煤礦井下供水系統改造及應用

樊 剛

(陜西澄城董東煤業有限責任公司，陜西 渭南 715200)

1 現狀分析

1.1 現狀介紹

董東煤礦50102綜采工作面走向長2100m，兩巷起伏大，巷道底板標高最大相差60m。該工作面安裝好后，其進、回風巷均敷設?50管路供水，水源利用井下中央泵房排出的水引到地面蓄水罐內，經過濾網、石英砂過濾處理，又返供給50102綜采工作面和其它用水地點。工作面初采期間，涌水量小，經過水倉沉淀，水質較好。初采結束后，工作面頂板初次來壓，頂板大面積垮落，使5號煤頂板含水層與工作面導通，造成工作面采空區涌水，水量越推采越大，造成井下主水倉的蓄水來不及預沉就排至地面，造成蓄水罐、供水管路水質污濁。

1.2 存在問題

(1)供水壓力小。由于供水路徑長，壓力損失大，到達工作面的壓力達不到1.5MPa，各轉載點噴霧、采煤機內外噴霧霧化效果差。

(2)水質太差。管路低洼段煤泥沉積，水量變小，同時造成乳化液泵站的吸液過濾網、轉載點噴霧、采煤機內外噴霧、電機冷卻水套、液壓支架過濾網堵塞，操作片閥竄液、液壓控制閥失控。

(3)地面五一渠向礦上的供水量，目前僅能滿足地面生活用水，無法滿足井下的生產用水。

2 改造方案

2.1 改造思路

利用原在軌道運輸大巷向回采完畢的50101綜采工作面采空區打的泄水鉆孔水源，涌水量40m3/h，將水引流到47—48聯絡巷內安裝的水箱里，然后利用BQS60－80－22/N型潛水泵增壓供到50102運輸巷設備列車處，供給乳化液泵和噴霧泵，滿足了支架、采煤機內外噴霧、電機冷卻及各點灑水降塵用水。50102工作面供水系統改造如圖1所示。

圖1 50102綜采工作面供水系統改造示意圖

2.2 改造特點

50102運輸巷共鋪設3臺皮帶，由外向里依次編號為1號、2號、3號，1號皮帶機頭距水箱水泵位置70m，在1號皮帶機頭安裝水泵遠程控制按鈕，由皮帶司機控制。水箱除焊接入水口外，在水箱側面距水箱蓋150mm處，焊接溢流管，工作面不用水或水箱進水量大于水泵吸水量時，水從水箱溢流管溢出，通過大巷水溝排至井底水倉。

3 效益驗算

50102工作面供水系統改造后，同時也相對減少了礦井向地面排水的工作量，達到了礦井涌水直接在井下使用的目的，減輕了礦井主排水泵的工作負荷。

(1)50102工作面供水分析

董東煤礦地面標高為+724m，井下主排水泵房標高為+300.5m，落差為423.5m。50102工作面安全用水和生產用水共需30m3/h(安全用水主要指消防、滅火用水，其他用水均為生產用水)。

有效功率:

實際功率:

N=NX/η =36.4/0.85≈43KW

式中:

Q—流量，m3/s;

H—水泵排水的總揚程，m;

r—流體的重度，N/m3，10300;

η—效率，η =0.85。

則可節約往地面排水電費

43×24×360×0.5≈18.6萬元/年

式中:

43—排水時所需的等效功率，KW;

24—電機每天的工作時間，h;

360—電機每年的工作天數，d;

0.5—電費平均市場價格，元。

(2)使用“五一”渠水源費用分析

A=30×18×360×4≈77.8萬元/年

式中:

30—50102工作面每小時安全、生產用水總量，30m3/h;

18—50102工作面每天安全、生產用水時間，小時;

360—電機每年的工作天數，d;

4—每立方水的價格，元。

4 設備投資概算

4.1 供水改造所需設備

(1)BQS60－80－22/N礦用隔爆型潛水泵，流量30m3/h，工作揚程80m，使用1臺，備用1臺，資金3.2萬元。

(2)廢舊水箱改造加工費0.05萬元。

(3)安、運裝人工費為7個工，共計0.1萬元。

(4)每年使用電費金額。

A=22÷85% ×18×360×0.5≈8.4萬元/年。

式中:

22—水泵額定功率，KW;

18—50102工作面每天安全、生產用水時間，小時;

360—電機每年的工作天數，d;

0.5—電費平均市場價格，元;

85%—水泵電動機的效率。

以上設備總需資金3.35萬元。每年消耗電費約8.4萬元。

5 效益評價

資金回收年限 a/b=3.35/(18.6 －8.4)≈0.33 年

式中a—投入資金，萬元;

b—年節約資金，萬元。

供水系統改造后，供水水量充足，噴霧滅塵、冷卻效果好，徹底解決了供水不穩定難題，同時又可節約大量資金，經初步估計僅0.33年可回收成本。通過理論分析該方案具有明顯的效果，解決了供水系統存在的安全隱患，提高消防、降塵、冷卻水源的安全性和可靠性，對煤礦這樣的高危行業具有重要的借鑒意義，很值得去研究應用。

[1]滕志斌，騰巖.新編金屬材料手冊[K].北京金盾出版社，1992.

[2]孫鐵.離心泵與管路系統優化選型[J].流體機械，2000，(2):36 －38

[3]張景松.流體機械[M].徐州:中國礦業大學出版社，2001.