關于解決淺井開采水壓不足問題的研究

程茂旭

（中煤山西華昱能源有限公司高山煤業，山西 山陰 036900）

關于解決淺井開采水壓不足問題的研究

程茂旭

（中煤山西華昱能源有限公司高山煤業，山西 山陰 036900）

隨著現代化采掘活動，在采掘過程中大量產生煤塵、巖塵等有危害性粉塵，為此根據煤礦安全要求要防治粉塵危害，除塵降塵非常重要，而除塵降塵用水是最有效的方法，煤礦主要防塵降塵設施有防塵水幕、采掘設備內外噴霧、運輸破碎系統及轉載點噴霧降塵設施。

除塵降塵；增壓；供水

《煤礦安全規程》中對井下水壓有嚴格的要求，采掘機械割煤時必須安設內外噴霧裝置，內噴霧壓力不得小于2MPa，外噴霧壓力不得小于1.5MPa，如果內噴霧不能使用時外噴霧壓力不得小于4MPa。為此，就要求煤礦主要供水管路中水壓達到4MPa。另根據《煤礦井下消防灑水設計規范》要求，井下消防灑水管路靜壓水壓力不宜超過4MPa，這是從消防灑水安全角度出發，保證人身安全。

1 礦井供水方式

礦井開采不論是平硐開采、斜井開采、立井開采等，一般均采用在地面建立蓄水池，鋪設管路沿井筒到達井底及工作面，供生產、防塵用水使用。

這種在地面建立蓄水池，蓄滿水后靠水面與底及工作之間垂直落差自然壓力供水稱為靜壓供水方式。

當煤礦開采垂直深度在200-500米時，靜壓供水壓力約2-5MPa，在這個范圍靜壓供水壓力能滿足生產需要；當開采垂直深度大于500米時，水的靜壓力超過5MPa，大于生產用水的要求，此時要在井下供水管路中增加減壓裝置，防止水壓過高沖擊生產設備及傷害人員。當煤礦開采垂直深度小于200米時，靜壓供水壓力將小于2MPa，保證不了井下生產防塵用水的要求。

在此我對煤礦開采垂直深度小于200米時，如何保障井下生產用水需求做以下簡述。

2 解決淺井供水壓力不足的方案

根據《煤礦安全規程》要求井下水壓必須達到2MPa以上且不大于4MPa。對于淺井開采垂深小于200米的煤礦，井下供水的壓力遠達不到規程的要求，為了能保證生產供水的要求，我們必須對井下供水進行人為的增壓，采用動壓供水方式進行增壓。方案如下圖

方案說明：在清水蓄水池出水的管路上安設一套增壓泵站組合，一臺工作一臺備用。泵站組要求出水壓力大于3MPa，流量50m3/h左右，能夠實現自動切換控制。

自動控制要求，蓄水池低水位報警并自動補水，高水位報警并關閉補水，管路超壓卸載裝置，當不需要增壓時，由旁路靜壓供水。該方案主要在于選擇合適的供水泵，只要泵的壓力、流量滿足要求，可以實現增壓供水，保障礦井生產需求。我們選擇MD46- 50*6離心泵做增壓泵用。該泵流量46m3/h，壓力3MPa，該泵結構簡單易于安裝維護。初期建設可采用人工控制，逐步實現自動化。如果資金滿足可一步到位實現自動化控制。為保證供水質量，在泵站進水管路安裝過濾器，可安裝兩道。超壓卸載管路返回到蓄水池。旁路閥可采電動控制閥，以實現自動控制。

泵站組細節設計，為了保證泵站能正常的工作一臺泵的增壓水不至于反回到另一臺水泵或旁路管路中，我們在泵的出水口安裝一組閥門，包括一個閘閥、一個單向閥（逆止閥）。為保證靜壓水池的水不直接進入水泵全便于維修水泵，我們在水泵的前級與蓄水池間安裝一閘閥，此閘閥安裝與過濾器之前也便于清洗過濾器。

過濾器選擇提籃式粗過濾器，它能保證一般的過濾要求也不至使泵口吸液口壓力增大。

安全閥的卸載，把安全閥的出口由管路引出到蓄水池中，這樣超壓后，水流直接返回到蓄水池。

自動控制，如果泵站組安裝在地面，自動控制采用礦用一般型控制柜，閘閥采用一般型電動控制閥。如果泵站組安裝在井下，自動控制系統應采用礦用防爆型控制開關，電動閘閥控制電機采用防爆型電動機。

蓄水池水位控制傳感裝置，在蓄水池中下部安裝一組下水位傳感器，當池中水位下降至三分之一或四分之一時，傳感器發送信號并啟動補水裝置給蓄水池中補水。在蓄水池上部安裝一組上水位傳感器，當水池水即將滿時傳感器發送信號并停止補水。

旁路供水，在旁路供水管路中在下井側也應安裝一組單向閥（逆止閥），當井下不需要增壓供水時，將關閉泵兩側閘閥，打開旁路供水閘閥給井下進行供水。

泵站其它細節，在泵站進出液口安裝壓力顯示器（壓力表），高壓端安裝壓力傳感器進行超壓控制和失壓控制。

失壓控制：當供水管路出現異常情況，例如管路爆斷出現大量失水，些時泵出口壓力驟然降低，此時水泵要停止工作，防止蓄水池大量失水。

泵站工作方式，泵站主要采用一主一備方案，當井下用水量突增，一臺水泵供水需求不了時，可開兩臺泵同時供水，備用泵供水只作為應急使用，不可長時間兩臺泵同時工作。

為保證兩臺泵均衡工作，供水過程中兩臺泵可采用一定時間后輪流工作，一工作一檢修。

管路、管件參數，由于選擇的泵的進出液口均為六寸接口，幫管路、管件均采用與泵配套的六寸接口，壓力要求為5MPa，通往井下的主管路均采用六寸設計，管路承壓要求5MPa。

3 總結

增壓供水是解決淺井開采水壓不足的優化方案，他能夠完全滿足《煤礦安全規程》規定的井下供水壓力要求，能夠保障生產用水壓力。

對于新建礦井可在礦井初步設計中進行規劃建設蓄水池、增壓泵站組。對于已生產礦井可在礦井合適位置增設蓄水池，或利用廢巷道設蓄水池，建增壓泵站來滿足礦井用水需求。

總之，增壓供水是解決淺井開采水壓不足問題的唯一方案。

[1]煤礦安全規程[S].

[2]煤礦井下消防灑水設計規范[S].