中國平煤神馬集團大莊礦己四采區臨時排水系統方案設計

胡海峰　周興飛

【摘 要】排水系統作為礦井的安全保障系統對礦井的生產具有重要的作用。本文依據大莊礦己四采區現有排水系統和采區水害特點，在對排水系統現狀進行分析的基礎上，選取經濟可靠的排水系統改造方案，為礦井安全生產提供了保障。

【關鍵詞】排水系統；改造方案；技術比較

中國平煤神馬集團大莊礦隸屬中國平煤神馬集團，位于河南省平頂山市西部山區，地處魯山、寶豐、石龍區三縣交界處，距市區55公里，礦區公路、鐵路四通八達，交通便利。

己四采區位于大莊礦井田南部，目前正在生產的區域均在-135m標高以上，開采二疊系山西組二1煤層。己四采區永久泵房標高為-172m，由于礦井淺部小煤礦停產導致采區-135m以下老空區過水面積達到203萬m2，并且導致永久排水泵房過水報廢，現采區-135以下涌水通過潛水泵排水系統擔負。

1.礦井排水系統概況

1.1 采區涌水量

采區涌水主要有大氣降水、臨近礦井和本礦井老空積水、二1煤頂板砂巖裂隙水、底板太原組上段和下段灰巖含水層以及寒武系灰巖含水層涌水；其中臨近礦井和本礦井老空積水主為主要水源，現正常涌水量為580m3/h，最大涌水量為1200m3/h。

1.2 采區排水設備概況

己四采區水泵房位于軌道下山-170m標高處，上距二1煤層采空區25～30m?，F安裝3臺潛水泵， 1#潛水泵為BQ725-503/19-1400/W-S型，額定流量725m3/h，額定揚程503m，電動機額定功率1400KW，配套一趟DN350排水管路；2#、3#潛水泵均為ZQ1100-510/6-2500/W-S型，額定流量1100m3/h，額定揚程510m，額定功率2500KW，每臺水泵各配套一趟DN400排水管路。3臺潛水泵操作和控制系統安裝于地面主井車房附近的己四排水系統地面控制室。三趟排水管路的敷設線路為：己四軌道平巷→管子道→己四回風井→地面→泄水池。

1.3 排水系統存在的問題及改造的必要性

1.目前己四采區潛水泵房水倉入口標高-168m，軌道大巷最低標高-172.431m，落差4.431m，存在不安全的因素。

2.由于礦井水質差導致潛水泵易損壞，且水泵損壞后檢修不方便，實際使用效果較差。

鑒于以上存在的問題，現有潛水泵排水系統已經不能保證己四采區的安全生產，因此考慮新建排水系統。

2.排水設備選型及工作制度

己四采區正常涌水量580m3/h，最大涌水量1200m3/h；新建臨時水泵房正常涌水期排水量170m3/h，最大涌水期排水量340m3/h。己四回風井井口標高+227m，水倉底板標高-172.5m，考慮泄水池對排水揚程的影響，排水垂高取410m。

根據涌水量及排水垂高，選擇兩種能夠滿足要求的排水設備，分別是長沙佳能通用泵業有限公司生產的MD580-60×8P型自平衡離心泵和遼源泵業生產的MD580-60×8型常規離心水泵，兩種泵額定流量均為580m3/h、額定揚程均為480m，考慮到自平衡離心式水泵后期維護量小、吸程大，最終決定采用自平衡離心式水泵。

臨時水泵房建成后和潛水泵房構成己四排水系統，正常涌水期臨時水泵房一臺MD580型離心水泵和潛水泵房一臺ZQ1100型潛水泵共同擔負己四采區的排水任務，兩臺水泵分別對應一趟DN350、一趟DN400排水管路；最大涌水期臨時水泵房兩臺MD580離心水泵和潛水泵泵房一臺BQ725、一臺ZQ1100潛水泵共同擔負己四采區的排水任務，臨時水泵房兩臺離心水泵利用一趟DN400排水管路采用并聯排水，兩臺潛水泵分別對應一趟DN350、一趟DN400排水管路。

3.臨時水泵房、水倉及安全保障措施

3.1 臨時水泵房位置的選擇

根據已四采區目前水位及-170m軌道大巷最低點位置等情況，綜合考慮到目前現有潛水泵控制水位、管路布置及其消耗量，將臨時水泵房及水倉選擇在已四采區軌道下山西側約30m處（標高-170m），保證水倉入口標高低于軌道大巷標高。

3.2 水倉形式及容積的確定

根據己四采區現有潛水泵房水泵、管路的能力和位置，新建臨時排水泵房是解決-170m大巷積水后不能利用現有泵房排出的問題。所以采區涌水量580m?/h通過水溝分配，410m?/h流入現有水泵房后排出，170m?/h涌水流入新建臨時排水泵房水倉排出。新建臨時水泵房設計一條水倉。結合該處的圍巖條件設計水倉斷面為半圓拱，支護方式為錨網噴+砌碹，凈寬×凈高為3.0×4.8m，長度51.8m，水倉容積694m3。

3.3 安全保障措施

為解決控制放水過程中泄水流入泵房，采區以下措施：

1、臨時水倉入口處設置擋水墻，防止泄水時淹沒臨時水泵房；

2、臨時水泵房入口處設一道擋水墻，確保泄水時積水不能倒灌淹沒臨時水泵房；

4.臨時水泵房布置方案

本著安全、可靠、經濟的原則制定了兩個方案。

4.1方案一

采用常規水泵房布置形式，保證設備正常工作、檢修的前提下盡量縮小泵房尺寸。

泵房長×寬×高=24m×4.2m×4.25m。吸水小井中心距水泵房0.9m，吸水小井直徑1.6m，吸水小井壁龕尺寸長×寬×高=2.1m×2m×2m，吸水小井間距8m。

配電硐室單排布置，配電硐室尺寸長×寬×高=28m×3.6m×3.3m。

該方案的優點：

第一、水泵房采用常規布置形式，水泵吸水性能好，設備進出、檢修方便。

第二、泵房通風良好，水泵、電動機工作環境好。

第三、泵房工程量和方案二基本相當。

4.2方案二

三臺泵均放置在同一側，吸水小井和水倉聯通，該方案有效的解決了吸水距離遠的問題，同時為了減小壁龕長度電動機一部分放置在巷道中，通過合理規劃巷道、壁龕尺寸保證正常進出設備。

壁龕尺寸長×寬×高=6m×3.4m×3.4m，通道尺寸長×寬×高=20m×3.5m×3.4m。

配電硐室尺寸同方案一。

缺點：

第一、水泵吸水性能比方案一差。

第二、設備進出不方便，水泵工作環境惡劣不確定性因素增加。

5 .結語

通過分析礦井水害的特點，制定方案，為己四采區-135m以下標高的正常開采打下了堅實的基礎，目前該排水系統已經正常投入運行，老空區積水已經排完，采區已經進行正常開采。

作者簡介：胡海峰（1986— ），男，河南長葛人，助理工程師，本科，畢業于河南理工大學，現從事工程設計工作。