矿山水泵运行现状及性能改造分析

肖建平

（中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿，广东韶关 512325）

0 引言

矿山开采作业期间，由于作业特性危险系数较高，可能受到客观因素影响带来严重的安全事故，威胁到作业人员的生命财产安全。同时，由于矿山井下开采的复杂性，极易导致各种灾害出现，其中当属井下的冒水会屡屡出现，严重时会出现淹没矿井甚至导致坍塌，威胁到矿井作业人员生命安全。矿山水泵担负着井下冒水的安全排放这项关键的任务，其能否高效、安全、稳定、可靠地运行有着重要意义。同时，积极对水泵的性能进行改造，将为矿山作业活动的安全稳定开展打下坚实基础，否则一旦出现事故将会为企业带来不可估量的经济损失，制约企业的可持续生存和发展。加强矿山水泵运行性能探究，可以为后续矿山企业生产活动开展提供依据。

1 矿山水泵运行现状

矿山在开采活动中，由于矿山水泵运行的频率比较高，运行生存环境较为恶劣，所以故障概率大。同时，如果矿山企业对矿山水泵的使用维护不当，以及后期的检修不及时、出现问题未能及时有效解决等情况，在很大程度上都会影响到水泵运行效率，同时会埋下设备安全隐患。

1.1 水泵运行工况效率不高

水泵运行工况效率在很大程度上主要是取决于其自身性能，但同时又受到其他外界因素的影响。例如，在使用过程中不合理的操作、维护、保养以及未能确保及时检修和定时大修等，都会影响到水泵的运行工况效率。同时，矿山企业又过分追求水泵机械性能，却未能立足于实际的情况，导致水泵大材小用现象经常出现。还有，很多水泵自身流量较大，但是运行工况却超出了经济合理区间，制约了其性能发挥，这些不仅会影响到矿山开采活动的展开，还会加剧资源损耗，最终影响到矿山开采活动。

1.2 水泵破损、陈旧

由于运行环境较为恶劣，可能受到外界因素的影响从而导致水泵的破损，矿山企业未能很好地做好水泵的检查检修，以及定期的大修或更新水泵，造成水泵运行效率下降，甚至会有较大安全隐患，例如严重时出现水灾事故，带来的后果将是不可估量的。同时，矿山企业存在的弊病，主要是为了节约生产上的成本，无视部分矿井采用的过于陈旧的水泵，不采购、使用先进的水泵运行系统等，这样不仅是加大能量损耗，还会加大检修成本，浪费人力资源。

1.3 水泵管路运行效率偏低

矿山水泵管路运行效率偏低，同样是影响水泵安全稳定运行的主要原因之一，主要是有2个方面：一是水泵工艺设计不合理；另一个是未能充分结合矿山开采具体情况，这个主要是因为早期的管路设计和矿山企业后期的发展，不断的矿井深部延伸的冲突，以及水泵管路的老化和积垢堵塞，导致水泵管路运行效率与实际作业需求相背离。所以，在排水管路和水泵选购时，应该匹配选购，但是可能出现管路阻力过大或者管径不符合标准的诸多问题，影响到矿山水泵运行效率。矿山水泵最大系统效率，伴随着流量增长而增长，如果矿山水泵标准仅仅停留在工作效率方面，可能导致管路阻力增大、降低管路效率，最终可能导致结果适得其反，还会制约矿山开采活动有序的开展。

2 矿山水泵改造的必要性

在矿山开采活动开展中，水灾是一种危害性较大的灾害，严重威胁到井下作业人员的生命财产安全。虽然凡口铅锌矿经过多年的技术改造，采取了一系列的防护措施，现已在竖井的各级主巷道里建起水泵房，成功地将绝大部分井下冒水和地表渗水引到水泵房，再借助安装在水泵房的多级离心式水泵，逐级地将井下水排放到地面。但由于井下开采活动的复杂性，井下冒水的水质水量不确定性，尤其是在降雨季节，地表渗水量会突然加大等这些不确定因素。而矿山井下作业环境较为恶劣，水泵在运行期间很容易出现磨损、老化，影响到水泵的运行效率和运行安全。所有这些都是会制约井下开采作业活动的顺利进行，威胁矿井作业人员安全的因素。鉴于矿山水泵的运行现状，为了保证井下掘进作业活动的安全、有序进行，除了应该剖析矿山水泵运行现状、问题外，还应需要结合实际情况不断推动水泵性能改造，实现其性能的进一步改造升级，以更好地适应恶劣工况，具备更强的耐腐蚀和耐冲击能力。这样，才能确保矿山水泵高效、安全、稳定、可靠地运行，保障矿山开采活动顺利展开，为矿井作业人员生命财产安全提供坚实的保障。

3 矿山水泵性能改造的有效措施

矿山水泵运行期间，针对其中的问题需要不断改造和完善，提升其性能才能更好地保证水泵安全、稳定、高效、可靠地运行。这就要求企业立足实际情况，除了要加强对水泵的设备管理工作之外，还应该把握矿山水泵运行规律，寻求合理措施对水泵进行技术性的改造，提高其性能，降低能源损耗和设备故障概率，降低矿山企业经营成本。这样，才能为矿山作业活动的安全稳定运行，为矿山作业人员的生命财产安全提供坚实的保障。

3.1 提高矿山水泵的自身效率

为了保证矿山水泵能够安全稳定高效可靠的运行，就要提高水泵的效率、优化其性能。除了要做好及时对水泵进行维护保养和检修，全面清除水泵运行中出现的隐患的工作之外，最直接的方法就是不断引进国内外的水泵的前沿技术，增加资金投入力度，更新陈旧的水泵，尽可能选择新式节能高效、耐磨抗腐蚀的水泵。比如凡口铅锌矿，在一些重要的井下水泵房，采用进口的6LHS-162型单级式的离心水泵（图1）和国产的MD耐磨型多级式的离心水泵（图2），都收到了极好效果。不但较好地保证了矿山井下安全稳定高效可靠的排水工作，并且减少了设备的耗电。据统计，单机台的开机能耗下降在5%以上。同时，水泵的大修周期延长了1.5倍以上，极大减少了设备的维修工作量。所有这些都使企业的经营综合效益得以提高。

3.2 提升矿山水泵的运行工况效率

根据离心水泵的性能特性曲线（图3），水泵在高效区的范围内运行是最优的（其中，A点为水泵扬程曲线以及管阻特性曲线的交汇点）。此时，水泵的运行效率最高，不低于额定最高效率的90%，而消耗是最小的，同时不会产生汽蚀现象，这样也就不容易损坏水泵设备，此时水泵能够得到最好的发挥，得到最大化的经济效益。首先这里最关键的因素还是受制于最初的安装方案和设备的选型。其次就是在投入实际的使用之后，绝大部分的水泵的运转都是处在工作状况点的高效区范围以下的，所以提升水泵在工作状况点的高效区内运行是十分必要的。凡口铅锌矿在这方面目前主要是采用电动闸阀调节的办法，即在不改变水泵性能曲线的情况下，通过调节电动闸阀的开闭程度来改变排水管路阻力的大小，从而以达到改变工作状况点的目的。这在实际使用过程中非常简单和有效，在一定程度上提高了矿山水泵的运行工况效率。同时，还会根据具体的生产实际，在改变水泵的转速方面，即通过电机来调节水泵的转速，以及在对水泵的工作主件叶轮的直径切削方面努力优化，也在一定程度上提高了矿山水泵的运行工况效率。

图1 6LHS-162型单级式离心水泵

图2 MD耐磨型多级式离心水泵

3.3 降低排水管路和吸水管路的阻力

降低排水管路的阻力就是降低总扬程，就能够提高水泵的效率。由于受初始安装方案、设备选型等因素限制，为了降低排水管路的阻力，凡口铅锌矿目前采用的方法主要是：尽量避免在排水管路上加设附件。定期检查管路的情况，对有破损的地方要及时进行修复，老化的管道要及时进行更换，避免管路的泄漏。并定期进行排水管路的清理清扫工作，减少管路阻力。同时可以视生产的现实情况实行双管排水。所有这些工作都是可以帮助提高矿山水泵系统的效率。同时，降低吸水管路的阻力也是降低总扬程，达到节约电能，提高水泵的效率的一种方法。同时更重要的是在于改善了水泵的吸水性能，防止发生汽蚀的现象。降低吸水管路阻力的方法，主要是要做好对加设在水泵房里的沉淀水仓，即吸水井要进行定期清理，使得充分沉淀的矿粉或其他杂质能及时得到清理，确保水质要求。吸水管路也要进行定期检查，视情况予于清理、修复或更换，确保管路完好畅通。同时使用真空泵的引水方式，淘汰旧的、落后的底阀运转方式。

图3 水泵工况点

3.4 做好矿山水泵的密封和润滑的工作

离心水泵的密封方式简单但对水泵的使用有着重要意义。目前凡口铅锌矿使用的密封装置是采用填料密封。随着工业的进步发展，新材料新能源等不断出现，密封装置上的填料材料也层出不穷，在淘汰旧有的石棉绳填料，采用了新的碳素纤维填料后，不但提高了密封效果，保证了水泵的抽吸性能，同时在填料的使用寿命上也延长了，即填料的更换频率次数方面下降了。润滑的工作一直都被矿山企业所忽视，这里面有着各种因素，但随着时代的进步，润滑的工作已慢慢成为现代企业降低设备故障率、节能降耗的一个重要途径。矿山水泵的运行环境的恶劣性，也决定了加强水泵的润滑管理，在合理选油、用油和正确换油、清洗、过滤等方面，都有很多工作要去努力。

4 结论

综上所述，为了可以提升矿山企业竞争优势，谋求可持续发展，加强矿山企业的设备改造和升级是必然选择。这就需要矿山企业引进前沿的水泵以及技术，提升作业人员的专业能力和责任素养，在设计、安装、使用、保养、检修、安全管理等多个环节把好关，立足于矿山水泵实际运行情况，及时分析和解决其中的问题。在把握矿山水泵运行性能和改造要点基础上，采用合理有效措施来提升矿山水泵的性能，这样可以为矿山企业带来更大的经济效益，推动矿山开采行业健康持续发展。