煤礦排水系統運行效率的提高

和燕波

摘要：煤礦生產過程中，礦井既會正常涌水，又有可能發生一系列突發性水災，均可以通過礦井排水解決。生產現場礦井排水過程中，電耗較高，約占全礦耗電量的25%左右。一旦礦井涌水量較大，礦井排水耗電量將會進一步增加，占比提高到約60%。因此如何解決礦井排水設備的經濟運行問題至關重要，通過定期對礦井排水設備進行性能檢測，及時發現存在的問題，查找原因，制定合理可行的解決措施，可保證排水設備正常運轉，降低煤礦企業成本。

關鍵詞：煤礦排水;排水泵;運行效率

【中圖分類號】TD442

【文獻標識碼】A

【文章編號】2236-1879（2018）13-0242-02

引言

煤礦井下排水設施是保證礦井安全生產的重要設施。煤礦排水系統對于及時排出礦井涌水、抵抗突發性水災具有重要作用。針對排水設備耗電量大的問題，通過分析運行現狀，查明排水設備運行效率不高的原因，并提出相應的解決措施，對降低排水系統能耗、提高煤礦企業經濟效益，具有實際應用價值。

1煤礦系統的組成

采煤工作十分復雜，其構成系統也相應較多。一般煤礦系統有：采煤系統、運煤系統、通風系統、運料排矸系統、供電系統、排水系統等。

a）采煤系統。采煤巷道掘進一般是超前迂回采工作面工作進行，它們之間在時間上的配合及在空間上的相互位置，稱為采煤巷道布置系統，即采煤系統;

b）運煤系統。運煤系統實際上是把煤炭從采場內運出，并通過一些關聯巷道、井硐最后運到地面的提升運輸路線和手段;

c）通風系統。包括通風方法、通風方式和通風網絡。（1）礦井通風方法指礦井主風機的工作方法，包括抽出式、壓入式和混合式三種;（2）礦井通風方式指礦井進風井和回風井布置方式，有中央式、對角式和混合式三種;（3）通風網絡是對通風系統的抽象描述，包括串聯風網、并聯風網、角聯風網;

d）運料排矸系統。采煤工作面回收的材料、設備和掘進工作面運出的矸石由井下運至地面，這就形成運料矸石運輸系統;

e）排水系統。為保證井下安全生產，井下自然涌水、工程廢水等都要必須排出井外。由排水溝、井底水倉、排水泵、排水管路等形成的系統，其作用就是儲水，排水、防止發生礦井水災事故。一般情況下，水倉容量、水泵排水量等，只比正常的涌水量略大一些;

f）供電系統。礦井供電時非常重要的一個系統，是采煤、運煤、通風、排水等系統各種機械、設備運轉時不可缺少的動力源網絡系統。

2排水系統運行效率下降能耗增加的原因

（1）水泵的額定揚程富裕量偏大。運行工況點向右偏離效率區，水泵運行效率偏低，同時排水口出口動壓過大，管網效率下降。

（2）排水管流速大于經濟流速。許多煤礦雖然都采用了立管排水，但排水管網年久失修，管路內結垢較厚，斷面縮小，致使流速成倍加大，管網阻力增加，壓力損失增大，降低了效率。

（3）排水管路設計、安裝不合理。管路路徑設計不合理，彎管多、突變徑、急轉彎、彎頭多、吸水高度過大，未安裝無底閥及汲水龍頭，過水面積小等，從而使整個排水系統的運行效率降低。

（4）部分泵首級葉輪進水口處發生氣蝕現象。葉輪與大口環的材質為灰鑄鐵，耐汽蝕性能差，發生氣蝕使水泵的流量度、揚程和效率下降明顯。

（5）水泵檢修不及時、性能降低。如某煤礦排水水泵殼與軸套之間的密封環磨損，間隙過大而產生環流，從而造成水泵的容積損;水泵的填料不及時更換、調整，串水套間隙和平衡盤間隙增大，乏水增多，降低了水泵的容積效率。

3優化措施

3.1完善管理制度。排水設備的節能和管理工作需要完善的管理制度作保障，明確管理者的工作范圍，提高管理效率。一是要加強煤礦開采工作管理，做好礦井地質勘測工作，記錄巖層厚度、地下水特點等地質資料;二是要做好排水系統各環節的管理工作。主要從三方面著手：

（1）合理安排排水系統運行時間，如在電價較高的時間段減少排水系統使用等。

（2）排水設備正常運行時，操作人員要做好相關技術性操作，嚴格遵規操作，提高操作規范化程度，同時定期清理管道中的雜質。

（3）加強排水設備的日常管理維護工作，定期檢查、測試設備性能，及時維修或更換老化、故障設備。對于耗能急劇增大的設備，及時查明原因，采取更換等措施，并綜合評價維修保養工作，不斷總結、優化。

3.2保持排水系統的先進性。

（1）使用先進的排水泵，節約能源。國家相關法律法規均要求排水泵既要節能又要高效，常通過使用性能先進的排水泵來達到這一目的。煤礦礦井排水系統多采用單吸附多級別離心水泵，存在性能低、電耗大的缺點，需選擇先進合理的排水泵，避免使用過多保持平衡的裝置，以減少排水泵故障率。

（2）保持排水系統先進性。從排水系統整體考慮，可通過應用計算機提高排水系統運行速度和精度，并通過參數運算，保證排水設備具有較高的運行效率。

（3）優化電機選型。電機選型要結合排水系統的整體要求、結合礦井積水量來確定，充分發揮排水泵的性能，保證實際效率接近或達到額定效率。

3.3合理規劃排水管線。在滿足排水設備效率的前提下，應選擇較大直徑的排水管線。為保證涌水完全排出礦井，可在排水泵出水口接一定長度的管線。管道材料應選擇綠色建材，確保使用年限。管線損壞棄用時，不會污染環境。

3.4提高水泵的檢修和裝配質量。水泵檢修和裝配質量，直接影響水泵本身的性能。在檢修和裝配時，要注意大、小口環平衡盤與平衡座的間隙，水泵軸的竄量是否符合要求，軸承潤滑是否良好，注意疏通葉輪和流通部件，防止葉輪堵塞，對新配葉輪應盡可能清除流道中的毛刺。

4實行科學管理

4.1簡化礦井排水系統。簡化排水系統的主要內容是將幾個排水系統盡量合并，并在充分利用水泵的基礎上，將多段排水改為單段排水。

4.2及時清理吸水井。吸水井常有泥、砂、煤等雜物流入，易堵塞濾網或堵塞葉輪流道，增加吸水阻力，加速葉輪的磨損，降低排水效率。因此，各礦應根據具體條件，定期清理。

4.3編制好水泵運行時間表。為了節約基本電費，提高負荷率，司機人員必須認真執行自己編制的運行時間表。在運行時間安排上，①盡量避免在燈用時間運行;②盡量在交接班時間運行;③夜間多開，白天少開;④跨點運行。

4.4定期測定水泵性能。通過定期對排水設備進行技術測定，及時掌握水泵特性和管路特性，以便及時調整某個參數使之保持在最佳工況點運行，從而取得最好的經濟效益。結語

煤礦排水系統排水泵等設備運行效率不高原因是排水設備配置不夠合理，管路和水泵使用時間較長、效率低，水侖容積較小，水泵運行時間不合理等。從保持排水系統設備先進性、制定完善的管理制度、合理規劃排水系統管線三個方面提出提高排水系統設備運行效率的措施，對降低排水系統能耗具有一定的指導作用。

參考文獻

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