城門山銅礦采區(qū)排水設(shè)備安裝工藝優(yōu)化與實(shí)踐

王 努，何 飛，占霆鈞，陳炎桂

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332100 ）

1 引言

隨著露天采區(qū)深度的增加，排水系統(tǒng)也要隨著提升。礦山機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行、正常生產(chǎn)、人身安全及經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣有直接關(guān)系［1］。合理的安裝排水設(shè)備，更好地服務(wù)于生產(chǎn)，需要最大程度的優(yōu)化排水設(shè)備安裝工藝，降低設(shè)備的維修量，確保采區(qū)排水及時(shí)性和穩(wěn)定性。

2 泵站概況

城門山銅礦采區(qū)現(xiàn)有排水泵站為10#坑排水泵站，該泵站目前臺(tái)階標(biāo)高為-106m，由水泵一次性抽水至+20m固定中轉(zhuǎn)泵站，垂直高差為+126m。10#坑排水泵站現(xiàn)有水泵2臺(tái),為了便于日常維護(hù)，2臺(tái)水泵型號(hào)相同，日常一開一備，防洪度汛期間全開，每臺(tái)水泵配備一路DN400mm排水管道，管材為鋼骨架聚乙烯復(fù)合鋼管，單條管路全長(zhǎng)約700m。

表1 水泵主要技術(shù)參數(shù)表

3 優(yōu)化水泵安裝平臺(tái)

3.1 原有安裝平臺(tái)

原有水泵設(shè)備設(shè)施固定安裝于采坑水倉平臺(tái)，安裝高度一般比水倉臺(tái)階高4~5m左右［2］。安裝如圖1所示。

圖1 原有水泵安裝示意圖

原有安裝平臺(tái)以下缺陷。

（1）采區(qū)現(xiàn)有排水設(shè)備多數(shù)為臥式雙吸水泵，日常工作中，水泵的安裝位置必須隨采坑水位高低和采礦作業(yè)而變化，尤其是雨季，應(yīng)急遷移水泵設(shè)備設(shè)施現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。而每次遷移水泵，均需耗用大量的人力和物力。

（2）受制于水泵自身吸程影響，當(dāng)水倉液面下降較多時(shí)，水泵機(jī)組的效率會(huì)相應(yīng)降低，影響了采坑的排水效率。

3.2 優(yōu)化后水泵安裝平臺(tái)

鑒于水泵頻繁的移動(dòng)帶來的成本和作業(yè)量的增加，通過設(shè)計(jì)浮伐，將水泵安裝于浮伐之上，隨水倉液面的高低而浮動(dòng)，始終與水倉液面保持同一高度。

（1）浮伐尺寸設(shè)計(jì)。

浮伐的尺寸設(shè)計(jì)需要考慮水泵設(shè)備設(shè)施的尺寸、重量如表2，安裝臺(tái)數(shù)、水泵安裝距離和出水管路含水重量等。

表2 水泵主要重量、尺寸參數(shù)表

考慮到三期浮伐上需要放置3臺(tái)泵，3臺(tái)泵以及管路管配總重將達(dá)到約15t。

（2）浮伐選材。

采坑廢水具有酸性，因此選材必須具有防腐蝕性［3］和較好的浮力。本次選用具有防腐性能較好的玻璃鋼材質(zhì)，利用17根DN600mm×8000mm的玻璃鋼管道，通過以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為管道之間的連接固定材料，將17根管道制作成一個(gè)10.2m×8m的水泵安裝平臺(tái)。

（3）設(shè)計(jì)校核。

①浮力校核。

浮力計(jì)算：F浮=ρ液gV排

F浮為浮力，單位N；ρ液為液體密度，這里取水的密度1.0×103kg/m3；g為 重力加速度，取9.8m/s2；V排為按浮伐1/3體積計(jì)算。

F浮= 10×9.8×10.2×8÷3=26.66t＞22t（浮伐自身重量）。

②安裝尺寸校核。

圖2 水泵擺放示意圖

（4）使用情況說明。

優(yōu)化后水泵安裝具備：①水泵安裝在浮伐上，安裝高度始終保持一致，吸程滿足要求，可持續(xù)性工作；②避免了水泵被淹沒；③減少吸水管長(zhǎng)度，減輕安裝、維修工作量的優(yōu)點(diǎn)。

4 優(yōu)化水泵出水管安裝

4.1 原有水泵出水管安裝

IZA150-400耐腐蝕水泵需要整機(jī)就位以后，找平和灌漿［4-5］。但水泵固定在浮伐上，沒辦法進(jìn)行灌漿固定。在水泵安裝時(shí)，出水口安裝閘閥、變徑、彎頭，連接軟管從水泵上方接出。這樣連接很容易造成出水口處壓力過大，使泵體前半段傾斜，造成軸承磨損，機(jī)械密封損壞。

4.2 優(yōu)化后出水管安裝

出水管安裝DN150閘閥，型號(hào)為Z41W-16P，水泵開停機(jī)時(shí)關(guān)閉閥門有利于水泵電機(jī)的啟動(dòng)電流降到最低，防止燒毀電機(jī)和對(duì)電網(wǎng)的電壓波動(dòng)影響最小，便于更換逆止閥，便于檢修水泵，防止逆止閥失靈水倒流。

圖3 原出水泵水管安裝示意圖

出水端連接一DN150×90°彎頭，然后連接一DN150閘閥，接著用一DN150變DN300大小頭連接一DN300×45°彎頭，再用DN300變DN400大小頭連接DN400×60°彎頭，最后連接DN400鋼絲管聚乙烯骨架復(fù)合管。在彎頭法蘭處可用槽鋼與底板固定，減輕震動(dòng)帶來的影響。

按上述水泵出水管安裝方法（出水管在水泵一側(cè)，而不是水泵上方），水泵停止時(shí)水錘［6］壓力作用在管路上，而不直接影響水泵，減輕水泵總成件的損傷。

5 優(yōu)化水泵底閥安裝

5.1 原有底閥安裝方式

為了防止水泵內(nèi)水從吸水管中流入采坑集水倉，同時(shí)也以減少雜物的流入，降低底閥的堵塞幾率，在吸水管末端安裝底閥。通常水泵吸水管連接一90°彎頭，然后連接底閥。彎頭固定在浮圈上，底閥浸沒在集水倉中。

由于城門山銅礦采坑廢水為酸性，雖然采用了不銹鋼螺栓連接底閥，但有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。又或者底閥有時(shí)會(huì)吸上樹枝或其他雜質(zhì)，合閉不了閥瓣。以上情況造成了底閥一年維修量多大11次之多。而且維修時(shí)會(huì)出現(xiàn)維修人員需要站在浮圈上，存在安全隱患；同時(shí)由于DN300mm×6000mm的吸水管較重，維修一次需要3~4人作業(yè)才能完成，耗費(fèi)人力物力。

5.2 優(yōu)化后的底閥安裝

圖4 優(yōu)化后水泵水管安裝示意圖

由于水泵安裝在浮伐上，從水泵底座兩側(cè)分別焊接一根長(zhǎng)3m的10#槽鋼，另一頭伸出浮伐用作小平臺(tái)的支撐，槽鋼中間與浮伐的踏板點(diǎn)焊固定，兩根槽鋼中間寬1m。伸出浮伐外的兩根槽鋼焊上一根扁鐵，起支撐和分擔(dān)重力的作用。然后焊上一塊長(zhǎng)1.2m，寬1m，厚6mm的花紋鋼板，按照確定的底閥安裝尺寸，在鋼板上割出一個(gè)300mm的圓形，用于放置底閥。

在浮伐靠近底閥處安裝一活動(dòng)的龍門架，配合手動(dòng)葫蘆，可起到底閥檢修時(shí)起吊底閥作用，省時(shí)省力。在浮伐周圍焊接一圈護(hù)欄，確保浮伐上人員安全。

圖5 底閥優(yōu)化后安裝示意圖

優(yōu)化后的底閥螺栓不與集水倉廢水直接接觸，避免被腐蝕。底閥進(jìn)行維修時(shí)使用手動(dòng)葫蘆，不需要人員站在水面浮圈上，更安全。手動(dòng)葫蘆拉起底閥，也可以節(jié)約人力。

6 優(yōu)化集水池邊坡排水管安裝

6.1 原先邊坡排水管安裝方式

水泵出水管從浮伐上出來后，貼著采坑邊坡上坡，按安裝通道路徑連接至中轉(zhuǎn)泵站。日常排水中，管路平穩(wěn)運(yùn)行。但遇到防洪度汛期間，采坑集水倉水位較高，水漲船高，邊坡排水管路由于含水，重量大，不能隨浮伐浮動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致管路法蘭連接處斷裂，制約了排水的及時(shí)性。

6.2 優(yōu)化后排水管安裝

利用淘汰的DN200玻璃鋼管裁成2m一根的玻璃鋼短管。然后將短管兩頭用玻璃纖維布封死，制作成玻璃鋼浮管。將6根玻璃鋼浮管每隔200mm擺放于兩根長(zhǎng)3m的10#槽鋼上，然后在槽鋼上量好尺寸、鉆孔，再通過自制抱箍（圖6、圖7）固定連接成一套浮管，安裝于排水管路上。

圖6 抱箍套環(huán)尺寸圖

圖7 抱箍卡環(huán)尺寸圖

優(yōu)化后采坑集水倉邊坡上的排水管路在浮管的浮力下，可以隨浮伐一起隨水面的高低上下浮動(dòng)，在汛期或暴雨時(shí)，避免排水管路沉在水中影響排水的正常運(yùn)行，提高了排水系統(tǒng)的穩(wěn)定。