矿井排水系统的升级改造

谭志喜

(同煤集团煤峪口矿)

矿井排水系统的升级改造

谭志喜

(同煤集团煤峪口矿)

煤峪口矿现有的排水系统陈旧，排水能力难以应对突水或出水量增加的潜在危险，不能满足正常安全生产需要。为确保矿井排水系统的安全可靠性，增强矿井对水患的避灾、抗灾能力，根据矿井历年涌水量，更换了管路，增设了水文监测系统，对现有的排水系统的排水能力进行了升级改造。

矿井 排水系统 改造

1 矿山排水系统现状

水是煤矿安全生产五大灾害之一。煤峪口矿已采空的3#、9#、11-12#和14-2#各煤层低洼处均有积水。积水区主要集中在井田中东部，3#层积水43.2万m3,9#层东部积水11万m3，11-12#层积水103.4万m3，14-2#层积水66.6万m3。总积水量预计224.2万m3。

全矿井共有4个出水点，总出水量为70～80 m3/h。其中3#层出水量约13 m3/h；9#层为970 m旧水平，正常出水量13 m3/h；11#层副水平斜井底出水点正常出水量约50 m3/h；404出水点正常出水量10 m3/h。

煤峪口矿现有3套排水系统：副立井主排水系统、406盘区集中排水系统和西三立井排水系统。3套排水系统实际总排水能力为540 m3/h。

(1)副立井主排水系统。4台1986年配备的150D-30×10水泵，2台工作，1台备用，1台检修；1975年铺设3条φ150 mm的排水管路，设计最大排水能力为300 m3/h。4台排水泵和3条排水管路已超期服役，尤其水管内壁结垢，通水截面小，实际排水能力仅为130 m3/h。

(2)406盘区集中排水系统。MD155-67×8型水泵2台，通往西二风井地面6吋水管2条，排水能力200 m3/h；西三立井现有2台DF155-67×7型水泵,1台工作，1台备用；1条6吋排水管，最大排水能力100 m3/h。

煤峪口矿现有的排水系统设备陈旧、管路锈蚀，排水能力难以应对突水或出水量增加的潜在隐患，且尚有224万m3采空积水威胁，排水能力已经不能满足正常安全生产需要，矿井排水系统升级改造迫在眉睫。

2 主排水系统改造

2.1 煤峪口矿原有排水系统

(1)410盘区、307 盘区。采掘工作面排水通过盘区泄水孔直接排入900 m大巷水沟，自流3#副井泵房，3#副井井底分别设置有900 m水平中央泵房与75泵房。900 m水平中央泵房到副井井口距离271 m，配备有两个临时水仓，水仓容积分别为900,1 100 m3，配备4台150D-30×10水泵，功率均为220 kW，排水能力均为250 m3/h，铺设排水管路3条，管径均为150 mm；75泵房到副井井口距离40 m，配备有两个临时水仓，水仓容积分别为200，100 m3，配备2台水泵，分别为4DA8×9、150D-30×3型，功率均为160 kW，排水能力均为100 m3/h，铺设排水管路两条，管径为150 mm。

(2)中央泵房。该泵房于1986年建成， 4泵3管已使用28 a，水管内壁在水流长期冲刷和厌氧细菌吞噬下，发生了锈蚀和结垢，通水截面缩小，实际排水能力仅为130 m3/h。随着14-2#406盘区采掘延伸，矿井涌水量增大，现有的排水设施难以为继。井下排水系统主要采用人工控制，完全依赖泵站工的责任心，无法预测水位的增减速度及可能造成的“烤泵”或“淹泵”事故。

改造前排水系统流程见图1。

2.2 改造方案

(1)中央泵房。将4台旧泵更换为4台MD155-67×9型水泵，电压6000V，功率450kW，扬程531 m，流量185 m3/h;更换3条排水管道，增加1条排水管；配置一套KJ11型矿井水文监测系统，可根据中央水仓水位情况实现自动开停水泵、自动报警等功能。改造后中央泵房排水能力为416 m3/h。

图1 改造前排水系统流程

(2)增加1条406集中水仓经西二至地面排水管路，现有2条6吋排水管路。

(3)406盘区为该矿最底部的一个生产盘区，水害严重，406集中水仓位于900 m水平大巷中间点，担负着防排水最艰巨的任务。改造前主要依靠排水沟，排水能力不足，改造后406水仓到中央水仓增加两条6吋管道，排水能力达240 m3/h，可以实现“406集中水仓—副井中央水仓”的能力互补。

(4)常年出水点原有密闭下都有出水通道，3#层、970 m水平、11#层暗斜井、404出水点底部都为方形暗水道，非防水密闭，大多为上世纪50—70年代封闭，设计规格和施工质量不符合现行《防治水规定》，且年久水泡，密闭防水性能力低下。为杜绝积水冲垮密闭，新筑6座防水密闭，加固9座防水密闭。

改造后排水系统流程见图2。

图2 改造后排水系统流程

2.3 新排水系统的特点

(1)更换中央泵房4台MD155-67×9型水泵，2台工作，1台检修，1台备用。发生水灾时，4台水泵可以同时工作，增大了中央泵房的排水能力；增加1条排水管，3条排水管管路全部改为快速接口涂塑钢管，有效防锈、防腐蚀，满足《煤矿防治水规定》第五十八条规定，工作水泵可在20 h内排出矿井24 h的正常涌水量。

(2)406盘区上覆14#层采空区有大量积水，该盘区到中央水仓3 000 m，增加两条6吋排水管与中央水仓连通，实现了“406排水系统—主排系统”能力互补，排水能力为200 m3/h。矿井正常排水时，中央泵房307，410盘区等出水，当中央水仓水量突增时，一部分通过4台水泵及管路排往地面，另一部分通过2条6吋管路排往406盘区水仓，通过406盘区水仓排往西二风井地面；当406盘区发生水灾时，一部分排往西二风井地面，另一部分通过2条6吋管路排往中央水仓。达到大水分流的效果，极大的提高了矿井排水能力和机动性。

(3)随着406盘区开拓的不断延伸，排水量也不断增加。在原有的基础上增加1条406集中水仓经西二风井至地面排水管路，提高了该盘区的排水能力。

(4)在排矸巷内施工水泵硐室，通过两个钻孔通往中央水仓，实现中央水仓与406盘区方向管路连接。

3 结 语

通过对现有排水系统的分析，制定出切实可行的改造方案：从406盘区水仓到中央水仓布设2条排水管路，从总体布局上做到了统筹兼顾；在方案实施过程中，在排矸巷施工水泵硐室，再向中央水仓施工排水钻孔，缩短了管路长度，提高了工作效率；使用涂塑排水管排水，避免排水管道的锈蚀，增加了排水管的使用寿命；中央水仓配置了KJ11型矿井水文监测系统，可根据中央水仓水位实现自动开停水泵、自动报警等功能，保证了矿山的生产安全。

[1] 孙亚军，杨国勇，郑 琳.基于GIS的矿井突水水源判别系统研究[J].煤田地质与勘探，2007,35(2)：34-37.

[2] 孙恭顺，梅正星.实用地下水连通试验方法[M].贵州：贵州人民出版社，1988.

[3] 吴吉春，薛禹群.地下水动力学[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

2015-04-24)

谭志喜(1975—)，男，注册安全工程师，037041 山西省大同市。