采区疏放水工程排水系统改造方案探讨

徐超

【摘 要】近年来，煤矿行业不断发展，随着开采面积的扩大，涌水量有增无减，采区疏放水工程面临严峻问题。为提高采区疏放水工程的排水能力，务必解决采区底板承压水生产中存在的疏放水问题，研究采区疏放水工程排水方法能有效疏放含水层的储量，也是采区工作正常进行的有力保证。所以，煤矿企业加强改造采区排水系统方案迫在眉睫。

【关键词】采区；疏放水工程；排水系统；改造方案

开采新能源是煤矿业的主要任务，但过度开采也会产生负面影响。目前，煤层开采深度和强度呈现上升趋势，采动应力对工作面的影响尤为深重，比如弯曲下沉、断裂、垮落现象层出不穷，特别是煤墙侧涌水、老空区侧涌水等方面常常涌现于工作面上。面对此种不良现状，如果管理不周，忽视水泵、排水沟和水仓的排水能力，后果将不堪设想，或者直接导致采区工作面停止生产，甚至威胁人类生命及财产安全。为了提高煤矿企业的工作质量，本文将进一步探讨采区疏放水工程排水系统的改造方案。

1.排水系统改造必要性

1.1解决带压开采的问题

从煤矿行业的生产过程及实际应用来看，大多数问题都是由排水系统引起的。比如带压开采采区，由于己组煤距底板的灰岩水相当近，要是不及时进行降压疏水，随着开采的进度，难免出现带压开采，所以需要改造排水系统。

1.2解决采区接替的难度

在煤矿企业中，为了实施矿区域瓦斯的防治措施，急需施工低抽巷，但低抽巷与底板灰岩水之间的距离很近，若不降压疏水，低抽巷受底板承压水的威胁将会更大，这种情形将会阻碍瓦斯治理工程的进度。因此，只有改造排水系统，才能解决采区接替的难度。

1.3确保承压水正常疏放

在社会经济高速发展的时代里，煤矿行业需要不断创新，坚持发展。从当前采区正常涌水量及疏放水量来看，采区的排水系统能力已无法满足煤矿企业安全生产的根本需求。因此，只有改造排水系统，才能确保承压水的正常疏放。

2.水系统的改造内容

2.1改造泵房排水设备

改造排水系统，首先要改造泵房排水设备。具体地讲，由于大部分采区中部的泵房排水设备陈旧，无法满足当前采区排水要求，急需对之加以改造，提高排水系统的能力，从根本上改造泵房排水设备。

2.2变电所需扩容改造

改造排水系统，需要扩容改造采变电所。随着近年来的排水设备的不断增加，变电所的相应配电设施也同步增加，而且还增加了一套新型的水泵自动控制系统，所以，采区中的变电所急需扩容改造。

2.3增加配套井巷工程

改造排水系统，需要增加可以配套的井巷工程，主要是为了满足设备的扩容。

3.水系统的改造方案

关于采区疏放水工程排水系统的改造方案的探讨，现以-720m排水泵房改造方案为重点进行介绍。-720m排水泵房担负-720m水平以上区段和排水任务：正常涌水量时215m3/h，最大涌水量时285m3/h。本文依据-720m排水泵房必需的排水量、现有排水设备能力和实际管路情况，特制定两种改造方案，以供参考。

3.1方案一

假设原有3台150D30×9型水泵，现在可以拆除1台，然后增选成水泵而提高其排水能力。基于严重锈蚀的现有排水管路，需要重新敷设与排水设备相匹配的管路。

3.1.1设计依据

正常涌水量：Q正常=100m3/h；最大涌水量：Q最大=170m3/h；疏放水量：Q疏放=115m3/h；排水垂高：195m；管路全长：2800m。

3.1.2设备选型

设计当中，新增2台MD280-65×4型水泵：Q=280m3/h，H=260m；配套YB24002-4型电机：355kW，6kV，1500rpm。经过改造，变为4台水泵：1台MD280-65×4型水泵工作，1台MD280-65×4型水泵备用，2台150D30×9型水泵检修。

排水时间验算：

正常涌水量：T1=100×24/（280-115）=14.5h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（280×2-115）=9.2h<20h。

3.1.3管路选择

排水管内径：d==0.212m

排水管选择?245mm无缝钢管2趟：1趟工作，1趟备用。

排水管路壁厚：δ=0.44cm

排水管路选择?245×6.5mm。

因此，可以拆除现有两趟?194×4.5mm排水管路，更换为两趟?245×6.5mm无缝钢管。

3.2方案二

假设保留3台150D30×9型水泵，然后增选水泵，并增加排水能力。由于现有排水管路受到严重锈蚀，急需重新敷设与排水设备相匹配的管路。

3.2.1设计依据

正常涌水量：Q正常=100m3/h；最大涌水量：Q最大=170m3/h；疏放水量：Q疏放=115m3/h；排水垂高：195m；管路全长：2800m。

3.2.2设备选型

经最新设计，新增1台MD155-30×9型水泵：Q=155m3/h，H=270m；配套YB355M-4型电机：185kW，6kV，1486rpm。此时一共有4台水泵：2台工作，1台备用，1台检修。

3.2.3管路选择

方法A（3趟管路）：

排水管内径：d==0.158m

排水管选择3趟?168mm无缝钢管，2趟工作，1趟备用。

排水管路壁厚：δ=0.34cm

排水管路选择?168×5mm。

排水时间验算：

正常涌水量：T1=100×24/（155×2-115）=12.3h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（155×3-115）=11.7h<20h。

方法B（两趟管路）：

排水管内径：

两台相同型号水泵并联1趟管路，流量为：Q=（1.6～1.8）Q

按1.7考虑，Q=264m3/h，d==0.206m

管路壁厚：δ=0.42cm

排水管选择1趟?219×6mm无缝钢管为工作管路，1趟?168×5mm无缝钢管为备用管路。

排水时间验算：

正常涌水量：T1=100×24/（264-115）=16.1h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（155+264-115）=13.4h<20h。

3.2.4排水系统

结合目前采区的排水系统现状，考虑疏放水的水温比较高，排水管路位于最重要的进风巷中，这将会导致回采工作面的温度不断升高，使采区作业的环境驱于恶化。对于以上两种方法而言，其排水管路都采用玻璃钢保护层聚氨酯现场发泡保温的形式，进行保温而改善井下的作业环境。

3.3方案比较

3.3.1方案一

优点：排水能力高；抗灾变性能好；管路趟数比（方案二）少1趟，对回采工作面的温度影响较小。

缺点：设备投资大；两台150D30×9作为检修泵，且工作时需要同时运行，从而加大操作和管理强度。

3.3.2方案二

优点：设备投资小；泵功能互换性好；操作和管理强度低。

缺点：排水能力低；抗灾变性能差；管路趟数比（方案一）多1趟，对回采工作面的温度影响较大。

最后，由于矿井的水文地质条件比较复杂，再加上矿井生产必须注意安全，设计应推荐（方案一）。

4.结语

综上所述，本文通过应用工作面及水仓等综合性排水措施，进一步完善了采区放水工作面的排水系统，并提出相应的防治措施。经过认真探讨，实现了解决大涌水工作面正常采煤的基本途径，为以后的煤矿生产提供安全基础。除此以外，随着社会的发展，未来的采矿业将会遇到更多难题，想方设法减少采区疏放水过程中存在的诸多问题，获得得力措施，最终使疏放水效果更好，将是我们长期关注的讨论话题。 [科]

【参考文献】

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[2]袁向海，杨树保，张风磊，刘世峰，李春元.涌水综采工作面排水系统改造实践[J].煤矿安全，2013，（6）.

[3]蒋耀忠，关进.石槽村煤矿首采工作面疏放水问题及研究[J].神华科技，2011，（5）.