煤礦排水系統(tǒng)運行效率的提高

秦宇超

(山西潞安集團)

煤礦生產(chǎn)過程中，礦井既會正常涌水，又有可能發(fā)生一系列突發(fā)性水災(zāi)，均可以通過礦井排水解決。生產(chǎn)現(xiàn)場礦井排水過程中，電耗較高，約占全礦耗電量的25%左右。一旦礦井涌水量較大，如突發(fā)性水災(zāi)，礦井排水耗電量將會進一步增加，占比提高到約60%[1-2]。因此如何解決礦井排水設(shè)備的經(jīng)濟運行問題至關(guān)重要，通過定期對礦井排水設(shè)備進行性能檢測，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，查找原因，制定合理可行的解決措施，可保證排水設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，降低煤礦企業(yè)成本。

1 煤礦排水設(shè)備運行現(xiàn)狀

近年來通過現(xiàn)場測試方法對煤礦礦井排水設(shè)備性能進行分析，結(jié)果表明我國多數(shù)礦井主排水系統(tǒng)符合相關(guān)標準、規(guī)范，但也存在一些問題，主要是管網(wǎng)效率較低、水泵效率不高，進而造成單臺泵運行不合理，降低排水設(shè)備性能。同時主排水系統(tǒng)運轉(zhuǎn)效率較低，耗電量大，大大增加了礦井運營成本[3]。

礦井排水設(shè)備運行效率低時，一般不會影響礦井的正常排水，也沒有引發(fā)相關(guān)安全問題，因此不容易引起煤礦管理者的注意，但礦井每年由排水系統(tǒng)引起的經(jīng)濟損失很大[4]，制約著煤礦經(jīng)濟效益的提高。

2 原因分析

2.1 配置不合理

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)煤礦礦井排水設(shè)備的配置不夠合理，如電機和水泵不匹配問題等，使水泵難以充分發(fā)揮排水性能，運行效率低。有些礦井確定了較大的水泵揚程，卻沒有考慮到主排水系統(tǒng)的性能，也不能保證水泵的運行效率，從而增加能耗，造成能源浪費。

2.2 管路和水泵服務(wù)年限長

礦井涌水組成復(fù)雜，往往含有較多的雜質(zhì)。排水系統(tǒng)運行一段時間后，水泵或管道中會出現(xiàn)污垢層，易引發(fā)堵塞。同時排水管路容易銹蝕，從而增大排水管路的阻力系數(shù)，降低排水設(shè)備排水能力。

多數(shù)礦井使用的排水設(shè)備比較老舊，很多是使用了較長時間的DA型水泵、TSB型水泵，效率非常低下，運行過程中同樣會造成電能損失，性能難以充分發(fā)揮。

2.3 水倉容積小

某些礦井水倉容積較小，或存在淤積，導(dǎo)致水泵頻繁啟動，電機負荷增加，損害排水設(shè)備，增大設(shè)備故障率和維修頻率、維修費用。另外，很多礦井沒有合理安排水泵運行時間，沒有有效解決排水系統(tǒng)的漏水問題，排水效率低、成本高。

3 優(yōu)化措施

3.1 保持排水系統(tǒng)的先進性

(1)使用先進的排水泵，節(jié)約能源。國家相關(guān)法律法規(guī)均要求排水泵既要節(jié)能又要高效，常通過使用性能先進的排水泵來達到這一目的。煤礦礦井排水系統(tǒng)多采用單吸附多級別離心水泵，存在性能低、電耗大的缺點，需選擇先進合理的排水泵，避免使用過多保持平衡的裝置，以減少排水泵故障率。

(2)保持排水系統(tǒng)先進性。從排水系統(tǒng)整體考慮，可通過應(yīng)用計算機提高排水系統(tǒng)運行速度和精度，并通過參數(shù)運算，保證排水設(shè)備具有較高的運行效率。

(3)優(yōu)化電機選型。電機選型要結(jié)合排水系統(tǒng)的整體要求、結(jié)合礦井積水量來確定，充分發(fā)揮排水泵的性能，保證實際效率接近或達到額定效率。老化電機要投入資金、更換設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)自動化運行[5]。

3.2 完善管理制度

排水設(shè)備的節(jié)能和管理工作需要完善的管理制度作保障，明確管理者的工作范圍，提高管理效率。一是要加強煤礦開采工作管理，做好礦井地質(zhì)勘測工作，記錄巖層厚度、地下水特點等地質(zhì)資料；二是要做好排水系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的管理工作。主要從三方面著手：

(1)合理安排排水系統(tǒng)運行時間，如在電價較高的時間段減少排水系統(tǒng)使用等。

(2)排水設(shè)備正常運行時，操作人員要做好相關(guān)技術(shù)性操作，嚴格遵規(guī)操作，提高操作規(guī)范化程度，同時定期清理管道中的雜質(zhì)。

(3)加強排水設(shè)備的日常管理維護工作，定期檢查、測試設(shè)備性能，及時維修或更換老化、故障設(shè)備。對于耗能急劇增大的設(shè)備，及時查明原因，采取更換等措施。結(jié)合排水設(shè)備的使用頻次，確定合理的保養(yǎng)周期，并綜合評價維修保養(yǎng)工作，不斷總結(jié)、優(yōu)化。

3.3 合理規(guī)劃排水管線

在滿足排水設(shè)備效率的前提下，應(yīng)選擇較大直徑的排水管線。為保證涌水完全排出礦井，可在排水泵出水口接一定長度的管線。管道材料應(yīng)選擇綠色建材，確保使用年限。管線損壞棄用時，不會污染環(huán)境。

4 結(jié) 論

煤礦排水系統(tǒng)排水泵等設(shè)備運行效率不高原因是排水設(shè)備配置不夠合理，管路和水泵使用時間較長、效率低，水倉容積較小，水泵運行時間不合理等。從保持排水系統(tǒng)設(shè)備先進性、制定完善的管理制度、合理規(guī)劃排水系統(tǒng)管線3個方面提出提高排水系統(tǒng)設(shè)備運行效率的措施，對降低排水系統(tǒng)能耗具有一定的指導(dǎo)作用。

[1] 曹玉環(huán).淺析煤礦排水設(shè)備的節(jié)能措施[J].礦山機械，2009(12)：81-82.

[2] 寇彥飛，楊潔明，寇子明.基于安全節(jié)能的礦井自動化排水控制系統(tǒng)設(shè)計[J].煤炭工程，2016(1):31-34.

[3] 苗立永，楊 磊，趙林東.井工煤礦節(jié)能評估指標體系構(gòu)建的探討與研究[J].煤炭工程，2015(6):146-148.

[4] 車永軍，王成真，杜利宏.煤礦井下中央水泵房自動化排水系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].煤礦開采，2013(5):28-31.

[5] 湯慶勇.基于組態(tài)監(jiān)控和PLC技術(shù)構(gòu)建下的煤礦排水系統(tǒng)設(shè)計[J].電子世界，2014(9) :113-114 .