華泓公司2號煤主排水系統優化方案研究

王京明

（陽煤集團翼城華泓煤業有限公司， 山西 臨汾 043500）

1 工程概況

華泓煤業公司技改一期工程于2013年10月份完工，原張家溝礦兩個斜井井筒并聯后作為礦井的回風井筒，其原來處于進風流的中央水倉排水系統即處于整個礦井的回風流中。隨著采區的延伸，該主排水系統一直承擔著52～213 m3/d的2號煤水平排水任務。形成了礦井總回風巷中存在有水泵等電器設備的重大隱患,不能消除，極有可能形成瓦斯事故。此外還有以下幾條蔽端：排水員工為單人獨崗作業，又處于偏遠地區，有可能出現傷病等不可預知突發事故，極不安全[1]；水泵等機電設備設在回風流中，必須安裝甲烷傳感器并實現甲烷電閉鎖，然而，水泵、開關、管路、線纜、傳感器、電話等設備多、環節多，維護困難[2]。從經濟原因考慮，適逢煤炭市場疲軟，造成成本倒掛，煤礦度日維艱，大力提倡減人提效，千方百計通過環節改造來降低成本，以度過“漫長寒冬”。基于以上原因，公司經營層多次召開研討會，決心對2號煤主排水系統進行改造優化。

2 優化方案的確定

1）方案一。保持原來張家溝礦排水系統不變，仍然利用原有3臺水泵、開關、電纜、管路，新增3臺饋電開關實現瓦斯電閉鎖，安排專人排水至原張家溝礦地面靜壓水池。

2）方案二。保持原來張家溝礦排水系統不變，利用原有3臺水泵、開關、電纜、管路，新增3臺饋電開關實現瓦斯電閉鎖，增加設施實現無人值守自動排水功能[3]，水倉滿至一定水位后自動開啟排水泵排水至原張家溝礦地面靜壓水池。

3）方案三。取消排水泵，從張家溝中央水倉位置開始，以一定高差順著北集中回風巷敷設一敞水管約500 m，先敷至連接2號煤水平和9+10號煤水平的回風暗斜井上口，再沿著回風暗斜井一直鋪至9+10號煤水平主排水管路。利用其管路高差壓力實現自動排水功能至中央水倉。

4）方案四。取消排水泵，精確測量張家溝礦中央水倉最低點方位，然后在回風暗斜井井筒（連接2號煤水平和9+10號煤水平）的最佳位置定向向張家溝礦主水倉施工直徑Φ75 mm的放水孔一個，實現其水倉積水通過放水孔和約100 m水管，自然流至9+10號煤水平主排水管路，利用其高差壓力一直排至華泓公司中央水倉。不連人工安裝費用，列表比較其一次性設備投入價格，以及比較其一年中的運行費用，見表1—表4。

表1 方案一的初期投入和一年運行費用

四種方案的初期投入方案四＜方案三＜方案一＜方案二；四種方案一年運行費用方案四＜方案三＜方案二＜方案一;安全的可靠性比較方案四＞方案三＞方案二＞方案一；系統的簡單性比較方案四＞方案三＞方案二＞方案一。

表2 方案二的初期投入和一年運行費用

表3 方案三的初期投入和一年運行費用

表4 方案四的初期投入和一年運行費用

研究得出方案一設備投資最大、系統復雜、管理難度大，并且不安全、不經濟；方案四初期投資最省，直接成本不超萬元，系統簡單實用，安全放心，遂最終決定采用第四種方案。

精確測量并計算水倉最低點與開鉆點坐標。水倉最低點坐標：X=3951 740.647，Y=37587 121.044，H=893.075。在回風暗斜井Z28測點以北73.2 m開鉆，開鉆點坐標：X=3951 752.464，Y=37587 130.828，H=864.300。2013年10月15日，使用ZYJ-680/200型巖石鉆機、Φ53 mm合金鉆打孔，以方位角219°45′6″，傾角62°，探32.5 m，成功鉆透至張家溝礦中央水倉，后用Φ75 mm合金鉆擴孔。具體施工見圖1、圖 2。

圖1 倉打鉆平面示意圖

圖2 水倉打鉆剖面示意圖

3 排水系統優化后的經濟效益

一個長32.5 m的鉆孔解決了整個張家溝礦中央水倉的排水問題。張家溝礦中央水倉無需進行設備更新及配備崗位工，積水自流至下水平，節省了人力、物力。原有水泵、管路、線纜、開關均可復用到他處。張家溝礦中央水倉自流排水，回風流中沒有電器設備，安全可靠，并保證了無人則安。張家溝礦中央水倉運行無需消耗電力，節能環保[2-3]。

改造后，張家溝礦中央水倉保持正常使用，作為2號煤排水系統的一個中轉站，安全可靠，徹底解決并消除了的重大隱患。并省去大量的人力、物力，運行維護幾乎為零成本。

實施方案四后，與方案一相比，不連人工費用初期投資節省成本達20.79萬元，后期每年運行成本可節省16.74萬元，目前該方案已成功運行四年，創造直接經濟效益達87.75萬元。華泓公司可采年份尚有5年，到礦井結束后該方案總體將創造經濟效益171.45萬元。

4 結語

實施該方案后，華泓公司不斷加強2號煤水倉管理，先后修建了水倉沉淀池，實現了2號煤所有積水先沉淀再進入水倉，另外在放水孔口加設過濾裝置，有效防止排水管路堵塞。目前，2號煤主排水系統運行正常，獲得了極高的經濟效益。該項目可以供其他類似的礦井排水系統優化提供參考。

[1]鄧英華.礦井排水系統優化設計[J].煤炭與化工，2014，37（9）：77-79.

[2]王建理.礦井主排水系統的優化設計與改造[J].科技資訊，2016，14（19）：54-55.

[3]劉學成.金橋煤礦井下排水系統優化[J].煤礦安全，2016，47（22）：127-129.