中國平煤神馬集團大莊礦己四采區(qū)臨時排水系統(tǒng)方案設計

胡海峰 周興飛/平頂山平煤設計院有限公司

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中國平煤神馬集團大莊礦己四采區(qū)臨時排水系統(tǒng)方案設計

胡海峰 周興飛/平頂山平煤設計院有限公司

【摘 要】排水系統(tǒng)作為礦井的安全保障系統(tǒng)對礦井的生產(chǎn)具有重要的作用。本文依據(jù)大莊礦己四采區(qū)現(xiàn)有排水系統(tǒng)和采區(qū)水害特點，在對排水系統(tǒng)現(xiàn)狀進行分析的基礎上，選取經(jīng)濟可靠的排水系統(tǒng)改造方案，為礦井安全生產(chǎn)提供了保障。

【關鍵詞】排水系統(tǒng)；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(qū)，地處魯山、寶豐、石龍區(qū)三縣交界處，距市區(qū)55公里，礦區(qū)公路、鐵路四通八達，交通便利。

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

1.礦井排水系統(tǒng)概況

1.1.采區(qū)涌水量

采區(qū)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?guī)r含水層以及寒武系灰?guī)r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(xiàn)正常涌水量為580m3/h，最大涌水量為1200m3/h。

1.2.采區(qū)排水設備概況

己四采區(qū)水泵房位于軌道下山-170m標高處，上距二1煤層采空區(qū)25～30m。現(xiàn)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(tǒng)安裝于地面主井車房附近的己四排水系統(tǒng)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(tǒng)存在的問題及改造的必要性

1.目前己四采區(qū)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(zhì)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(xiàn)有潛水泵排水系統(tǒng)已經(jīng)不能保證己四采區(qū)的安全生產(chǎn)，因此考慮新建排水系統(tǒng)。

2.排水設備選型及工作制度

己四采區(qū)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(jù)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(yè)有限公司生產(chǎn)的MD580-60×8P型自平衡離心泵和遼源泵業(yè)生產(chǎn)的MD580-60×8型常規(guī)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(gòu)成己四排水系統(tǒng)，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(qū)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(qū)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(lián)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(jù)已四采區(qū)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(xiàn)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(qū)軌道下山西側(cè)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(jù)己四采區(qū)現(xiàn)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(xiàn)有泵房排出的問題。所以采區(qū)涌水量580m3/h通過水溝分配，410m3/h流入現(xiàn)有水泵房后排出，170m3/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(jié)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(wǎng)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(qū)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(jīng)濟的原則制定了兩個方案。

4.1方案一

采用常規(guī)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(yōu)點：

第一、水泵房采用常規(guī)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(huán)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(cè)，吸水小井和水倉聯(lián)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(guī)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(huán)境惡劣不確定性因素增加。

方案一、二平面布置圖見圖一。

圖1　 方案平面布置圖

4.3 方案比較

方案比較見表一。

表1　 方案比較表

經(jīng)過比較方案一優(yōu)于方案二，最終決定采用方案一。

5.結(jié)語

通過分析礦井水害的特點，制定方案，為己四采區(qū)-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(tǒng)已經(jīng)正常投入運行，老空區(qū)積水已經(jīng)排完，采區(qū)已經(jīng)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(yè)于河南理工大學，現(xiàn)從事工程設計工作。