礦井排水系統的升級改造

譚志喜

(同煤集團煤峪口礦)

礦井排水系統的升級改造

譚志喜

(同煤集團煤峪口礦)

煤峪口礦現有的排水系統陳舊，排水能力難以應對突水或出水量增加的潛在危險，不能滿足正常安全生產需要。為確保礦井排水系統的安全可靠性，增強礦井對水患的避災、抗災能力，根據礦井歷年涌水量，更換了管路，增設了水文監測系統，對現有的排水系統的排水能力進行了升級改造。

礦井 排水系統 改造

1 礦山排水系統現狀

水是煤礦安全生產五大災害之一。煤峪口礦已采空的3#、9#、11-12#和14-2#各煤層低洼處均有積水。積水區主要集中在井田中東部，3#層積水43.2萬m3,9#層東部積水11萬m3，11-12#層積水103.4萬m3，14-2#層積水66.6萬m3?？偡e水量預計224.2萬m3。

全礦井共有4個出水點，總出水量為70～80 m3/h。其中3#層出水量約13 m3/h；9#層為970 m舊水平，正常出水量13 m3/h；11#層副水平斜井底出水點正常出水量約50 m3/h；404出水點正常出水量10 m3/h。

煤峪口礦現有3套排水系統：副立井主排水系統、406盤區集中排水系統和西三立井排水系統。3套排水系統實際總排水能力為540 m3/h。

(1)副立井主排水系統。4臺1986年配備的150D-30×10水泵，2臺工作，1臺備用，1臺檢修；1975年鋪設3條φ150 mm的排水管路，設計最大排水能力為300 m3/h。4臺排水泵和3條排水管路已超期服役，尤其水管內壁結垢，通水截面小，實際排水能力僅為130 m3/h。

(2)406盤區集中排水系統。MD155-67×8型水泵2臺，通往西二風井地面6吋水管2條，排水能力200 m3/h；西三立井現有2臺DF155-67×7型水泵,1臺工作，1臺備用；1條6吋排水管，最大排水能力100 m3/h。

煤峪口礦現有的排水系統設備陳舊、管路銹蝕，排水能力難以應對突水或出水量增加的潛在隱患，且尚有224萬m3采空積水威脅，排水能力已經不能滿足正常安全生產需要，礦井排水系統升級改造迫在眉睫。

2 主排水系統改造

2.1 煤峪口礦原有排水系統

(1)410盤區、307 盤區。采掘工作面排水通過盤區泄水孔直接排入900 m大巷水溝，自流3#副井泵房，3#副井井底分別設置有900 m水平中央泵房與75泵房。900 m水平中央泵房到副井井口距離271 m，配備有兩個臨時水倉，水倉容積分別為900,1 100 m3，配備4臺150D-30×10水泵，功率均為220 kW，排水能力均為250 m3/h，鋪設排水管路3條，管徑均為150 mm；75泵房到副井井口距離40 m，配備有兩個臨時水倉，水倉容積分別為200，100 m3，配備2臺水泵，分別為4DA8×9、150D-30×3型，功率均為160 kW，排水能力均為100 m3/h，鋪設排水管路兩條，管徑為150 mm。

(2)中央泵房。該泵房于1986年建成， 4泵3管已使用28 a，水管內壁在水流長期沖刷和厭氧細菌吞噬下，發生了銹蝕和結垢，通水截面縮小，實際排水能力僅為130 m3/h。隨著14-2#406盤區采掘延伸，礦井涌水量增大，現有的排水設施難以為繼。井下排水系統主要采用人工控制，完全依賴泵站工的責任心，無法預測水位的增減速度及可能造成的“烤泵”或“淹泵”事故。

改造前排水系統流程見圖1。

2.2 改造方案

(1)中央泵房。將4臺舊泵更換為4臺MD155-67×9型水泵，電壓6000V，功率450kW，揚程531 m，流量185 m3/h;更換3條排水管道，增加1條排水管；配置一套KJ11型礦井水文監測系統，可根據中央水倉水位情況實現自動開停水泵、自動報警等功能。改造后中央泵房排水能力為416 m3/h。

圖1 改造前排水系統流程

(2)增加1條406集中水倉經西二至地面排水管路，現有2條6吋排水管路。

(3)406盤區為該礦最底部的一個生產盤區，水害嚴重，406集中水倉位于900 m水平大巷中間點，擔負著防排水最艱巨的任務。改造前主要依靠排水溝，排水能力不足，改造后406水倉到中央水倉增加兩條6吋管道，排水能力達240 m3/h，可以實現“406集中水倉—副井中央水倉”的能力互補。

(4)常年出水點原有密閉下都有出水通道，3#層、970 m水平、11#層暗斜井、404出水點底部都為方形暗水道，非防水密閉，大多為上世紀50—70年代封閉，設計規格和施工質量不符合現行《防治水規定》，且年久水泡，密閉防水性能力低下。為杜絕積水沖垮密閉，新筑6座防水密閉，加固9座防水密閉。

改造后排水系統流程見圖2。

圖2 改造后排水系統流程

2.3 新排水系統的特點

(1)更換中央泵房4臺MD155-67×9型水泵，2臺工作，1臺檢修，1臺備用。發生水災時，4臺水泵可以同時工作，增大了中央泵房的排水能力；增加1條排水管，3條排水管管路全部改為快速接口涂塑鋼管，有效防銹、防腐蝕，滿足《煤礦防治水規定》第五十八條規定，工作水泵可在20 h內排出礦井24 h的正常涌水量。

(2)406盤區上覆14#層采空區有大量積水，該盤區到中央水倉3 000 m，增加兩條6吋排水管與中央水倉連通，實現了“406排水系統—主排系統”能力互補，排水能力為200 m3/h。礦井正常排水時，中央泵房307，410盤區等出水，當中央水倉水量突增時，一部分通過4臺水泵及管路排往地面，另一部分通過2條6吋管路排往406盤區水倉，通過406盤區水倉排往西二風井地面；當406盤區發生水災時，一部分排往西二風井地面，另一部分通過2條6吋管路排往中央水倉。達到大水分流的效果，極大的提高了礦井排水能力和機動性。

(3)隨著406盤區開拓的不斷延伸，排水量也不斷增加。在原有的基礎上增加1條406集中水倉經西二風井至地面排水管路，提高了該盤區的排水能力。

(4)在排矸巷內施工水泵硐室，通過兩個鉆孔通往中央水倉，實現中央水倉與406盤區方向管路連接。

3 結 語

通過對現有排水系統的分析，制定出切實可行的改造方案：從406盤區水倉到中央水倉布設2條排水管路，從總體布局上做到了統籌兼顧；在方案實施過程中，在排矸巷施工水泵硐室，再向中央水倉施工排水鉆孔，縮短了管路長度，提高了工作效率；使用涂塑排水管排水，避免排水管道的銹蝕，增加了排水管的使用壽命；中央水倉配置了KJ11型礦井水文監測系統，可根據中央水倉水位實現自動開停水泵、自動報警等功能，保證了礦山的生產安全。

[1] 孫亞軍，楊國勇，鄭 琳.基于GIS的礦井突水水源判別系統研究[J].煤田地質與勘探，2007,35(2)：34-37.

[2] 孫恭順，梅正星.實用地下水連通試驗方法[M].貴州：貴州人民出版社，1988.

[3] 吳吉春，薛禹群.地下水動力學[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

2015-04-24)

譚志喜(1975—)，男，注冊安全工程師，037041 山西省大同市。