下組煤礦井延深排水設備選型設計

王瑞東

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下組煤礦井延深排水設備選型設計

王瑞東

(山西平舒煤業有限公司，山西 壽陽縣 045400)

以某煤業下組10號煤層礦井延深工程為背景，根據該礦實際生產地質情況，采用理論計算分析方法，對煤層排水設備進行選型研究，得出以下結論：4號煤層和6號煤層沿用原有的排水設備，僅將電動機更換為YB3型，其他設備參數不變化；10號煤層排水設備選用MD280-43×7型礦用多級離心式水泵3臺，并根據水文地質情況，在10煤井底車場的最低處巷道內設置強排水系統，內設2臺BQ280-425/5-500/W型礦用隔爆潛水泵。現場實際應用效果良好。

排水設備；下組煤延伸；選型設計

0 引 言

礦井水災害是當今煤礦事故的主要問題之一，不僅時刻威脅著井下礦工的生命安全，還會給企業、國家帶來巨大損失。因此，建立合適的煤礦排水系統，針對礦井實際水文地質情況，選擇與排水系統相適應的排水設備，對井下安全生產至關重要。

某煤業為確保礦井正常的采掘接替，使礦井能夠持續穩定的發展，進行了下組10號煤層礦井延深工程。本文根據該礦實際生產地質情況，采用理論計算分析的方法，對10號煤層的排水設備進行選型研究，為該礦排水設備選型提供了科學合理的建議。

1 礦井狀況

某煤業為大型現代化礦井，現正開采4、6號煤層，4號煤層平均厚度為1.27 m，6號煤層平均厚度為1.14 m。其中4號煤布置一個綜采工作面，生產能力為60萬t，6號煤布置一個綜采工作面，生產能力為30萬t，2個工作面共同保證礦井生產能力90萬t/a。目前4號煤基本枯竭，剩余儲量的服務年限不足1年。為確保礦井正常接替，使礦井能夠持續穩定的發展，提高礦井的經濟效益，省煤炭廳批準該礦延深開采10號煤層，實現與4號、6號煤層合理配采，設計能力仍為90萬t/a。

2 排水設備選型

2.1 現有主排水設備

4號煤層的主排水泵利用已有的MD85-45×5型水泵3臺。1臺工作，1臺備用，一臺檢修。由于原有的電動機YB2-315S-2(110 kW、660 V)屬淘汰設備，本次設計電動機更換為YB3型，設備參數不變。

6號煤層水通過6號煤暗斜井將水排至4號煤水倉，6號煤層排水設備根據水泵所必須的排水能力，利用現有的MD85-45×3型離心水泵3臺，1臺工作，1臺備用，1臺檢修。由于原有的電動機YB2型屬淘汰設備，本次設計電動機更換為YB3型，設備參數 不變。

2.2 10號煤層排水設備選型

(1) 設計依據。10號煤主排水泵房設在主斜井井底，礦井涌水經管子道、主斜井敷設的排水管路排至地面工業場地井下水處理站。礦井正常涌水量為98 m3/h，礦井最大涌水量為133 m3/h，排水垂高為210 m，水泵房至井下水處理站敷設排水管長約為850 m。

(2) 主排水設備選型。礦井正常涌水量時工作水泵最小排水能力為1.2×98=117.6 m3/h，礦井最大涌水量時工作水泵最小排水能力為1.2×133=159.6 m3/h。

選用MD280-43×7型礦用多級離心式水泵3臺，1臺工作，1臺備用，1臺檢修。MD280-43×7型礦用排水泵技術參數：額定流量Q=280 m3/h，H=301 m。水泵額定轉速=1480 rpm。每臺水泵選配YB3型10 kV 355 kW隔爆電動機驅動。

排水管沿管子道、主斜井敷設Φ219×8無縫鋼管兩趟，吸水管采用Φ245×8無縫鋼管。正常及最大排水時，均一趟工作，滿足要求。

(3) 水泵運行工況點。依據選用水泵特性曲線和排水系統管網特性曲線，確定每臺水泵工況點(見圖1)。

排水管路運行初期流量為298.5 m3/h，揚程為280.63 m，效率為74%；排水管路淤積后流量為269.1 m3/h，揚程為304.83 m，效率為75%。

(4) 水泵運行電耗排水能力均滿足規程要求。水泵運行工況點初期平均噸水百米電耗0.416 kWh，水泵運行工況點后期平均噸水百米電耗0.432 kWh，符合發改能源[2007]1456號文噸水百米電耗0.5 kWh的要求。

圖1 水泵特性曲線和排水管網特性曲線

年電耗(按每年正常涌水300 d，最大涌水65 d計算)，新管期1=1181.7×103kWh，管路淤積期2= 1266.5×103kWh。

(5) 主排水泵房及附屬設施。采用射流泵引水的方式啟動水泵，射流泵以排水管中壓力水作為能源，以灑水管中壓力水作為備用能源。水泵起動前先關閉閘閥，再開啟射流泵，讓水泵注滿水后再起動電機，停泵時，先關閉閘閥，然后再斷電停水泵電機，以防止或減輕“水錘”現象對泵體內部的沖擊。水泵房配水井安設PXWⅠ-500型配水閘閥，配水閘閥直徑為DN500。

主排水泵房3臺水泵電動機均采用10 kV供電電源，由10號煤主變電所直配，控制水泵啟停的礦用隔爆兼本安型真空電磁起動器設在中央變電所內。水泵的啟停由設在10號煤主變電所的高壓真空軟啟動器控制或由設于水泵房內的控制按鈕遠方控制。水泵房與10號煤主變電所之間裝設聯絡信號。

(6) 強排水設備。根據水文地質情況，考慮全礦井的排水，在10煤井底車場的最低處巷道內設置強排水系統，內設2臺BQ280-425/5-500/W型礦用隔爆潛水泵，1臺工作，1臺備用檢修；該泵額定流量為280 m3/h，額定揚程為425 m。排水管安裝Φ219×6無縫鋼管，沿主斜井井筒敷設至地面排洪溝。該設備已通過竣工驗收。

3 結 論

本文以某煤業進行下組10號煤層礦井延深工程為背景，根據該礦實際生產地質情況，采用理論計算分析的方法，對各煤層的排水設備進行選型研究，得出以下結論：

(1) 4號煤層和6號煤層分別利用已有的MD85- 45×5型水泵3臺和MD85-45×3型離心水泵3臺。僅將電動機更換為YB3型，設備參數不變。

(2) 10號煤層排水設備選用MD280-43×7型礦用多級離心式水泵3臺，1臺工作，1臺備用，1臺檢修。采用射流泵引水的方式啟動水泵，水泵房配水井安設PXWⅠ-500型配水閘閥，配水閘閥直徑為DN500。在主排水泵房配備3臺水泵電動機均采用10 kV供電電源，由10號煤主變電所直配。根據水文地質情況，在10煤井底車場的最低處巷道內設置強排水系統，內設2臺BQ280-425/5-500/W型礦用隔爆潛水泵，1臺工作，1臺備用檢修。

(3) 礦方采納本次排水設備選型后，現場實際應用效果良好，可以滿足生產需求。

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(2018?09?06)

王瑞東(1982—)，男，助理工程師，從事煤礦機電技術工作,Email:253181114@qq.com。