濟(jì)二礦基于二采三上供水系統(tǒng)改造

李志朝

摘 要：針對(duì)濟(jì)二礦原井下供水系統(tǒng)存在的缺陷進(jìn)行改造和完善，通過(guò)建造北翼二采三上加壓泵房，提高二采三上供水管網(wǎng)整體供水壓力，確保礦井的正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng)；供水壓力；控制系統(tǒng)

1 概況

濟(jì)寧二號(hào)煤礦坐落在聞名遐邇的孔孟之鄉(xiāng)濟(jì)寧市東南，是山東省兗礦集團(tuán)在濟(jì)東煤田建設(shè)的第一座大型現(xiàn)代化礦井、全國(guó)煤礦設(shè)計(jì)改革的試點(diǎn)企業(yè)。該礦自1997年11月8日正式投產(chǎn)，是一座設(shè)計(jì)年產(chǎn)量400萬(wàn)噸的大型現(xiàn)代化礦井。目前，該礦井下生產(chǎn)供水系統(tǒng)主要由井下一水平水廠供水系統(tǒng)供水為主，地面二級(jí)凈水站供水為輔的供水模式，通過(guò)井下供水管網(wǎng)向各個(gè)用水單位供水。

一水平水廠位于該礦北翼四采區(qū)，標(biāo)高為-555.4m，將北翼礦井水和南翼二水平礦井水匯集到四采采空區(qū)，利用四采35m3采空區(qū)作為天然沉淀池、過(guò)濾器，對(duì)礦井水進(jìn)行一級(jí)降速沉淀、初級(jí)過(guò)濾，初級(jí)處理后的較清礦井水進(jìn)入中速過(guò)濾器進(jìn)行深度二級(jí)處理，使出水達(dá)到工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，然后將合格的礦井水匯集到500m3蓄水池，最后使用供水泵向礦井各生產(chǎn)地點(diǎn)進(jìn)行供水。初級(jí)水處理區(qū)安裝MD85—45*3和MD85—48*2各一臺(tái)，一用一備，主要擔(dān)負(fù)向深度處理車間供應(yīng)初級(jí)處理水的任務(wù)。深度水處理區(qū)安裝6臺(tái)ZS-1.6型中速過(guò)濾器，對(duì)礦井水進(jìn)行二級(jí)過(guò)濾處理；3臺(tái)MD85—45*8型供水泵，兩用一備，向礦主供水管路供水，滿足井下安全生產(chǎn)用水。地面供水由二級(jí)凈水站的DN200管路，經(jīng)副井井筒輸送到井下減壓硐室，經(jīng)兩組彈簧式減壓閥減壓后并入井下主供水管網(wǎng)供兩翼生產(chǎn)用。

該礦具有完善的壓力、流量檢測(cè)系統(tǒng)，在一水平水廠、南翼軌道下山、-740水平安裝了壓力傳感器，在一水平水廠南北翼分支和-740水平安裝了流量傳感器，而供水壓力的調(diào)整主要依靠調(diào)整一水平水廠水泵或地面二級(jí)凈水站輸水泵運(yùn)行數(shù)量或調(diào)整供水閥門開(kāi)度的方式進(jìn)行。

2 存在問(wèn)題和解決方案

濟(jì)寧二號(hào)煤礦地勢(shì)北高南低，北翼二采三上采區(qū)最高標(biāo)高為-457.8m（23上03運(yùn)順），南翼-740水平最低標(biāo)高為-766.8m（11309軌順），兩者高差為309m。井下供水管網(wǎng)存在南翼壓力較高，北翼壓力較低的問(wèn)題，當(dāng)?shù)V井集中生產(chǎn)用水時(shí)，供水管網(wǎng)內(nèi)的水全部流向南翼，北翼易出現(xiàn)管網(wǎng)供水壓力不足現(xiàn)象。隨著開(kāi)采重點(diǎn)不斷向二采三上轉(zhuǎn)移，礦井供水壓力不足的問(wèn)題將越發(fā)明顯，嚴(yán)重影響礦井正常生產(chǎn)。在原有供水系統(tǒng)下，為保障二采三上采區(qū)正常生產(chǎn)用水，只有不斷增加供水管網(wǎng)的壓力，繼而帶來(lái)如下問(wèn)題：

2.1 管網(wǎng)壓力過(guò)高，損壞管路和閥門。減壓閥只能減動(dòng)壓，不能減靜壓，造成管網(wǎng)供水壓力波動(dòng)幅度大，當(dāng)井下用水量很小、而又要求管網(wǎng)壓力過(guò)高時(shí)，經(jīng)常損壞供水管路和閥門，特別是一些老舊管路和腐蝕嚴(yán)重的管路，造成管網(wǎng)跑冒滴漏較多，出現(xiàn)安全隱患，也不利于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

2.2 由于供水量調(diào)整方式的落后，很容易出現(xiàn)壓力調(diào)整滯后、管網(wǎng)壓力波動(dòng)幅度過(guò)大的情況，或者出現(xiàn)供水量不足，影響生產(chǎn)的情況，或者出現(xiàn)爆管或嚴(yán)重泄漏的情況，往往影響礦井正常生產(chǎn)。

2.3 在管路出現(xiàn)爆管等嚴(yán)重供水的事故或者個(gè)別人員錯(cuò)誤操作閥門時(shí)，都會(huì)造成區(qū)域性缺水，由于管網(wǎng)距離過(guò)長(zhǎng)，管網(wǎng)復(fù)雜，管網(wǎng)維護(hù)人員不能迅速、準(zhǔn)確判斷故障原因，及時(shí)排除故障，嚴(yán)重影響礦井生產(chǎn)。

為解決礦井北翼二采三上供水不足現(xiàn)象，滿足礦井生產(chǎn)用水，經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)考察，查找資料，科學(xué)論證，決定對(duì)原供水系統(tǒng)進(jìn)行改造，通過(guò)建造北翼二采三上加壓泵房，來(lái)解決南北翼壓差大的問(wèn)題。在北翼軌道巷8#聯(lián)絡(luò)巷建一座容積約260m³蓄水池，將北翼井下供水管網(wǎng)的水打入水池進(jìn)行蓄水；安裝2臺(tái)MD155—30*6加壓泵，對(duì)北翼二采三上供水管網(wǎng)井下改造，將北翼二采三上供水管網(wǎng)與北翼供水管網(wǎng)分離，使用加壓泵單獨(dú)對(duì)北翼二采三上井下供水，提高二采三上供水管網(wǎng)整體供水壓力，滿足礦井的生產(chǎn)用水，確保礦井的正常生產(chǎn)。

3 二采加壓泵房的實(shí)施

3.1 建設(shè)施工蓄水池：北翼軌道巷8#聯(lián)絡(luò)巷長(zhǎng)度32m，寬度6.8m，拱高3.5m，建設(shè)一座20m×6.8m×2.3m蓄水池，蓄水約300m³。蓄水池?fù)跛畨Σ捎媚芑炷翝仓绞揭?guī)格2.3m高，0.5m厚，底板、巷幫接觸處掏400mm溝槽鑲嵌施工。供水泵側(cè)預(yù)留吸水管，北翼軌道巷側(cè)預(yù)留溢水管，溢水管下方施工規(guī)格為300mm×300mm的水溝與北翼軌道巷排水溝相連。

3.2 安裝供水泵：供水泵安裝位置施工水泵基礎(chǔ)及開(kāi)關(guān)臺(tái)。根據(jù)二采三上采區(qū)按照一個(gè)采煤工作面，3個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)施工設(shè)計(jì)，正常生產(chǎn)用水量約100m3/h，正常供水壓力18—22kg。設(shè)計(jì)安裝2臺(tái)MD155-30×6型供水泵，供水泵額定流量155m3/h，揚(yáng)程180m，供水壓力18kg，供水泵一用一備。

3.3 供水管網(wǎng)改造：蓄水池蓄水管路利用北翼公路巷原有φ108供水管路直接向蓄水池內(nèi)蓄水，進(jìn)水管端口預(yù)留在泵操作側(cè)，加裝4寸閘閥，方便泵工控制蓄水池水位。

供水泵出水管與原北翼軌道巷φ108供水管路合茬，加裝控制閥門。二采三上運(yùn)輸斜巷原供水管路加裝控制閥門，加壓泵房正常運(yùn)行時(shí)該閥門關(guān)閉，形成加壓供水泵單獨(dú)向二采三上供水系統(tǒng)；加壓泵房故障時(shí)，開(kāi)啟該閥門，形成與原井下供水管網(wǎng)共同運(yùn)行。供水泵出水管測(cè)與蓄水池一側(cè)安裝泄壓閥，當(dāng)供水管網(wǎng)壓力過(guò)高時(shí)向蓄水池泄壓，保護(hù)管路，避免出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象。

3.4 安裝電控系統(tǒng)：安裝變頻恒壓供水電控系統(tǒng)及水位控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加壓供水泵的水位、壓力全自動(dòng)控制。

控制系統(tǒng)根據(jù)壓力設(shè)定值全自動(dòng)控制，遠(yuǎn)程信號(hào)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖：

①供水管網(wǎng)自動(dòng)加壓控制：根據(jù)出口管網(wǎng)上的壓力傳感器傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)壓力小于18kg/cm2時(shí)，加壓系統(tǒng)在蓄水池有水（水位高于最低水位設(shè)定值）的情況下，自動(dòng)運(yùn)行一臺(tái)供水泵，電動(dòng)閘閥自動(dòng)開(kāi)啟，向供水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水、加壓；當(dāng)供水管網(wǎng)系統(tǒng)壓力高于 22 kg/cm2時(shí)，電動(dòng)閘閥自動(dòng)關(guān)閉，加壓系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行水泵；18-22kg/cm2時(shí)，加壓系統(tǒng)保持原有狀態(tài)。

②蓄水池液位控制：蓄水池設(shè)最低液位控制，當(dāng)水位達(dá)到最低水位時(shí)，電動(dòng)閘閥自動(dòng)關(guān)閉，運(yùn)行水泵自動(dòng)停止，即使供水管網(wǎng)系統(tǒng)低于18kg/cm2時(shí)也不能開(kāi)啟水泵。當(dāng)水位高于水池時(shí)，如果供水管網(wǎng)系統(tǒng)高于22kg/cm2，也不能開(kāi)啟水泵，水由溢流孔流入水溝。

③故障報(bào)警：水泵運(yùn)行、水位等信號(hào)接入礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)加壓泵運(yùn)行狀態(tài)。

4 效果分析

通過(guò)北翼二采加壓泵房的建造，礦井井下供水系統(tǒng)有了很大的改善，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯：

①?gòu)母旧辖鉀Q了南、北翼壓力分布不均衡的問(wèn)題，消除了因水壓低或相關(guān)管路設(shè)施故障帶來(lái)的停水停產(chǎn)事故影響，提高了北翼二采三上采區(qū)的供水壓力，滿足了采掘一線的生產(chǎn)需要，保證了礦井正常生產(chǎn)。

②井下供水管網(wǎng)系統(tǒng)壓力降低，避免了因壓力過(guò)高導(dǎo)致的管路跑冒滴漏現(xiàn)象，增強(qiáng)了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也減少了維護(hù)人員和維護(hù)設(shè)備的投入。

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