濟二礦基于二采三上供水系統改造

李志朝

摘 要：針對濟二礦原井下供水系統存在的缺陷進行改造和完善，通過建造北翼二采三上加壓泵房，提高二采三上供水管網整體供水壓力，確保礦井的正常生產。

關鍵詞：供水系統；供水壓力；控制系統

1 概況

濟寧二號煤礦坐落在聞名遐邇的孔孟之鄉濟寧市東南，是山東省兗礦集團在濟東煤田建設的第一座大型現代化礦井、全國煤礦設計改革的試點企業。該礦自1997年11月8日正式投產，是一座設計年產量400萬噸的大型現代化礦井。目前，該礦井下生產供水系統主要由井下一水平水廠供水系統供水為主，地面二級凈水站供水為輔的供水模式，通過井下供水管網向各個用水單位供水。

一水平水廠位于該礦北翼四采區，標高為-555.4m，將北翼礦井水和南翼二水平礦井水匯集到四采采空區，利用四采35m3采空區作為天然沉淀池、過濾器，對礦井水進行一級降速沉淀、初級過濾，初級處理后的較清礦井水進入中速過濾器進行深度二級處理，使出水達到工業用水標準，然后將合格的礦井水匯集到500m3蓄水池，最后使用供水泵向礦井各生產地點進行供水。初級水處理區安裝MD85—45*3和MD85—48*2各一臺，一用一備，主要擔負向深度處理車間供應初級處理水的任務。深度水處理區安裝6臺ZS-1.6型中速過濾器，對礦井水進行二級過濾處理；3臺MD85—45*8型供水泵，兩用一備，向礦主供水管路供水，滿足井下安全生產用水。地面供水由二級凈水站的DN200管路，經副井井筒輸送到井下減壓硐室，經兩組彈簧式減壓閥減壓后并入井下主供水管網供兩翼生產用。

該礦具有完善的壓力、流量檢測系統，在一水平水廠、南翼軌道下山、-740水平安裝了壓力傳感器，在一水平水廠南北翼分支和-740水平安裝了流量傳感器，而供水壓力的調整主要依靠調整一水平水廠水泵或地面二級凈水站輸水泵運行數量或調整供水閥門開度的方式進行。

2 存在問題和解決方案

濟寧二號煤礦地勢北高南低，北翼二采三上采區最高標高為-457.8m（23上03運順），南翼-740水平最低標高為-766.8m（11309軌順），兩者高差為309m。井下供水管網存在南翼壓力較高，北翼壓力較低的問題，當礦井集中生產用水時，供水管網內的水全部流向南翼，北翼易出現管網供水壓力不足現象。隨著開采重點不斷向二采三上轉移，礦井供水壓力不足的問題將越發明顯，嚴重影響礦井正常生產。在原有供水系統下，為保障二采三上采區正常生產用水，只有不斷增加供水管網的壓力，繼而帶來如下問題：

2.1 管網壓力過高，損壞管路和閥門。減壓閥只能減動壓，不能減靜壓，造成管網供水壓力波動幅度大，當井下用水量很小、而又要求管網壓力過高時，經常損壞供水管路和閥門，特別是一些老舊管路和腐蝕嚴重的管路，造成管網跑冒滴漏較多，出現安全隱患，也不利于質量標準化建設。

2.2 由于供水量調整方式的落后，很容易出現壓力調整滯后、管網壓力波動幅度過大的情況，或者出現供水量不足，影響生產的情況，或者出現爆管或嚴重泄漏的情況，往往影響礦井正常生產。

2.3 在管路出現爆管等嚴重供水的事故或者個別人員錯誤操作閥門時，都會造成區域性缺水，由于管網距離過長，管網復雜，管網維護人員不能迅速、準確判斷故障原因，及時排除故障，嚴重影響礦井生產。

為解決礦井北翼二采三上供水不足現象，滿足礦井生產用水，經過多次現場考察，查找資料，科學論證，決定對原供水系統進行改造，通過建造北翼二采三上加壓泵房，來解決南北翼壓差大的問題。在北翼軌道巷8#聯絡巷建一座容積約260m³蓄水池，將北翼井下供水管網的水打入水池進行蓄水；安裝2臺MD155—30*6加壓泵，對北翼二采三上供水管網井下改造，將北翼二采三上供水管網與北翼供水管網分離，使用加壓泵單獨對北翼二采三上井下供水，提高二采三上供水管網整體供水壓力，滿足礦井的生產用水，確保礦井的正常生產。

3 二采加壓泵房的實施

3.1 建設施工蓄水池：北翼軌道巷8#聯絡巷長度32m，寬度6.8m，拱高3.5m，建設一座20m×6.8m×2.3m蓄水池，蓄水約300m³。蓄水池擋水墻采用能混凝土澆筑方式規格2.3m高，0.5m厚，底板、巷幫接觸處掏400mm溝槽鑲嵌施工。供水泵側預留吸水管，北翼軌道巷側預留溢水管，溢水管下方施工規格為300mm×300mm的水溝與北翼軌道巷排水溝相連。

3.2 安裝供水泵：供水泵安裝位置施工水泵基礎及開關臺。根據二采三上采區按照一個采煤工作面，3個掘進工作面同時施工設計，正常生產用水量約100m3/h，正常供水壓力18—22kg。設計安裝2臺MD155-30×6型供水泵，供水泵額定流量155m3/h，揚程180m，供水壓力18kg，供水泵一用一備。

3.3 供水管網改造：蓄水池蓄水管路利用北翼公路巷原有φ108供水管路直接向蓄水池內蓄水，進水管端口預留在泵操作側，加裝4寸閘閥，方便泵工控制蓄水池水位。

供水泵出水管與原北翼軌道巷φ108供水管路合茬，加裝控制閥門。二采三上運輸斜巷原供水管路加裝控制閥門，加壓泵房正常運行時該閥門關閉，形成加壓供水泵單獨向二采三上供水系統；加壓泵房故障時，開啟該閥門，形成與原井下供水管網共同運行。供水泵出水管測與蓄水池一側安裝泄壓閥，當供水管網壓力過高時向蓄水池泄壓，保護管路，避免出現跑冒滴漏現象。

3.4 安裝電控系統：安裝變頻恒壓供水電控系統及水位控制系統，實現加壓供水泵的水位、壓力全自動控制。

控制系統根據壓力設定值全自動控制，遠程信號監測，系統結構如圖：

①供水管網自動加壓控制：根據出口管網上的壓力傳感器傳輸數據，當系統壓力小于18kg/cm2時，加壓系統在蓄水池有水（水位高于最低水位設定值）的情況下，自動運行一臺供水泵，電動閘閥自動開啟，向供水管網系統進行補水、加壓；當供水管網系統壓力高于 22 kg/cm2時，電動閘閥自動關閉，加壓系統自動停止運行水泵；18-22kg/cm2時，加壓系統保持原有狀態。

②蓄水池液位控制：蓄水池設最低液位控制，當水位達到最低水位時，電動閘閥自動關閉，運行水泵自動停止，即使供水管網系統低于18kg/cm2時也不能開啟水泵。當水位高于水池時，如果供水管網系統高于22kg/cm2，也不能開啟水泵，水由溢流孔流入水溝。

③故障報警：水泵運行、水位等信號接入礦井監測系統，監測加壓泵運行狀態。

4 效果分析

通過北翼二采加壓泵房的建造，礦井井下供水系統有了很大的改善，經濟效益十分明顯：

①從根本上解決了南、北翼壓力分布不均衡的問題，消除了因水壓低或相關管路設施故障帶來的停水停產事故影響，提高了北翼二采三上采區的供水壓力，滿足了采掘一線的生產需要，保證了礦井正常生產。

②井下供水管網系統壓力降低，避免了因壓力過高導致的管路跑冒滴漏現象，增強了供水系統的穩定性，也減少了維護人員和維護設備的投入。

參考文獻：

[1]孫鐵.離心泵與管路系統優化選型[J].流體機械，2003年02期.

[2]溫建東.濟寧二號煤礦井下供水系統改造[J].煤礦現代化，2014年01期.

[3]高禮魁.生產礦井井下供水系統的改造[A].贛閩皖蘇湘五省煤炭學會聯合學術交流會論文集[C].

[4]李元.淺談王莊新井的給排水系統[J].煤，2010年01期.