中国平煤神马集团大庄矿己四采区临时排水系统方案设计

胡海峰 周兴飞/平顶山平煤设计院有限公司



中国平煤神马集团大庄矿己四采区临时排水系统方案设计

胡海峰 周兴飞/平顶山平煤设计院有限公司

【摘 要】排水系统作为矿井的安全保障系统对矿井的生产具有重要的作用。本文依据大庄矿己四采区现有排水系统和采区水害特点，在对排水系统现状进行分析的基础上，选取经济可靠的排水系统改造方案，为矿井安全生产提供了保障。

【关键词】排水系统；改造方案；技术比较

中国平煤神马集团大庄矿隶属中国平煤神马集团，位于河南省平顶山市西部山区，地处鲁山、宝丰、石龙区三县交界处，距市区55公里，矿区公路、铁路四通八达，交通便利。

己四采区位于大庄矿井田南部，目前正在生产的区域均在-135m标高以上，开采二叠系山西组二1煤层。己四采区永久泵房标高为-172m，由于矿井浅部小煤矿停产导致采区-135m以下老空区过水面积达到203万m2，并且导致永久排水泵房过水报废，现采区-135以下涌水通过潜水泵排水系统担负。

1.矿井排水系统概况

1.1.采区涌水量

采区涌水主要有大气降水、临近矿井和本矿井老空积水、二1煤顶板砂岩裂隙水、底板太原组上段和下段灰岩含水层以及寒武系灰岩含水层涌水；其中临近矿井和本矿井老空积水主为主要水源，现正常涌水量为580m3/h，最大涌水量为1200m3/h。

1.2.采区排水设备概况

己四采区水泵房位于轨道下山-170m标高处，上距二1煤层采空区25～30m。现安装3台潜水泵，1#潜水泵为BQ725-503/19-1400/W-S型，额定流量725m3/h，额定扬程503m，电动机额定功率1400KW，配套一趟DN350排水管路；2#、3#潜水泵均为ZQ1100-510/6-2500/W-S型，额定流量1100m3/h，额定扬程510m，额定功率2500KW，每台水泵各配套一趟DN400排水管路。3台潜水泵操作和控制系统安装于地面主井车房附近的己四排水系统地面控制室。三趟排水管路的敷设线路为：己四轨道平巷→管子道→己四回风井→地面→泄水池。

1.3.排水系统存在的问题及改造的必要性

1.目前己四采区潜水泵房水仓入口标高-168m，轨道大巷最低标高-172.431m，落差4.431m，存在不安全的因素。

2.由于矿井水质差导致潜水泵易损坏，且水泵损坏后检修不方便，实际使用效果较差。

鉴于以上存在的问题，现有潜水泵排水系统已经不能保证己四采区的安全生产，因此考虑新建排水系统。

2.排水设备选型及工作制度

己四采区正常涌水量580m3/h，最大涌水量1200m3/h；新建临时水泵房正常涌水期排水量170m3/h，最大涌水期排水量340m3/h。己四回风井井口标高+227m，水仓底板标高-172.5m，考虑泄水池对排水扬程的影响，排水垂高取410m。

根据涌水量及排水垂高，选择两种能够满足要求的排水设备，分别是长沙佳能通用泵业有限公司生产的MD580-60×8P型自平衡离心泵和辽源泵业生产的MD580-60×8型常规离心水泵，两种泵额定流量均为580m3/h、额定扬程均为480m，考虑到自平衡离心式水泵后期维护量小、吸程大，最终决定采用自平衡离心式水泵。

临时水泵房建成后和潜水泵房构成己四排水系统，正常涌水期临时水泵房一台MD580型离心水泵和潜水泵房一台ZQ1100型潜水泵共同担负己四采区的排水任务，两台水泵分别对应一趟DN350、一趟DN400排水管路；最大涌水期临时水泵房两台MD580离心水泵和潜水泵泵房一台BQ725、一台ZQ1100潜水泵共同担负己四采区的排水任务，临时水泵房两台离心水泵利用一趟DN400排水管路采用并联排水，两台潜水泵分别对应一趟DN350、一趟DN400排水管路。

3.临时水泵房、水仓及安全保障措施

3.1.临时水泵房位置的选择

根据已四采区目前水位及-170m轨道大巷最低点位置等情况，综合考虑到目前现有潜水泵控制水位、管路布置及其消耗量，将临时水泵房及水仓选择在已四采区轨道下山西侧约30m处（标高-170m），保证水仓入口标高低于轨道大巷标高。

3.2.水仓形式及容积的确定

根据己四采区现有潜水泵房水泵、管路的能力和位置，新建临时排水泵房是解决-170m大巷积水后不能利用现有泵房排出的问题。所以采区涌水量580m³/h通过水沟分配，410m³/h流入现有水泵房后排出，170m³/h涌水流入新建临时排水泵房水仓排出。新建临时水泵房设计一条水仓。结合该处的围岩条件设计水仓断面为半圆拱，支护方式为锚网喷+砌碹，净宽×净高为3.0×4.8m，长度51.8m，水仓容积694m3。

3.3.安全保障措施

为解决控制放水过程中泄水流入泵房，采区以下措施：

1、临时水仓入口处设置挡水墙，防止泄水时淹没临时水泵房；

2、临时水泵房入口处设一道挡水墙，确保泄水时积水不能倒灌淹没临时水泵房；

4.临时水泵房布置方案

本着安全、可靠、经济的原则制定了两个方案。

4.1方案一

采用常规水泵房布置形式，保证设备正常工作、检修的前提下尽量缩小泵房尺寸。

泵房长×宽×高=24m×4.2m×4.25m。吸水小井中心距水泵房0.9m，吸水小井直径1.6m，吸水小井壁龛尺寸长×宽×高=2.1m×2m×2m，吸水小井间距8m。

配电硐室单排布置，配电硐室尺寸长×宽×高=28m×3.6m×3.3m。

该方案的优点：

第一、水泵房采用常规布置形式，水泵吸水性能好，设备进出、检修方便。

第二、泵房通风良好，水泵、电动机工作环境好。

第三、泵房工程量和方案二基本相当。

4.2方案二

三台泵均放置在同一侧，吸水小井和水仓联通，该方案有效的解决了吸水距离远的问题，同时为了减小壁龛长度电动机一部分放置在巷道中，通过合理规划巷道、壁龛尺寸保证正常进出设备。

壁龛尺寸长×宽×高=6m×3.4m×3.4m，通道尺寸长×宽×高=20m×3.5m×3.4m。

配电硐室尺寸同方案一。

缺点：

第一、水泵吸水性能比方案一差。

第二、设备进出不方便，水泵工作环境恶劣不确定性因素增加。

方案一、二平面布置图见图一。

图1　 方案平面布置图

4.3 方案比较

方案比较见表一。

表1　 方案比较表

经过比较方案一优于方案二，最终决定采用方案一。

5.结语

通过分析矿井水害的特点，制定方案，为己四采区-135m以下标高的正常开采打下了坚实的基础，目前该排水系统已经正常投入运行，老空区积水已经排完，采区已经进行正常开采。

作者简介：胡海峰（1986— ），男，河南长葛人，助理工程师，本科，毕业于河南理工大学，现从事工程设计工作。