華泓公司2號煤主排水系統(tǒng)優(yōu)化方案研究

王京明

（陽煤集團(tuán)翼城華泓煤業(yè)有限公司， 山西 臨汾 043500）

1 工程概況

華泓煤業(yè)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(lián)后作為礦井的回風(fēng)井筒，其原來處于進(jìn)風(fēng)流的中央水倉排水系統(tǒng)即處于整個礦井的回風(fēng)流中。隨著采區(qū)的延伸，該主排水系統(tǒng)一直承擔(dān)著52～213 m3/d的2號煤水平排水任務(wù)。形成了礦井總回風(fēng)巷中存在有水泵等電器設(shè)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(dú)崗作業(yè)，又處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，有可能出現(xiàn)傷病等不可預(yù)知突發(fā)事故，極不安全[1]；水泵等機(jī)電設(shè)備設(shè)在回風(fēng)流中，必須安裝甲烷傳感器并實(shí)現(xiàn)甲烷電閉鎖，然而，水泵、開關(guān)、管路、線纜、傳感器、電話等設(shè)備多、環(huán)節(jié)多，維護(hù)困難[2]。從經(jīng)濟(jì)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(jì)通過環(huán)節(jié)改造來降低成本，以度過“漫長寒冬”。基于以上原因，公司經(jīng)營層多次召開研討會，決心對2號煤主排水系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化。

2 優(yōu)化方案的確定

1）方案一。保持原來張家溝礦排水系統(tǒng)不變，仍然利用原有3臺水泵、開關(guān)、電纜、管路，新增3臺饋電開關(guān)實(shí)現(xiàn)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(tǒng)不變，利用原有3臺水泵、開關(guān)、電纜、管路，新增3臺饋電開關(guān)實(shí)現(xiàn)瓦斯電閉鎖，增加設(shè)施實(shí)現(xiàn)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(fēng)巷敷設(shè)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(fēng)暗斜井上口，再沿著回風(fēng)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(shí)現(xiàn)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(diǎn)方位，然后在回風(fēng)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(shí)現(xiàn)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(fèi)用，列表比較其一次性設(shè)備投入價格，以及比較其一年中的運(yùn)行費(fèi)用，見表1—表4。

表1 方案一的初期投入和一年運(yùn)行費(fèi)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(yùn)行費(fèi)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(tǒng)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(yùn)行費(fèi)用

表3 方案三的初期投入和一年運(yùn)行費(fèi)用

表4 方案四的初期投入和一年運(yùn)行費(fèi)用

研究得出方案一設(shè)備投資最大、系統(tǒng)復(fù)雜、管理難度大，并且不安全、不經(jīng)濟(jì)；方案四初期投資最省，直接成本不超萬元，系統(tǒng)簡單實(shí)用，安全放心，遂最終決定采用第四種方案。

精確測量并計(jì)算水倉最低點(diǎn)與開鉆點(diǎn)坐標(biāo)。水倉最低點(diǎn)坐標(biāo)：X=3951 740.647，Y=37587 121.044，H=893.075。在回風(fēng)暗斜井Z28測點(diǎn)以北73.2 m開鉆，開鉆點(diǎn)坐標(biāo)：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(jī)、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(kuò)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(tǒng)優(yōu)化后的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行設(shè)備更新及配備崗位工，積水自流至下水平，節(jié)省了人力、物力。原有水泵、管路、線纜、開關(guān)均可復(fù)用到他處。張家溝礦中央水倉自流排水，回風(fēng)流中沒有電器設(shè)備，安全可靠，并保證了無人則安。張家溝礦中央水倉運(yùn)行無需消耗電力，節(jié)能環(huán)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(tǒng)的一個中轉(zhuǎn)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(yùn)行維護(hù)幾乎為零成本。

實(shí)施方案四后，與方案一相比，不連人工費(fèi)用初期投資節(jié)省成本達(dá)20.79萬元，后期每年運(yùn)行成本可節(jié)省16.74萬元，目前該方案已成功運(yùn)行四年，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)87.75萬元。華泓公司可采年份尚有5年，到礦井結(jié)束后該方案總體將創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益171.45萬元。

4 結(jié)語

實(shí)施該方案后，華泓公司不斷加強(qiáng)2號煤水倉管理，先后修建了水倉沉淀池，實(shí)現(xiàn)了2號煤所有積水先沉淀再進(jìn)入水倉，另外在放水孔口加設(shè)過濾裝置，有效防止排水管路堵塞。目前，2號煤主排水系統(tǒng)運(yùn)行正常，獲得了極高的經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目可以供其他類似的礦井排水系統(tǒng)優(yōu)化提供參考。

[1]鄧英華.礦井排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].煤炭與化工，2014，37（9）：77-79.

[2]王建理.礦井主排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與改造[J].科技資訊，2016，14（19）：54-55.

[3]劉學(xué)成.金橋煤礦井下排水系統(tǒng)優(yōu)化[J].煤礦安全，2016，47（22）：127-129.