m，流量50m3/min，功率63kW，水泵效率73%。

現場僅用3個小時就將11級葉輪拆除并重新安裝完成，將水泵重新下井，一次開泵成功，水泵運行平穩，電動機過電流現象未再出現，電流穩定運行在105A。水泵初期實際運行參數為：揚程145m，流量約95m3/min，水泵運行效率低。隨著水泵不斷下放，揚程不斷增加，水泵一直穩定運行到260m，達到設計運行參數。排水到280m時，將水泵提出，重新將拆除的11級葉輪歸位，最終完成383m的排水任務。

6 結論

在排除深井的井筒積水時，可根據井筒深度采用分段排水方案，選擇合適的深井潛水泵，配套的電動機功率要滿足最終運行工況。水泵運行初期采用拆除部分葉輪這種簡單易行的方法，將高揚程水泵改為低揚程泵，充分利用大電機的優勢，隨著排水深度的加大，水泵流量減少，揚程增加，在適當位置將拆除后的水泵葉輪重新歸位，完成整個井筒積水的排除任務，同時還節省了投資。

[1] 王如飛.深井潛水泵在筒井排水中的應用[J].探礦工程,1998,163(1):41-42.