礦井排水系統的定量分析與管理

文/馬志強

礦井排水系統的定量分析與管理

文/馬志強

礦井排水系統的建立是煤礦安全生產必備的環節之一，必須符合《煤礦安全規程》規定的要求，而根據《煤礦安全規程》第281條規定“水泵、水管、閘門、排水使用的配電設備和輸電線路，必須經常檢查和維護，在每年雨季前，必須全面檢查一次，并對全部工作水泵和備用水泵進行一次聯合排水實驗，發現問題，及時處理”。礦井排水系統安全可靠運行是礦井安全生產的重要保證。但鑒于水倉、供電、管路、水泵等不同設備設施的能力不同程度地制約了排水系統的實際能力，因此，礦井生產建設過程中，必須準確核定排水系統實際能力，清楚排水系統的短板，從而為礦井排水和防災抗災等提供基礎保障。本文針對部分礦井排水系統管理粗放，量化不足的問題，對礦井主排水系統聯合排水試驗的要求、方法、程序進行了探討，并根據實踐經驗,有針對性的提出了提高排水系統抗災能力的管理方法。

一、聯合排水試驗的組織與準備

在礦井排水系統中，水倉、供電、管路等子系統能力基本固定，短時間內很難得到提升，這也是制約礦井排水能力的主要因素。因此，只有通過試驗優化供電和管路的操作程序，得出準確的數據資料，檢測排水系統的綜合能力和系統的短板，才能采取合理的措施，制定正確的處置方案應對極端情況。

試驗時，必須堅持排水系統的各個組成部分全部參與試驗，以及依據通過水泵與管路的不同組合排水測出系統短板及能力數據的原則，并根據礦井實際制定針對性的試驗方案。同時，鑒于每個礦井排水系統各有不同，如生產礦井水倉、供電系統相對完善，存在的問題主要是管路結垢和水泵老化引起的排水能力降低，重點是管路結垢問題。而基建礦井主要是水倉和供電系統問題，通過優化試驗程序檢測排水系統短板真實數據，強化采區排水系統建設，消除突水隱患，提升礦井防水抗災能力。

二、聯合排水試驗實例

本文以某礦7泵4管聯合排水試驗運行方式為例。

該礦正常涌水量575m3/h，最大涌水量1150m3/h。主排水系統水倉容量4700m3，雙回路供電，7臺水泵 （3臺工作3臺備用1臺檢修），4趟排水管路。

水倉：4700m3＞575m3×8=4600 m3，滿足排水要求。

供電：試驗取得以下數據，如表1所示。

運行時間：9:02～10:06

本次聯合排水試驗期間，-600中央變電所電壓下降沒有超過5%，電纜載流量不超規定，各回路電流不超過設計值。因此，供電系統滿足要求。

管路：本次聯合試運4趟主排水管路同時運行。根據水泵流量分析管路能力，7臺水泵的流量平均在248m3/h左右，單臺水泵流量與平均值偏差較小，管路沒有制約水泵的排水能力，即管路能力大于1735.6m3/h（1735.6m3×20=34712m3＞1150m3×24=27600m3；滿足20h排出礦井24h最大涌水量的排水能力）。

水泵：該水平聯合試運行期間，7泵4管運行，經現場實測，工作泵的排水能力：739.3m3/h；工作、備用泵排水能力：1485.9m3/h，工作、備用、檢修泵排水能力：1735.6 m3/h。

工作泵排水能力校驗：739.3× 20=14786＞575×24=13800（預測涌水量）

工作、備用泵排水能力校驗：1485.9×20=29718＞ 1150×24= 27600（最大涌水量）

本次聯合試運行結果表明：-600水平工作水泵能力滿足20小時內排出24小時正常涌水量的排水要求，工作、備用泵排水能力滿足20h排出礦井24h最大涌水量的排水要求。

綜合能力：詳見表2（正常值為工作水泵排水能力，最大值為工作和備用水泵排水能力）。

三、聯合排水試驗結果分析

分析結果表明，若該礦排水系統為7泵4管運行，管路能力按照經濟流速理論值為1940.0m3/h，受內壁結垢影響，能力逐步下降。而泵房7臺水泵位置固定，且增加泵位較為困難。因此，該礦井排水系統目前短板為水泵能力，應加強維護；長期短板為管路能力，屆時應根據實際情況進行除垢或更換。

四、排水系統管理中應關注的問題

除了進行聯合排水試驗以外，礦井排水系統橫向要注重內部水倉、供電、管路、水泵等系統的匹配，縱向要注重礦井、采區和工作面排水系統的銜接，排水系統力求簡單，盡量減少中間層級，增強可靠性，保證排水系統穩定運行。

1.排水系統水倉、供電、管路、水泵的匹配

排水系統作為水倉、供電、管路、水泵組成的有機整體，各系統能力應相互匹配，某一部分的能力不足將極大降低排水系統整體能力。基建礦井或部分工作面水倉過小，排水系統單回路供電或容量不足，排水管路管徑較小或不同管徑管路連接，將嚴重降低系統能力影響系統抗災水平。

2.礦井、采區、工作面排水系統的銜接

排水系統縱向上分為礦井、采區和工作面排水系統，應注重相互之間的銜接。各級系統之間關系盡量簡單順暢，不重合交叉，避免相互影響，確保系統穩定性和綜合排水能力。

3.設計與現場的銜接

礦井排水系統作為煤礦建設生產的重要系統，系統設計要結合勘探情況及施工情況，及時修訂方案、優化排水系統，保證礦井主排水系統具備較強的抗災能力。工作面排水系統也應環環相扣，根據工作面及周邊水文地質條件情況準確預計涌水量，準確核定排水系統能力標準，按照能力要求對水倉、供電、管路與水泵等設備設施進行選型，目的明確，量化管理，布設最合理的排水系統。此外，還應不斷加強現場管理，及時跟進或后撤排水管路，水泵輪換使用且處于熱備狀態，時刻保持系統能力，保證有水能夠及時排出，從而為礦井的安全生產消除各類水害隱患。

（作者單位：中國中煤集團公司）

（責任編輯：周瓊）