關(guān)于解決淺井開(kāi)采水壓不足問(wèn)題的研究

程茂旭

（中煤山西華昱能源有限公司高山煤業(yè)，山西 山陰 036900）

關(guān)于解決淺井開(kāi)采水壓不足問(wèn)題的研究

程茂旭

（中煤山西華昱能源有限公司高山煤業(yè)，山西 山陰 036900）

隨著現(xiàn)代化采掘活動(dòng)，在采掘過(guò)程中大量產(chǎn)生煤塵、巖塵等有危害性粉塵，為此根據(jù)煤礦安全要求要防治粉塵危害，除塵降塵非常重要，而除塵降塵用水是最有效的方法，煤礦主要防塵降塵設(shè)施有防塵水幕、采掘設(shè)備內(nèi)外噴霧、運(yùn)輸破碎系統(tǒng)及轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧降塵設(shè)施。

除塵降塵；增壓；供水

《煤礦安全規(guī)程》中對(duì)井下水壓有嚴(yán)格的要求，采掘機(jī)械割煤時(shí)必須安設(shè)內(nèi)外噴霧裝置，內(nèi)噴霧壓力不得小于2MPa，外噴霧壓力不得小于1.5MPa，如果內(nèi)噴霧不能使用時(shí)外噴霧壓力不得小于4MPa。為此，就要求煤礦主要供水管路中水壓達(dá)到4MPa。另根據(jù)《煤礦井下消防灑水設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，井下消防灑水管路靜壓水壓力不宜超過(guò)4MPa，這是從消防灑水安全角度出發(fā)，保證人身安全。

1 礦井供水方式

礦井開(kāi)采不論是平硐開(kāi)采、斜井開(kāi)采、立井開(kāi)采等，一般均采用在地面建立蓄水池，鋪設(shè)管路沿井筒到達(dá)井底及工作面，供生產(chǎn)、防塵用水使用。

這種在地面建立蓄水池，蓄滿水后靠水面與底及工作之間垂直落差自然壓力供水稱為靜壓供水方式。

當(dāng)煤礦開(kāi)采垂直深度在200-500米時(shí)，靜壓供水壓力約2-5MPa，在這個(gè)范圍靜壓供水壓力能滿足生產(chǎn)需要；當(dāng)開(kāi)采垂直深度大于500米時(shí)，水的靜壓力超過(guò)5MPa，大于生產(chǎn)用水的要求，此時(shí)要在井下供水管路中增加減壓裝置，防止水壓過(guò)高沖擊生產(chǎn)設(shè)備及傷害人員。當(dāng)煤礦開(kāi)采垂直深度小于200米時(shí)，靜壓供水壓力將小于2MPa，保證不了井下生產(chǎn)防塵用水的要求。

在此我對(duì)煤礦開(kāi)采垂直深度小于200米時(shí)，如何保障井下生產(chǎn)用水需求做以下簡(jiǎn)述。

2 解決淺井供水壓力不足的方案

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求井下水壓必須達(dá)到2MPa以上且不大于4MPa。對(duì)于淺井開(kāi)采垂深小于200米的煤礦，井下供水的壓力遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)程的要求，為了能保證生產(chǎn)供水的要求，我們必須對(duì)井下供水進(jìn)行人為的增壓，采用動(dòng)壓供水方式進(jìn)行增壓。方案如下圖

方案說(shuō)明：在清水蓄水池出水的管路上安設(shè)一套增壓泵站組合，一臺(tái)工作一臺(tái)備用。泵站組要求出水壓力大于3MPa，流量50m3/h左右，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)切換控制。

自動(dòng)控制要求，蓄水池低水位報(bào)警并自動(dòng)補(bǔ)水，高水位報(bào)警并關(guān)閉補(bǔ)水，管路超壓卸載裝置，當(dāng)不需要增壓時(shí)，由旁路靜壓供水。該方案主要在于選擇合適的供水泵，只要泵的壓力、流量滿足要求，可以實(shí)現(xiàn)增壓供水，保障礦井生產(chǎn)需求。我們選擇MD46- 50*6離心泵做增壓泵用。該泵流量46m3/h，壓力3MPa，該泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于安裝維護(hù)。初期建設(shè)可采用人工控制，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。如果資金滿足可一步到位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。為保證供水質(zhì)量，在泵站進(jìn)水管路安裝過(guò)濾器，可安裝兩道。超壓卸載管路返回到蓄水池。旁路閥可采電動(dòng)控制閥，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

泵站組細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，為了保證泵站能正常的工作一臺(tái)泵的增壓水不至于反回到另一臺(tái)水泵或旁路管路中，我們?cè)诒玫某鏊诎惭b一組閥門(mén)，包括一個(gè)閘閥、一個(gè)單向閥（逆止閥）。為保證靜壓水池的水不直接進(jìn)入水泵全便于維修水泵，我們?cè)谒玫那凹?jí)與蓄水池間安裝一閘閥，此閘閥安裝與過(guò)濾器之前也便于清洗過(guò)濾器。

過(guò)濾器選擇提籃式粗過(guò)濾器，它能保證一般的過(guò)濾要求也不至使泵口吸液口壓力增大。

安全閥的卸載，把安全閥的出口由管路引出到蓄水池中，這樣超壓后，水流直接返回到蓄水池。

自動(dòng)控制，如果泵站組安裝在地面，自動(dòng)控制采用礦用一般型控制柜，閘閥采用一般型電動(dòng)控制閥。如果泵站組安裝在井下，自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)采用礦用防爆型控制開(kāi)關(guān)，電動(dòng)閘閥控制電機(jī)采用防爆型電動(dòng)機(jī)。

蓄水池水位控制傳感裝置，在蓄水池中下部安裝一組下水位傳感器，當(dāng)池中水位下降至三分之一或四分之一時(shí)，傳感器發(fā)送信號(hào)并啟動(dòng)補(bǔ)水裝置給蓄水池中補(bǔ)水。在蓄水池上部安裝一組上水位傳感器，當(dāng)水池水即將滿時(shí)傳感器發(fā)送信號(hào)并停止補(bǔ)水。

旁路供水，在旁路供水管路中在下井側(cè)也應(yīng)安裝一組單向閥（逆止閥），當(dāng)井下不需要增壓供水時(shí)，將關(guān)閉泵兩側(cè)閘閥，打開(kāi)旁路供水閘閥給井下進(jìn)行供水。

泵站其它細(xì)節(jié)，在泵站進(jìn)出液口安裝壓力顯示器（壓力表），高壓端安裝壓力傳感器進(jìn)行超壓控制和失壓控制。

失壓控制：當(dāng)供水管路出現(xiàn)異常情況，例如管路爆斷出現(xiàn)大量失水，些時(shí)泵出口壓力驟然降低，此時(shí)水泵要停止工作，防止蓄水池大量失水。

泵站工作方式，泵站主要采用一主一備方案，當(dāng)井下用水量突增，一臺(tái)水泵供水需求不了時(shí)，可開(kāi)兩臺(tái)泵同時(shí)供水，備用泵供水只作為應(yīng)急使用，不可長(zhǎng)時(shí)間兩臺(tái)泵同時(shí)工作。

為保證兩臺(tái)泵均衡工作，供水過(guò)程中兩臺(tái)泵可采用一定時(shí)間后輪流工作，一工作一檢修。

管路、管件參數(shù)，由于選擇的泵的進(jìn)出液口均為六寸接口，幫管路、管件均采用與泵配套的六寸接口，壓力要求為5MPa，通往井下的主管路均采用六寸設(shè)計(jì)，管路承壓要求5MPa。

3 總結(jié)

增壓供水是解決淺井開(kāi)采水壓不足的優(yōu)化方案，他能夠完全滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的井下供水壓力要求，能夠保障生產(chǎn)用水壓力。

對(duì)于新建礦井可在礦井初步設(shè)計(jì)中進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)蓄水池、增壓泵站組。對(duì)于已生產(chǎn)礦井可在礦井合適位置增設(shè)蓄水池，或利用廢巷道設(shè)蓄水池，建增壓泵站來(lái)滿足礦井用水需求。

總之，增壓供水是解決淺井開(kāi)采水壓不足問(wèn)題的唯一方案。

[1]煤礦安全規(guī)程[S].

[2]煤礦井下消防灑水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].