關于煤礦自動化供水研究與應用

（晉能控股煤業集團永定莊煤業有限責任公司水暖區 山西 037003）

1.煤礦供水系統的應用現狀

本文主要以某煤礦其中一個礦井為例，該煤礦的礦井年產量可達240萬噸，其距離市區有40多公里，不僅對自來水管路的鋪設成本很大，而且應用原先的供水系統還存在著很大的問題，主要有兩大問題，分別為：反滲透膜老化現象嚴重和運行方式不匹配。對于反滲透膜老化問題來說，因為反滲透膜老化現象非常嚴重，使得處理以后的水中仍含有大量的氯化物，其含量高達244.9mg/L，已經非常接近生活飲用水的衛生標準限值，即250mg/L，如果長期飲用會給職工帶來很大的傷害。對于運行方式不匹配來說，由于礦井水處理站的井下生產和消防用水沒有備用的水源，如果出現全站失電、井下排水不當等現象，因其配水泵站以及加壓泵站都是穩定的水源，雖然位置相互靠近，但是沒有聯通管道，所以泵站水池中的10000m3儲存水就沒法讓煤礦應用，便會給煤礦帶來嚴重的經濟損失，所以為了確保煤礦和選煤廠的生產、生活用水充足，就結合了生產、生活用水的實際需要，分別設置了9座水源井，并且每座水源井的水量均在100m3/h以上?，F階段此煤礦已有5座水源井正式投入使用，并安裝了五臺潛水泵，應用集中管控形式，全面滿足了自動化供水的目標。

2.煤礦自動化供水實施方案

(1)改造原則

根據該煤礦供水系統所具有的問題，基于優化改造層面，特別提出了應遵循的改造原則，主要包括四點，分別為：①合理的制定優化改造方案、技術和經濟指標。②在保證泵站屬性及功能良好的基礎上，應充分運用原裝置和設備。③全面運用新技術、新材料和新設備，以保障煤礦供水的安全、穩定。④借助改造保障煤礦生活用水以及生產、消防備用水的充足。

(2)實施方案

通過對該煤礦礦井水深度處理技術的應用，可清楚該礦井的水懸浮物含量、粒度、pH值以及大腸菌群等各項指標均沒有超標，因此結合該煤礦用水的特點，就應用了分質供水方法，將煤礦的生活用水引到生活飲用水衛生標準的加壓泵站以及配水泵站中，而消防、灑水使用礦井深度處理水。據調查發現此煤礦的最高用水量是6467m3/d，日均用水量是2905m3/d，生活用水是1515m3/d。在實現自動化供水的基礎上，選取設備時，不僅需要考慮備用水量的最大化，而且還要參照日常供水的水泵機組運行區間，以降低運行的費用。其中實施的方案有三個，方案一是在配水泵站的水池進水管到水處理站的清水池進水管中鋪設一條DN300和PN1.0MPa螺旋焊接鋼制輸水管道，其長度為2000m。該配水泵站的水泵機組單臺流量是160m3/h，功率是90kW，兩臺泵組并聯的流量是230m3/h，運行的供水量是5520m3/d，備用水源無法滿足最大用水量，而且三臺并列運行時，其流量并沒有顯著增大。安裝流量為160m3/h、揚程為32m、功率為30kW的水泵機組，不僅符合水泵機組運行區間要求，而且還能顯著降低運行的費用，全面應用的原裝置和設備，充分降低了固定資產的投入。因現場地形較為平坦，管線順利，所以水資源損失僅為5%。經調整配水泵站水池進水閥門以及水處理站的清水池進水閥門，并使用梅花井配水泵站水泵機組運送水，再由已經安裝的水泵機組供煤礦生活用水。同時作為礦井消防、灑水的備用水源。

3.系統特點及技術屬性

(1)系統特點

此自動化供水系統的結構非常簡單，所以維護成本很低，這就給煤炭企業節省了大量的成本，該系統采用的是集中控制形式，有效解決了分散式管理的不足之處，而且煤礦行業的用水量都非常大，每個井的距離均在500米以上，這就非常不利于管理，如果運用集中控制進行管理，則能夠有效提高管理的質量和效率。原先煤礦供水運用的方式是借助水泵將自來水、地下水抽入進蓄水池里，然后通過水泵排到水塔上，以達到穩壓供水，最后由水塔向各個點進行運水。但應用自動化供水系統就不需要安裝水池及水塔，只需借助φ250的主管網和電氣控制設備就能完成自動供水，具有良好的自動化功能，非常符合現代化的發展要求。另外，該系統在地上只有一個控制閥，其余的設施都是埋在地下的，并且僅占用了3m2的空間，可見該系統非常節約空間。而過去水井都必須配置水泵房，每個水泵房都必須帶有配電室、泵房以及值班室，其面積一般為250m2，可見非常的占地方。正因為此系統的出現才有效解決了上述各種問題，使得煤礦供水越來越先進化。

(2)技術屬性

煤礦自動化供水系統主要的設備有三個，分別為潛水泵、電纜和控制系統。首先，潛水泵。本文使用的潛水泵為200QJ80-66/6，其流量為80m3/h，揚程66米，出水口直徑為DN100，電機的功率是22kW，非常適合用在直徑超過φ250的井中，該潛水泵應設置在動水位的下面，并且要大于2米。其次，電纜。一般電纜鋪設的形式有兩個，分別為架空式、埋地式，具體應按照實際情況進行選擇，通常會按照電壓等級、電機功率、電壓降等方面展開篩選，本文使用的電纜為DY-500 3×25+1×16，埋深為1米，在該電纜的下面還鋪了一層黃砂，大概15cm，在電纜的上面先使用磚進行覆蓋，然后使用黃土實施回填，沒有占用耕地任何的面積。最后，控制系統。本文選擇了4套普通啟動箱與一套自制的自動控制設備，并使用YX-60的電接點壓力表以達到穩壓供水，然后按照用水量情況，自動改變泵的開啟個數，以確保供水管的壓力一直處于穩定狀態，全面自動切換，不再需要人員守護。

4.電氣運行機理及應用效果

(1)電氣運行機理

首先，供水系統的運行機理。因為該系統的穩壓是0.6MPa，這五臺泵的啟停都由五只YX-60型的電接點壓力表所管控，所以就分別設置出了上下限的壓力值，詳見表1所示。這五只電接點壓力表一直在監測系統的壓力，一旦系統的水壓超過了上限值，則泵就會停止運行。當系統壓力不斷下降時，至到小于0.5MPa時，1#泵就會開啟，如果系統壓力還在持續下降，并小于0.45MPa時，2#泵就會開啟，以此類推，其它泵也會與上述原理相同。其次，單臺泵的運行機理。其運行機理為：當壓力超過此泵電接點壓力表的上限時，則KM接觸器的電動機就會斷電；當壓力超過此泵電接點壓力表的下限時，KM接觸器的吸合電動機就會斷電，這樣KM-1輔助接點就會進行自保。最后，電接點壓力表的運行機理。其內部的彈性元件會受介質影響而推動齒輪傳動，通過指針表示出壓力的值，然后觸動電接點和設備相通，進而給出開關信息，以實現自動控制，此表能夠應用在遠程信號控制當中，只需設置好上下限的閉鎖壓力就行。

表1 上下限壓力值

(2)應用效果

此系統從使用開始還未出現過毛病，不過因為煤礦施工環境的影響，使得用水極其不穩，所以便對此系統引用了水泵自動切換功能，不僅很大程度的節約了水源，而且還保護了水泵，使煤礦自動化水平越來越高，充分達到了無人值守的程度，既有效節省了人力，又給煤礦企業帶來了很大的經濟利益，其未來發展趨勢極其可觀。同時還使煤礦企業全面實現了集中控制，給管理方面帶來了很大的幫助，具有很大的使用價值與研究價值。

5.總結

通過上述內容我們可知：自動化供水系統對煤礦供水安全有著很大的影響，所以必須對其進行深入研究，以更加優化供水系統，全面實現自動化、無人值守化的發展模式。