采區(qū)疏放水工程排水系統(tǒng)改造方案探討

徐超

【摘 要】近年來(lái)，煤礦行業(yè)不斷發(fā)展，隨著開(kāi)采面積的擴(kuò)大，涌水量有增無(wú)減，采區(qū)疏放水工程面臨嚴(yán)峻問(wèn)題。為提高采區(qū)疏放水工程的排水能力，務(wù)必解決采區(qū)底板承壓水生產(chǎn)中存在的疏放水問(wèn)題，研究采區(qū)疏放水工程排水方法能有效疏放含水層的儲(chǔ)量，也是采區(qū)工作正常進(jìn)行的有力保證。所以，煤礦企業(yè)加強(qiáng)改造采區(qū)排水系統(tǒng)方案迫在眉睫。

【關(guān)鍵詞】采區(qū)；疏放水工程；排水系統(tǒng)；改造方案

開(kāi)采新能源是煤礦業(yè)的主要任務(wù)，但過(guò)度開(kāi)采也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。目前，煤層開(kāi)采深度和強(qiáng)度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，采動(dòng)應(yīng)力對(duì)工作面的影響尤為深重，比如彎曲下沉、斷裂、垮落現(xiàn)象層出不窮，特別是煤墻側(cè)涌水、老空區(qū)側(cè)涌水等方面常常涌現(xiàn)于工作面上。面對(duì)此種不良現(xiàn)狀，如果管理不周，忽視水泵、排水溝和水倉(cāng)的排水能力，后果將不堪設(shè)想，或者直接導(dǎo)致采區(qū)工作面停止生產(chǎn)，甚至威脅人類(lèi)生命及財(cái)產(chǎn)安全。為了提高煤礦企業(yè)的工作質(zhì)量，本文將進(jìn)一步探討采區(qū)疏放水工程排水系統(tǒng)的改造方案。

1.排水系統(tǒng)改造必要性

1.1解決帶壓開(kāi)采的問(wèn)題

從煤礦行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程及實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，大多數(shù)問(wèn)題都是由排水系統(tǒng)引起的。比如帶壓開(kāi)采采區(qū)，由于己組煤距底板的灰?guī)r水相當(dāng)近，要是不及時(shí)進(jìn)行降壓疏水，隨著開(kāi)采的進(jìn)度，難免出現(xiàn)帶壓開(kāi)采，所以需要改造排水系統(tǒng)。

1.2解決采區(qū)接替的難度

在煤礦企業(yè)中，為了實(shí)施礦區(qū)域瓦斯的防治措施，急需施工低抽巷，但低抽巷與底板灰?guī)r水之間的距離很近，若不降壓疏水，低抽巷受底板承壓水的威脅將會(huì)更大，這種情形將會(huì)阻礙瓦斯治理工程的進(jìn)度。因此，只有改造排水系統(tǒng)，才能解決采區(qū)接替的難度。

1.3確保承壓水正常疏放

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代里，煤礦行業(yè)需要不斷創(chuàng)新，堅(jiān)持發(fā)展。從當(dāng)前采區(qū)正常涌水量及疏放水量來(lái)看，采區(qū)的排水系統(tǒng)能力已無(wú)法滿足煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的根本需求。因此，只有改造排水系統(tǒng)，才能確保承壓水的正常疏放。

2.水系統(tǒng)的改造內(nèi)容

2.1改造泵房排水設(shè)備

改造排水系統(tǒng)，首先要改造泵房排水設(shè)備。具體地講，由于大部分采區(qū)中部的泵房排水設(shè)備陳舊，無(wú)法滿足當(dāng)前采區(qū)排水要求，急需對(duì)之加以改造，提高排水系統(tǒng)的能力，從根本上改造泵房排水設(shè)備。

2.2變電所需擴(kuò)容改造

改造排水系統(tǒng)，需要擴(kuò)容改造采變電所。隨著近年來(lái)的排水設(shè)備的不斷增加，變電所的相應(yīng)配電設(shè)施也同步增加，而且還增加了一套新型的水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)，所以，采區(qū)中的變電所急需擴(kuò)容改造。

2.3增加配套井巷工程

改造排水系統(tǒng)，需要增加可以配套的井巷工程，主要是為了滿足設(shè)備的擴(kuò)容。

3.水系統(tǒng)的改造方案

關(guān)于采區(qū)疏放水工程排水系統(tǒng)的改造方案的探討，現(xiàn)以-720m排水泵房改造方案為重點(diǎn)進(jìn)行介紹。-720m排水泵房擔(dān)負(fù)-720m水平以上區(qū)段和排水任務(wù)：正常涌水量時(shí)215m3/h，最大涌水量時(shí)285m3/h。本文依據(jù)-720m排水泵房必需的排水量、現(xiàn)有排水設(shè)備能力和實(shí)際管路情況，特制定兩種改造方案，以供參考。

3.1方案一

假設(shè)原有3臺(tái)150D30×9型水泵，現(xiàn)在可以拆除1臺(tái)，然后增選成水泵而提高其排水能力。基于嚴(yán)重銹蝕的現(xiàn)有排水管路，需要重新敷設(shè)與排水設(shè)備相匹配的管路。

3.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)

正常涌水量：Q正常=100m3/h；最大涌水量：Q最大=170m3/h；疏放水量：Q疏放=115m3/h；排水垂高：195m；管路全長(zhǎng)：2800m。

3.1.2設(shè)備選型

設(shè)計(jì)當(dāng)中，新增2臺(tái)MD280-65×4型水泵：Q=280m3/h，H=260m；配套YB24002-4型電機(jī)：355kW，6kV，1500rpm。經(jīng)過(guò)改造，變?yōu)?臺(tái)水泵：1臺(tái)MD280-65×4型水泵工作，1臺(tái)MD280-65×4型水泵備用，2臺(tái)150D30×9型水泵檢修。

排水時(shí)間驗(yàn)算：

正常涌水量：T1=100×24/（280-115）=14.5h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（280×2-115）=9.2h<20h。

3.1.3管路選擇

排水管內(nèi)徑：d==0.212m

排水管選擇?245mm無(wú)縫鋼管2趟：1趟工作，1趟備用。

排水管路壁厚：δ=0.44cm

排水管路選擇?245×6.5mm。

因此，可以拆除現(xiàn)有兩趟?194×4.5mm排水管路，更換為兩趟?245×6.5mm無(wú)縫鋼管。

3.2方案二

假設(shè)保留3臺(tái)150D30×9型水泵，然后增選水泵，并增加排水能力。由于現(xiàn)有排水管路受到嚴(yán)重銹蝕，急需重新敷設(shè)與排水設(shè)備相匹配的管路。

3.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)

正常涌水量：Q正常=100m3/h；最大涌水量：Q最大=170m3/h；疏放水量：Q疏放=115m3/h；排水垂高：195m；管路全長(zhǎng)：2800m。

3.2.2設(shè)備選型

經(jīng)最新設(shè)計(jì)，新增1臺(tái)MD155-30×9型水泵：Q=155m3/h，H=270m；配套YB355M-4型電機(jī)：185kW，6kV，1486rpm。此時(shí)一共有4臺(tái)水泵：2臺(tái)工作，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修。

3.2.3管路選擇

方法A（3趟管路）：

排水管內(nèi)徑：d==0.158m

排水管選擇3趟?168mm無(wú)縫鋼管，2趟工作，1趟備用。

排水管路壁厚：δ=0.34cm

排水管路選擇?168×5mm。

排水時(shí)間驗(yàn)算：

正常涌水量：T1=100×24/（155×2-115）=12.3h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（155×3-115）=11.7h<20h。

方法B（兩趟管路）：

排水管內(nèi)徑：

兩臺(tái)相同型號(hào)水泵并聯(lián)1趟管路，流量為：Q=（1.6～1.8）Q

按1.7考慮，Q=264m3/h，d==0.206m

管路壁厚：δ=0.42cm

排水管選擇1趟?219×6mm無(wú)縫鋼管為工作管路，1趟?168×5mm無(wú)縫鋼管為備用管路。

排水時(shí)間驗(yàn)算：

正常涌水量：T1=100×24/（264-115）=16.1h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（155+264-115）=13.4h<20h。

3.2.4排水系統(tǒng)

結(jié)合目前采區(qū)的排水系統(tǒng)現(xiàn)狀，考慮疏放水的水溫比較高，排水管路位于最重要的進(jìn)風(fēng)巷中，這將會(huì)導(dǎo)致回采工作面的溫度不斷升高，使采區(qū)作業(yè)的環(huán)境驅(qū)于惡化。對(duì)于以上兩種方法而言，其排水管路都采用玻璃鋼保護(hù)層聚氨酯現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡保溫的形式，進(jìn)行保溫而改善井下的作業(yè)環(huán)境。

3.3方案比較

3.3.1方案一

優(yōu)點(diǎn)：排水能力高；抗災(zāi)變性能好；管路趟數(shù)比（方案二）少1趟，對(duì)回采工作面的溫度影響較小。

缺點(diǎn)：設(shè)備投資大；兩臺(tái)150D30×9作為檢修泵，且工作時(shí)需要同時(shí)運(yùn)行，從而加大操作和管理強(qiáng)度。

3.3.2方案二

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備投資?。槐霉δ芑Q性好；操作和管理強(qiáng)度低。

缺點(diǎn)：排水能力低；抗災(zāi)變性能差；管路趟數(shù)比（方案一）多1趟，對(duì)回采工作面的溫度影響較大。

最后，由于礦井的水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，再加上礦井生產(chǎn)必須注意安全，設(shè)計(jì)應(yīng)推薦（方案一）。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)應(yīng)用工作面及水倉(cāng)等綜合性排水措施，進(jìn)一步完善了采區(qū)放水工作面的排水系統(tǒng)，并提出相應(yīng)的防治措施。經(jīng)過(guò)認(rèn)真探討，實(shí)現(xiàn)了解決大涌水工作面正常采煤的基本途徑，為以后的煤礦生產(chǎn)提供安全基礎(chǔ)。除此以外，隨著社會(huì)的發(fā)展，未來(lái)的采礦業(yè)將會(huì)遇到更多難題，想方設(shè)法減少采區(qū)疏放水過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，獲得得力措施，最終使疏放水效果更好，將是我們長(zhǎng)期關(guān)注的討論話題。 [科]

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