礦井排水系統(tǒng)的定量分析與管理

文/馬志強(qiáng)

礦井排水系統(tǒng)的定量分析與管理

文/馬志強(qiáng)

礦井排水系統(tǒng)的建立是煤礦安全生產(chǎn)必備的環(huán)節(jié)之一，必須符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的要求，而根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第281條規(guī)定“水泵、水管、閘門、排水使用的配電設(shè)備和輸電線路，必須經(jīng)常檢查和維護(hù)，在每年雨季前，必須全面檢查一次，并對(duì)全部工作水泵和備用水泵進(jìn)行一次聯(lián)合排水實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理”。礦井排水系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行是礦井安全生產(chǎn)的重要保證。但鑒于水倉、供電、管路、水泵等不同設(shè)備設(shè)施的能力不同程度地制約了排水系統(tǒng)的實(shí)際能力，因此，礦井生產(chǎn)建設(shè)過程中，必須準(zhǔn)確核定排水系統(tǒng)實(shí)際能力，清楚排水系統(tǒng)的短板，從而為礦井排水和防災(zāi)抗災(zāi)等提供基礎(chǔ)保障。本文針對(duì)部分礦井排水系統(tǒng)管理粗放，量化不足的問題，對(duì)礦井主排水系統(tǒng)聯(lián)合排水試驗(yàn)的要求、方法、程序進(jìn)行了探討，并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),有針對(duì)性的提出了提高排水系統(tǒng)抗災(zāi)能力的管理方法。

一、聯(lián)合排水試驗(yàn)的組織與準(zhǔn)備

在礦井排水系統(tǒng)中，水倉、供電、管路等子系統(tǒng)能力基本固定，短時(shí)間內(nèi)很難得到提升，這也是制約礦井排水能力的主要因素。因此，只有通過試驗(yàn)優(yōu)化供電和管路的操作程序，得出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，檢測排水系統(tǒng)的綜合能力和系統(tǒng)的短板，才能采取合理的措施，制定正確的處置方案應(yīng)對(duì)極端情況。

試驗(yàn)時(shí)，必須堅(jiān)持排水系統(tǒng)的各個(gè)組成部分全部參與試驗(yàn)，以及依據(jù)通過水泵與管路的不同組合排水測出系統(tǒng)短板及能力數(shù)據(jù)的原則，并根據(jù)礦井實(shí)際制定針對(duì)性的試驗(yàn)方案。同時(shí)，鑒于每個(gè)礦井排水系統(tǒng)各有不同，如生產(chǎn)礦井水倉、供電系統(tǒng)相對(duì)完善，存在的問題主要是管路結(jié)垢和水泵老化引起的排水能力降低，重點(diǎn)是管路結(jié)垢問題。而基建礦井主要是水倉和供電系統(tǒng)問題，通過優(yōu)化試驗(yàn)程序檢測排水系統(tǒng)短板真實(shí)數(shù)據(jù)，強(qiáng)化采區(qū)排水系統(tǒng)建設(shè)，消除突水隱患，提升礦井防水抗災(zāi)能力。

二、聯(lián)合排水試驗(yàn)實(shí)例

本文以某礦7泵4管聯(lián)合排水試驗(yàn)運(yùn)行方式為例。

該礦正常涌水量575m3/h，最大涌水量1150m3/h。主排水系統(tǒng)水倉容量4700m3，雙回路供電，7臺(tái)水泵 （3臺(tái)工作3臺(tái)備用1臺(tái)檢修），4趟排水管路。

水倉：4700m3＞575m3×8=4600 m3，滿足排水要求。

供電：試驗(yàn)取得以下數(shù)據(jù)，如表1所示。

運(yùn)行時(shí)間：9:02～10:06

本次聯(lián)合排水試驗(yàn)期間，-600中央變電所電壓下降沒有超過5%，電纜載流量不超規(guī)定，各回路電流不超過設(shè)計(jì)值。因此，供電系統(tǒng)滿足要求。

管路：本次聯(lián)合試運(yùn)4趟主排水管路同時(shí)運(yùn)行。根據(jù)水泵流量分析管路能力，7臺(tái)水泵的流量平均在248m3/h左右，單臺(tái)水泵流量與平均值偏差較小，管路沒有制約水泵的排水能力，即管路能力大于1735.6m3/h（1735.6m3×20=34712m3＞1150m3×24=27600m3；滿足20h排出礦井24h最大涌水量的排水能力）。

水泵：該水平聯(lián)合試運(yùn)行期間，7泵4管運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測，工作泵的排水能力：739.3m3/h；工作、備用泵排水能力：1485.9m3/h，工作、備用、檢修泵排水能力：1735.6 m3/h。

工作泵排水能力校驗(yàn)：739.3× 20=14786＞575×24=13800（預(yù)測涌水量）

工作、備用泵排水能力校驗(yàn)：1485.9×20=29718＞ 1150×24= 27600（最大涌水量）

本次聯(lián)合試運(yùn)行結(jié)果表明：-600水平工作水泵能力滿足20小時(shí)內(nèi)排出24小時(shí)正常涌水量的排水要求，工作、備用泵排水能力滿足20h排出礦井24h最大涌水量的排水要求。

綜合能力：詳見表2（正常值為工作水泵排水能力，最大值為工作和備用水泵排水能力）。

三、聯(lián)合排水試驗(yàn)結(jié)果分析

分析結(jié)果表明，若該礦排水系統(tǒng)為7泵4管運(yùn)行，管路能力按照經(jīng)濟(jì)流速理論值為1940.0m3/h，受內(nèi)壁結(jié)垢影響，能力逐步下降。而泵房7臺(tái)水泵位置固定，且增加泵位較為困難。因此，該礦井排水系統(tǒng)目前短板為水泵能力，應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)；長期短板為管路能力，屆時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行除垢或更換。

四、排水系統(tǒng)管理中應(yīng)關(guān)注的問題

除了進(jìn)行聯(lián)合排水試驗(yàn)以外，礦井排水系統(tǒng)橫向要注重內(nèi)部水倉、供電、管路、水泵等系統(tǒng)的匹配，縱向要注重礦井、采區(qū)和工作面排水系統(tǒng)的銜接，排水系統(tǒng)力求簡單，盡量減少中間層級(jí)，增強(qiáng)可靠性，保證排水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.排水系統(tǒng)水倉、供電、管路、水泵的匹配

排水系統(tǒng)作為水倉、供電、管路、水泵組成的有機(jī)整體，各系統(tǒng)能力應(yīng)相互匹配，某一部分的能力不足將極大降低排水系統(tǒng)整體能力。基建礦井或部分工作面水倉過小，排水系統(tǒng)單回路供電或容量不足，排水管路管徑較小或不同管徑管路連接，將嚴(yán)重降低系統(tǒng)能力影響系統(tǒng)抗災(zāi)水平。

2.礦井、采區(qū)、工作面排水系統(tǒng)的銜接

排水系統(tǒng)縱向上分為礦井、采區(qū)和工作面排水系統(tǒng)，應(yīng)注重相互之間的銜接。各級(jí)系統(tǒng)之間關(guān)系盡量簡單順暢，不重合交叉，避免相互影響，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和綜合排水能力。

3.設(shè)計(jì)與現(xiàn)場的銜接

礦井排水系統(tǒng)作為煤礦建設(shè)生產(chǎn)的重要系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要結(jié)合勘探情況及施工情況，及時(shí)修訂方案、優(yōu)化排水系統(tǒng)，保證礦井主排水系統(tǒng)具備較強(qiáng)的抗災(zāi)能力。工作面排水系統(tǒng)也應(yīng)環(huán)環(huán)相扣，根據(jù)工作面及周邊水文地質(zhì)條件情況準(zhǔn)確預(yù)計(jì)涌水量，準(zhǔn)確核定排水系統(tǒng)能力標(biāo)準(zhǔn)，按照能力要求對(duì)水倉、供電、管路與水泵等設(shè)備設(shè)施進(jìn)行選型，目的明確，量化管理，布設(shè)最合理的排水系統(tǒng)。此外，還應(yīng)不斷加強(qiáng)現(xiàn)場管理，及時(shí)跟進(jìn)或后撤排水管路，水泵輪換使用且處于熱備狀態(tài)，時(shí)刻保持系統(tǒng)能力，保證有水能夠及時(shí)排出，從而為礦井的安全生產(chǎn)消除各類水害隱患。

（作者單位：中國中煤集團(tuán)公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）