某礦三水平排水系統(tǒng)改造方案研究

高金龍 溫歡迎

（平頂山煤業(yè)股份一礦，河南 平頂山 467000）

一、研究背景

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，由于開(kāi)采影響，導(dǎo)致含水層的水不斷涌向采掘空間，嚴(yán)重影響了煤礦的安全生產(chǎn)，因此排水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)與運(yùn)用顯得尤為重要。在許多煤礦建礦初期，井下泵房的設(shè)計(jì)顯然都必須符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，具備的排水能力符合煤礦生產(chǎn)要求[1]。隨著煤礦的開(kāi)采環(huán)境不斷的發(fā)生變化，原有設(shè)計(jì)的排水能力顯然滿(mǎn)足不了生產(chǎn)的要求。因此，國(guó)內(nèi)外許多煤礦企業(yè)靠增加水泵數(shù)量或者更換大功率水泵等辦法來(lái)對(duì)井下泵房進(jìn)行改造或升級(jí)，以達(dá)到提高排水系統(tǒng)的排水能力。盡管有許多方法，但都是結(jié)合工作環(huán)境實(shí)際情況進(jìn)行改造的，因地制宜，所以還是要結(jié)合各單位實(shí)際情況進(jìn)行改造升級(jí)[2-6]。特別是針對(duì)復(fù)雜開(kāi)采條件下多水平開(kāi)采的老礦井，排水系統(tǒng)的優(yōu)化改造升級(jí)以及提高工作效率顯得尤為重要。某礦三水平中央水泵房（-517水泵房）是目前該礦三水平排水系統(tǒng)的核心部分，排水能力符合安全生產(chǎn)要求。然而，地面的污水處理系統(tǒng)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了排水系統(tǒng)的處污要求。并且由于目前國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求越來(lái)越嚴(yán)格，地面污水處理廠由于位置的特殊性（地面污水系統(tǒng)位于一個(gè)小山坡上）造成地面污水處理系統(tǒng)也無(wú)法更改，如果要更改地面污水處理系統(tǒng)將會(huì)付出更高的代價(jià)。因此該礦迫切需要對(duì)三水平排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，既能滿(mǎn)足排水處污的能力，又要符合環(huán)境保護(hù)的要求，確保該礦實(shí)現(xiàn)綠色高效的安全生產(chǎn)。

二、三水平排水系統(tǒng)概況

該礦有三個(gè)開(kāi)采水平，二水平標(biāo)高為-240米，三水平標(biāo)高為-517米。二水平中央泵房處理二水平所排污水，但是現(xiàn)在二水平基本上已經(jīng)沒(méi)有采掘頭面，所排污水量較少，采掘頭面主要集中在三水平，因此三水平中央泵房壓力較大。

三水平中央水泵房（-517水泵房）現(xiàn)安裝三臺(tái)MD300-65×12礦用離心式耐磨水泵(如圖1中的1、2、3#泵)，單臺(tái)水泵流量300m3/h、揚(yáng)程745.9m，泵站預(yù)留一臺(tái)水泵安裝位置（目前該位置被三臺(tái)高爆開(kāi)關(guān)和操作臺(tái)占用），沿北二進(jìn)風(fēng)井（井口標(biāo)高+185m）敷設(shè)有兩趟DN250排水管路至北二工業(yè)廣場(chǎng)水廠。三水平各采區(qū)正常涌水量78m3/h、最大涌水量130m3/h，目前三水平實(shí)際涌水量78m3/h，三水平礦井涌水量為1872m3/d。

三、三水平排水系統(tǒng)的方案

結(jié)合三水平排水系統(tǒng)的實(shí)際情況，我們研究并制定出以下三種可行性方案，以供選擇。

（1）方案Ⅰ：改造-517排水系統(tǒng)，拆除一臺(tái)MD300-65×12水泵，移動(dòng)高爆開(kāi)關(guān)和操作臺(tái)，安裝兩臺(tái)MD155-67×5（額定排水量155m3/h）水泵），利用井筒的一趟DN250管路排至-240車(chē)場(chǎng)。

排水系統(tǒng)改造完成后，-517m水泵房共計(jì)安裝四臺(tái)水泵，其中兩臺(tái)MD300-65×12礦用離心式水泵（原來(lái)2、3號(hào)水泵不變）、增加兩臺(tái)MD155-67×5（或者兩臺(tái)MD155-30×10）礦用離心式水泵，兩臺(tái)MD300-65×12水泵對(duì)應(yīng)井筒一趟DN250管路排至北二地面水處理廠，兩臺(tái)MD155-67×5（或者兩臺(tái)MD155-30×10）水泵對(duì)應(yīng)另外一趟DN250管路排至-240車(chē)場(chǎng)。

根據(jù)-517水倉(cāng)水排至-240車(chē)場(chǎng)后的排水方式不同，該方案細(xì)分為兩個(gè)方案：

方案Ⅰa：-240井口至-240水倉(cāng)，全程敷設(shè)一趟DN200排水管路，涌水從-517水倉(cāng)沿管路直接排至-240水倉(cāng)，排水管路共計(jì)2800m。

方案Ⅰb：-240井口至-240水倉(cāng),敷設(shè)1300m DN200排水管路，然后清淤1500m水溝，水溝凈斷面不能小于寬×深=400mm×400mm。（該斷面排水量約為150m3/h,充滿(mǎn)系數(shù)取0.75m）

（2）方案Ⅱ：-517排水系統(tǒng)維持不變，在北二水處理廠沉淀池上增設(shè)閥門(mén)，水廠處理不了的涌水利用原有的DN200管路沿北二進(jìn)風(fēng)井井筒排至-240大巷，在大巷進(jìn)行減壓后再排至-240水倉(cāng)，-240井口至-240水倉(cāng)全程敷設(shè)一趟DN200排水管路，排水管路共計(jì)2800m。

（3）方案Ⅲ：改造-517排水系統(tǒng)，不拆除原有MD300-65×12水泵，移動(dòng)高爆開(kāi)關(guān)和操作臺(tái)，安裝一臺(tái)MD155-67×5（額定排水量155m3/h）水泵（具體布置見(jiàn)圖4），利用井筒的一趟DN250管路排至-240車(chē)場(chǎng)，在-240井口安裝閥門(mén)，可以實(shí)現(xiàn)三水平直接往二水平排水，利用二水平排水系統(tǒng)進(jìn)行排水。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)北二工業(yè)廣場(chǎng)的水廠直接往二水平排水。因此，最后由二水平再往地面進(jìn)行排水并進(jìn)行污水處理。

此方案和方案Ⅰ存在同樣的兩個(gè)小方案，是鋪設(shè)水管還是清挖水溝則根據(jù)工程費(fèi)用和排水性能綜合考慮。

四、總結(jié)

綜合以上分析，我們可以看出方案Ⅲ在工程量和費(fèi)用上，以及排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性上，都優(yōu)于前兩種方案。特別是選擇清挖水溝的辦法，我們可以節(jié)省更多的費(fèi)用，并且減少的排水系統(tǒng)的維修工程。該礦人員儲(chǔ)備充足，對(duì)于清挖水溝所需的人工問(wèn)題，則需要礦協(xié)調(diào)一些輔助單位，配合運(yùn)輸一隊(duì)（該隊(duì)負(fù)責(zé)二水平大巷水溝的清挖工程）去清挖-240井口到水倉(cāng)這段大巷的水溝。

該礦根據(jù)我們所定的方案Ⅲ進(jìn)行了排水系統(tǒng)改造。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行，基本上保證了排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且保證了污水處理能力。

根據(jù)該礦三水平排水系統(tǒng)改造方案的研究過(guò)程，我們可以得出以下結(jié)論：

煤礦排水系統(tǒng)不僅要考慮自身的安全生產(chǎn)，而且要考慮環(huán)境保護(hù)，做到綠色發(fā)展。

排水系統(tǒng)要做好超前設(shè)計(jì)規(guī)劃，防止因企業(yè)發(fā)展，后期不斷改造，造成工程費(fèi)用的疊加和浪費(fèi)。

排水系統(tǒng)的改造方案，要根據(jù)實(shí)際情況，選擇最優(yōu)方案，既能保證系統(tǒng)穩(wěn)定，又要保證節(jié)約費(fèi)用。