煤礦排水系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高

秦宇超

(山西潞安集團(tuán))

煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，礦井既會(huì)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(guò)礦井排水解決。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)礦井排水過(guò)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(huì)進(jìn)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(jì)運(yùn)行問(wèn)題至關(guān)重要，通過(guò)定期對(duì)礦井排水設(shè)備進(jìn)行性能檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)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(yùn)轉(zhuǎn)，降低煤礦企業(yè)成本。

1 煤礦排水設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀

近年來(lái)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法對(duì)煤礦礦井排水設(shè)備性能進(jìn)行分析，結(jié)果表明我國(guó)多數(shù)礦井主排水系統(tǒng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，但也存在一些問(wèn)題，主要是管網(wǎng)效率較低、水泵效率不高，進(jìn)而造成單臺(tái)泵運(yùn)行不合理，降低排水設(shè)備性能。同時(shí)主排水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率較低，耗電量大，大大增加了礦井運(yùn)營(yíng)成本[3]。

礦井排水設(shè)備運(yùn)行效率低時(shí)，一般不會(huì)影響礦井的正常排水，也沒(méi)有引發(fā)相關(guān)安全問(wèn)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(jì)損失很大[4]，制約著煤礦經(jīng)濟(jì)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(jī)和水泵不匹配問(wèn)題等，使水泵難以充分發(fā)揮排水性能，運(yùn)行效率低。有些礦井確定了較大的水泵揚(yáng)程，卻沒(méi)有考慮到主排水系統(tǒng)的性能，也不能保證水泵的運(yùn)行效率，從而增加能耗，造成能源浪費(fèi)。

2.2 管路和水泵服務(wù)年限長(zhǎng)

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(yùn)行一段時(shí)間后，水泵或管道中會(huì)出現(xiàn)污垢層，易引發(fā)堵塞。同時(shí)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(zhǎng)時(shí)間的DA型水泵、TSB型水泵，效率非常低下，運(yùn)行過(guò)程中同樣會(huì)造成電能損失，性能難以充分發(fā)揮。

2.3 水倉(cāng)容積小

某些礦井水倉(cāng)容積較小，或存在淤積，導(dǎo)致水泵頻繁啟動(dòng)，電機(jī)負(fù)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(fèi)用。另外，很多礦井沒(méi)有合理安排水泵運(yùn)行時(shí)間，沒(méi)有有效解決排水系統(tǒng)的漏水問(wèn)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(jìn)性

(1)使用先進(jìn)的排水泵，節(jié)約能源。國(guó)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(guò)使用性能先進(jìn)的排水泵來(lái)達(dá)到這一目的。煤礦礦井排水系統(tǒng)多采用單吸附多級(jí)別離心水泵，存在性能低、電耗大的缺點(diǎn)，需選擇先進(jìn)合理的排水泵，避免使用過(guò)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(jìn)性。從排水系統(tǒng)整體考慮，可通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)提高排水系統(tǒng)運(yùn)行速度和精度，并通過(guò)參數(shù)運(yùn)算，保證排水設(shè)備具有較高的運(yùn)行效率。

(3)優(yōu)化電機(jī)選型。電機(jī)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(lái)確定，充分發(fā)揮排水泵的性能，保證實(shí)際效率接近或達(dá)到額定效率。老化電機(jī)要投入資金、更換設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)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(qiáng)煤礦開(kāi)采工作管理，做好礦井地質(zhì)勘測(cè)工作，記錄巖層厚度、地下水特點(diǎn)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(yùn)行時(shí)間，如在電價(jià)較高的時(shí)間段減少排水系統(tǒng)使用等。

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

(3)加強(qiáng)排水設(shè)備的日常管理維護(hù)工作，定期檢查、測(cè)試設(shè)備性能，及時(shí)維修或更換老化、故障設(shè)備。對(duì)于耗能急劇增大的設(shè)備，及時(shí)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(píng)價(jià)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(zhǎng)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(shí)，不會(huì)污染環(huán)境。

4 結(jié) 論

煤礦排水系統(tǒng)排水泵等設(shè)備運(yùn)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(shí)間較長(zhǎng)、效率低，水倉(cāng)容積較小，水泵運(yùn)行時(shí)間不合理等。從保持排水系統(tǒng)設(shè)備先進(jìn)性、制定完善的管理制度、合理規(guī)劃排水系統(tǒng)管線3個(gè)方面提出提高排水系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行效率的措施，對(duì)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(jī)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(dòng)化排水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[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(píng)估指標(biāo)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(dòng)化排水系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].煤礦開(kāi)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(jì)[J].電子世界，2014(9) :113-114 .