煤礦排水系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高

和燕波

摘要：煤礦生產(chǎn)過程中，礦井既會(huì)正常涌水，又有可能發(fā)生一系列突發(fā)性水災(zāi)，均可以通過礦井排水解決。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(huì)進(jìn)一步增加，占比提高到約60%。因此如何解決礦井排水設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題至關(guān)重要，通過定期對(duì)礦井排水設(shè)備進(jìn)行性能檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)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(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低煤礦企業(yè)成本。

關(guān)鍵詞：煤礦排水;排水泵;運(yùn)行效率

【中圖分類號(hào)】TD442

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2236-1879（2018）13-0242-02

引言

煤礦井下排水設(shè)施是保證礦井安全生產(chǎn)的重要設(shè)施。煤礦排水系統(tǒng)對(duì)于及時(shí)排出礦井涌水、抵抗突發(fā)性水災(zāi)具有重要作用。針對(duì)排水設(shè)備耗電量大的問題，通過分析運(yùn)行現(xiàn)狀，查明排水設(shè)備運(yùn)行效率不高的原因，并提出相應(yīng)的解決措施，對(duì)降低排水系統(tǒng)能耗、提高煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1煤礦系統(tǒng)的組成

采煤工作十分復(fù)雜，其構(gòu)成系統(tǒng)也相應(yīng)較多。一般煤礦系統(tǒng)有：采煤系統(tǒng)、運(yùn)煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、運(yùn)料排矸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等。

a）采煤系統(tǒng)。采煤巷道掘進(jìn)一般是超前迂回采工作面工作進(jìn)行，它們之間在時(shí)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(tǒng)，即采煤系統(tǒng);

b）運(yùn)煤系統(tǒng)。運(yùn)煤系統(tǒng)實(shí)際上是把煤炭從采場(chǎng)內(nèi)運(yùn)出，并通過一些關(guān)聯(lián)巷道、井硐最后運(yùn)到地面的提升運(yùn)輸路線和手段;

c）通風(fēng)系統(tǒng)。包括通風(fēng)方法、通風(fēng)方式和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。（1）礦井通風(fēng)方法指礦井主風(fēng)機(jī)的工作方法，包括抽出式、壓入式和混合式三種;（2）礦井通風(fēng)方式指礦井進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井布置方式，有中央式、對(duì)角式和混合式三種;（3）通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的抽象描述，包括串聯(lián)風(fēng)網(wǎng)、并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)、角聯(lián)風(fēng)網(wǎng);

d）運(yùn)料排矸系統(tǒng)。采煤工作面回收的材料、設(shè)備和掘進(jìn)工作面運(yùn)出的矸石由井下運(yùn)至地面，這就形成運(yùn)料矸石運(yùn)輸系統(tǒng);

e）排水系統(tǒng)。為保證井下安全生產(chǎn)，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(tǒng)，其作用就是儲(chǔ)水，排水、防止發(fā)生礦井水災(zāi)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(tǒng)。礦井供電時(shí)非常重要的一個(gè)系統(tǒng)，是采煤、運(yùn)煤、通風(fēng)、排水等系統(tǒng)各種機(jī)械、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不可缺少的動(dòng)力源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2排水系統(tǒng)運(yùn)行效率下降能耗增加的原因

（1）水泵的額定揚(yáng)程富裕量偏大。運(yùn)行工況點(diǎn)向右偏離效率區(qū)，水泵運(yùn)行效率偏低，同時(shí)排水口出口動(dòng)壓過大，管網(wǎng)效率下降。

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

（3）排水管路設(shè)計(jì)、安裝不合理。管路路徑設(shè)計(jì)不合理，彎管多、突變徑、急轉(zhuǎn)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(gè)排水系統(tǒng)的運(yùn)行效率降低。

（4）部分泵首級(jí)葉輪進(jìn)水口處發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。葉輪與大口環(huán)的材質(zhì)為灰鑄鐵，耐汽蝕性能差，發(fā)生氣蝕使水泵的流量度、揚(yáng)程和效率下降明顯。

（5）水泵檢修不及時(shí)、性能降低。如某煤礦排水水泵殼與軸套之間的密封環(huán)磨損，間隙過大而產(chǎn)生環(huán)流，從而造成水泵的容積損;水泵的填料不及時(shí)更換、調(diào)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(yōu)化措施

3.1完善管理制度。排水設(shè)備的節(jié)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(qiáng)煤礦開采工作管理，做好礦井地質(zhì)勘測(cè)工作，記錄巖層厚度、地下水特點(diǎn)等地質(zhì)資料;二是要做好排水系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的管理工作。主要從三方面著手：

（1）合理安排排水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，如在電價(jià)較高的時(shí)間段減少排水系統(tǒng)使用等。

（2）排水設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，操作人員要做好相關(guān)技術(shù)性操作，嚴(yán)格遵規(guī)操作，提高操作規(guī)范化程度，同時(shí)定期清理管道中的雜質(zhì)。

（3）加強(qiáng)排水設(shè)備的日常管理維護(hù)工作，定期檢查、測(cè)試設(shè)備性能，及時(shí)維修或更換老化、故障設(shè)備。對(duì)于耗能急劇增大的設(shè)備，及時(shí)查明原因，采取更換等措施，并綜合評(píng)價(jià)維修保養(yǎng)工作，不斷總結(jié)、優(yōu)化。

3.2保持排水系統(tǒng)的先進(jìn)性。

（1）使用先進(jìn)的排水泵，節(jié)約能源。國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)均要求排水泵既要節(jié)能又要高效，常通過使用性能先進(jìn)的排水泵來達(dá)到這一目的。煤礦礦井排水系統(tǒng)多采用單吸附多級(jí)別離心水泵，存在性能低、電耗大的缺點(diǎn)，需選擇先進(jìn)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(tǒng)先進(jìn)性。從排水系統(tǒng)整體考慮，可通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)提高排水系統(tǒng)運(yùn)行速度和精度，并通過參數(shù)運(yùn)算，保證排水設(shè)備具有較高的運(yùn)行效率。

（3）優(yōu)化電機(jī)選型。電機(jī)選型要結(jié)合排水系統(tǒng)的整體要求、結(jié)合礦井積水量來確定，充分發(fā)揮排水泵的性能，保證實(shí)際效率接近或達(dá)到額定效率。

3.3合理規(guī)劃排水管線。在滿足排水設(shè)備效率的前提下，應(yīng)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(zhǎng)度的管線。管道材料應(yīng)選擇綠色建材，確保使用年限。管線損壞棄用時(shí)，不會(huì)污染環(huán)境。

3.4提高水泵的檢修和裝配質(zhì)量。水泵檢修和裝配質(zhì)量，直接影響水泵本身的性能。在檢修和裝配時(shí)，要注意大、小口環(huán)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(rùn)滑是否良好，注意疏通葉輪和流通部件，防止葉輪堵塞，對(duì)新配葉輪應(yīng)盡可能清除流道中的毛刺。

4實(shí)行科學(xué)管理

4.1簡(jiǎn)化礦井排水系統(tǒng)。簡(jiǎn)化排水系統(tǒng)的主要內(nèi)容是將幾個(gè)排水系統(tǒng)盡量合并，并在充分利用水泵的基礎(chǔ)上，將多段排水改為單段排水。

4.2及時(shí)清理吸水井。吸水井常有泥、砂、煤等雜物流入，易堵塞濾網(wǎng)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(yīng)根據(jù)具體條件，定期清理。

4.3編制好水泵運(yùn)行時(shí)間表。為了節(jié)約基本電費(fèi)，提高負(fù)荷率，司機(jī)人員必須認(rèn)真執(zhí)行自己編制的運(yùn)行時(shí)間表。在運(yùn)行時(shí)間安排上，①盡量避免在燈用時(shí)間運(yùn)行;②盡量在交接班時(shí)間運(yùn)行;③夜間多開，白天少開;④跨點(diǎn)運(yùn)行。

4.4定期測(cè)定水泵性能。通過定期對(duì)排水設(shè)備進(jìn)行技術(shù)測(cè)定，及時(shí)掌握水泵特性和管路特性，以便及時(shí)調(diào)整某個(gè)參數(shù)使之保持在最佳工況點(diǎn)運(yùn)行，從而取得最好的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)語

煤礦排水系統(tǒng)排水泵等設(shè)備運(yùn)行效率不高原因是排水設(shè)備配置不夠合理，管路和水泵使用時(shí)間較長(zhǎng)、效率低，水侖容積較小，水泵運(yùn)行時(shí)間不合理等。從保持排水系統(tǒng)設(shè)備先進(jìn)性、制定完善的管理制度、合理規(guī)劃排水系統(tǒng)管線三個(gè)方面提出提高排水系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行效率的措施，對(duì)降低排水系統(tǒng)能耗具有一定的指導(dǎo)作用。

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