抽采泵站高低位水池清淤工艺及设计优化

王栓林 皮希宇 廉振山

(1.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院，北京市朝阳区，100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京市朝阳区，100013)



★ 煤矿安全 ★

抽采泵站高低位水池清淤工艺及设计优化

王栓林1，2皮希宇1，2廉振山1，2

(1.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院，北京市朝阳区，100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京市朝阳区，100013)

通过对现有设计影响抽采泵站循环水系统中高低位水池清淤过程中存在的问题和缺陷进行分析，提出了地面瓦斯抽采泵站循环水系统中高低位水池的清淤工艺方案，并对方案实施过程当中的安全措施进行了详细的分析，提出“一池两用”的优化设计方案，实现了矿井不停泵清淤。优化设计后，保证了泵体日常运行和定期清淤维护的用水需求，现场应用效果良好。

瓦斯抽采泵 循环水 高低位水池 清淤 设计优化

水环式真空泵在电力、煤炭等行业的多个方面都有应用，主要包括瓦斯抽采、煤层气输送的压缩增浓、煤化工工艺、选煤、收尘、电缆干燥等，但目前应用最为广泛的仍然是煤矿瓦斯抽采和利用领域。水环式真空泵具有结构简单、吸气均匀、工作平稳可靠、操作简单、维修方便等特点，泵体在抽放瓦斯时，以水为介质，不易产生高温和火花，从而避免了瓦斯燃烧和爆炸事故，是煤矿瓦斯抽采及利用系统中的重要设备，结垢和锈蚀是瓦斯抽采泵站最常见的问题。水环式真空泵包括有辅助循环水系统，主要用于泵体工作液和冷却液。刘海生等利用变频器对水循环系统进行变频调速，实现了冷却水循环利用和软化池自动补水；李琼等人的研究表明水环式真空泵的工作液温度较高，会使泵体内发生汽蚀，进而影响真空泵的能效。因此泵体的工作液和冷却液循环系统是瓦斯抽采泵高效运行的基础。

我国北方常见的抽采泵站循环水均设置有高低位水池，采取机械式冷却塔进行降温，由于用水量较大，多设置在敞开的环境下，在季风气候影响下，除泵体本身的垢锈等会在水池中淤积外，大量的灰尘、泥土及沙尘等会进入高低位水池进行沉淀和淤积，受循环水泵的动压扰动后会进入循环水系统，严重影响抽采泵的水质，所以必须定期对高低位水池进行清淤处理。

目前常见的抽采泵站设计当中并未对高低位水池清淤进行充分的考虑，仅并联设置两趟高位水池到泵体的供水管路，高位水池要清淤就必须停泵，本文主要对高低位水池的清淤工艺进行分析，并提出“一池两用”的双高低位水池设置方式来优化地面瓦斯抽采泵站的水循环系统。

1 抽采泵站水循环工艺

抽采泵站水循环系统包括高低位水池、补给水管路、供水管、回水管、溢流管、循环水泵、软化水装置及其附属阀门等，循环工艺流程如图1所示。

图1 抽采泵站水循环工艺

地面通过深井泵补水到低位水池当中，通过循环水泵经上水管路进入到冷却塔后补充到高位水池之中，然后经过软化水装置一部分进入瓦斯抽采泵泵体后经汽水分离器回水至低位水池，另一部分经减速机冷却用水管路后回水至低位水池。

2 高低位水池清淤方案

2.1 泵站水循环系统简介

山西吕梁朱家店煤矿地面瓦斯抽采泵站建于2010年6月，位于白草村回风立井工业广场内，由真空泵房、管道间、水泵间、配电室、值班室组成。泵站采用双回路供电系统，采用两套独立的高、低负压抽放系统。高负压抽放系统采用两台型号为2BEC72的水环式真空泵，配套电机功率为400 kW，吸气量355 m3/min，一运一备；低负压抽放系统采用两台型号为2BEC72的水环式真空泵，配套电机功率为630 kW，吸气量510 m3/min，一运一备，高位水池容积120 m3，配备冷却塔，并配备软化水装置，低位水池容积160 m3，水循环系统如图2所示。

2.2 高低位水池清淤方案

朱家店煤矿瓦斯抽采泵站于2012年8月1日开始全面24 h运行后，目前已经安全运行4年多，由于地面高低位水池敞开设置，长时间运行以后，池底淤积大量的泥土杂物等，严重污染泵站循环水水质，减小了高低位水池的容积。

为了清除泵站高低位水池的淤泥，确保抽采泵的用水量及水质，分析矿井生产现状，针对泵站现状制定了相应的清淤方案，并编制了相应的矿井井下临时瓦斯排放措施，具体清淤流程如图3所示。

图2 朱家店煤矿地面瓦斯抽采泵站水循环示意图

图3 抽采泵站清淤流程

高低位水池清淤过程中的材料准备、关键步骤及安全注意事项主要包括：

(1) 材料包括MYP380/660V-3×6+1×6 mm2矿用胶套电缆、泥浆泵、DN50钢丝骨架胶管、方形铁锹、水桶、彩条布、平板车等，其中泥浆泵用于排污，彩条布用于防止人工清淤污染泵房外墙，平板车用于运输清出后晾干的淤泥。

(2) 选择井下采掘接续过程中，通风压力最小的阶段进行停泵，停泵的时间不超过8 h，加大各用风点的风量，严密监控井下瓦斯浓度变化情况。

(3) 制定停地面瓦斯抽采泵的专项措施，严格瓦斯巡回检查，保证管路内瓦斯浓度不超过1%。

(4) 尽量选用泥浆泵排出部分淤泥，沉淀层较厚的淤泥需要人工清除。

3 高低位水池优化设计

3.1 现有设计缺陷分析

根据本次高低位水池清淤过程中遇到停泵的问题，现有设计未充分考虑常年运行以后出现的垢锈、灰尘等淤积的问题，高低位水池均为单独设置，高位水池分为两路分别进入高低负压抽采泵内进行循环，要清理水池就必须要停泵，严重影响高瓦斯或突出矿井的安全生产，该瓦斯抽采泵站在水循环系统设计上存在严重的缺陷。

3.2 高低位水池优化设计

根据现有设计缺陷的分析，考虑采用“一池两用”的方式对现有高低位水池进行改造，即在水池中部设置隔水墙和挡水闸门，如图4所示，高低位水池设置相同的隔水墙和挡水闸门。通过在高位水池隔水墙两侧池底设置双下水孔来满足泵体的供水，在高位水池隔水墙两侧的池壁设置双溢流孔。日常使用时，水池内的挡水闸门打开，挡水墙两侧连通，满足泵体水循环的需求，当需要清淤时，挡水闸门关闭，隔水墙两侧成为两个独立的水池，可以满足不停泵清淤的目的，实施后效果良好，改造后的低位水池如图5所示。

图4 高位水池设计优化

图5 改造后的低位水池

4 结论

(1) 提出了地面瓦斯抽采泵站循环水系统中高低位水池的清淤工艺方案，并对方案实施过程当中的安全措施进行了详细的分析。

(2) 通过对现有抽采泵站循环水系统的缺陷分析，提出“一池两用”的优化设计方案，实现了矿井不停泵清淤。

(3) 优化设计后，保证了泵体日常运行和定期清淤维护的用水需求，现场应用效果良好。

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(责任编辑 张艳华)

High-low pool dredging process and design optimization of extraction pumping station

Wang Shuanlin1，2， Pi Xiyu1，2， Lian Zhenshan1，2

(1.Mine Safety Technology Branch of China Coal Research Institute, Chaoyang, Beijing 100013, China；2.State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization, Chaoyang, Beijing 100013, China)

By analyzing the existing problems and defects in high-low pool dradging process, proposed cleaning procedure plan for high-low pool in circulated water system of ground gas drainage station, and analyzed safety measures in plan implementation process, put forward the "dual-use" optimized design scheme that could dredge with no interruption. After optimization, water demand for daily operation and regular maintenance could be met. Field application effect was favorable.

gas extraction pump, circulating water, high-low pool, dredging, design optimization

王栓林，皮希宇，廉振山.抽采泵站高低位水池清淤工艺及设计优化[J].中国煤炭，2017，43(4)：140-142，144. Wang Shuanlin，Pi Xiyu，Lian Zhenshan. High-low pool dredging process and design optimization of extraction pumping station [J]. China Coal, 2017，43(4)：140-142，144.

TD712.63

A

王栓林( 1983-)，男，山西繁峙人，助理研究员，硕士，现在煤炭科学技术研究院有限公司安全分院瓦斯治理与利用工程技术研究所担任副所长，主要从事煤矿瓦斯治理与利用工程技术方面的科研和管理工作。