雙泵共管在煤礦主排水系統的應用

導語：雙泵共管在煤礦主排水系統的應用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：對某新建礦井主排水系統和某生產中煤礦-430m水平擴排系統進行分析，從泵房硐室高度、排水系統復雜程度和排水管路敷設難度上進行對比，得出了大涌水量礦井的排水系統適合采用雙泵共管運行方式的結論，同時給出了采用雙泵共管運行方式時水泵工況點的計算方法。

關鍵詞：雙泵共管；排水系統；煤礦

煤礦主排水系統擔負著將礦井涌水排至地面的任務，是關系到礦井安全生產的重要系統之一。目前主排水系統主要是采用單泵單管的運行方式，即1臺水泵所排出的水通過1趟管路排至地面。單泵單管的運行方式具有系統簡單、控制方便等優點，適合小涌水量的礦井。但是當礦井涌水量較大、正常涌水時需開啟3臺泵以上時，采用單泵單管的運行方式將導致排水管路多、泵房高度較高、井筒內管路布置困難等問題，因此大涌水量礦井排水系統采用雙泵共管運行方式是非常必要的。本文通過對魯新礦井主排水系統和孟加拉國巴拉普庫利亞煤礦（以下簡稱孟巴煤礦）-430m水平擴排系統的設計進行分析，詳細介紹了雙泵共管技術在新建礦井和生產礦井主排水系統中的應用。

1雙泵共管技術在新建礦井中的應用

魯新煤礦位于內蒙古錫林郭勒盟烏拉蓋管理區境內，設計產量5.0Mt/a，主、副、風井均采用立井單水平開拓。主井井筒凈直徑準5.0m，副井井筒凈直徑準7.0m，礦井井口標高+872.5m，井底水平標高+570.0m。礦井在+570.0m水平設主排水泵房，將礦井涌水通過副井井筒直接排至地面，目前礦井正處于建設階段。（1）主排水系統設計依據礦井正常排水量1840m3/h，最大排水量2760m3/h（排水量均包括礦井地質涌水量、井筒淋水及井下消防灑水、防火灌漿水等）。排水高度308.5m（含地面調節水池高約2m、吸水高度4m），總排水長度約950m。（2）主排水設備選型根據《煤礦安全規程》和GB50215-2015《煤炭工業礦井設計規范》的相關規定：除正在檢修的水泵外，應當有工作水泵和備用水泵。工作水泵的能力應在20h內排出礦井24h的正常涌水量（包括充填水及其他涌水），備用水泵的能力應當不小于工作水泵能力的70%。檢修水泵的能力應當不小于工作水泵能力的25%。工作和備用水泵的總能力應當能在20h內排出礦井24h的最大涌水量。根據此礦井涌水量的特點，并結合目前國內礦用水泵的制造及使用情況，設計選用MD720-60×6型礦用多級離心泵8臺，正常涌水時4臺工作、3臺備用、1臺檢修，最大涌水時6臺水泵同時工作，每臺水泵配1臺1400kW、10kV、1485r/min礦用一般型電機。由于礦井正常涌水量有增大的可能，設計在主排水泵房內預留2臺水泵的安裝位置。（3）主排水系統運行方式分析魯新礦井主排水設備選用MD720-60×6型礦用多級離心泵，若采用單泵單管運行方式，則每臺水泵需配1趟準377mm×11mm無縫鋼管制作的排水管路，礦井最大涌水時需要6臺水泵同時工作，因此需要在泵房和井筒內敷設6趟準377mm×11mm無縫鋼管管路，每臺水泵需配7臺DN300的電動閘閥，整個泵房內共56臺電動閘閥，且泵房高度將達到8.72m，單泵單管運行方式泵房斷面圖如圖1所示。主排水泵房硐室高度大，施工困難且支護難度大，硐室容易變形，閘閥數量多，控制系統復雜。若采用雙泵共管技術，2臺MD720-60×6型礦用多級離心泵共用1趟排水管路，則每2臺水泵需配1趟準550mm×15mm無縫鋼管制作的排水管路，礦井最大涌水時需要6臺水泵同時工作，因此需要在泵房和井筒內敷設3趟準550mm×15mm無縫鋼管管路，每臺水泵僅需配4臺DN300的電動閘閥，整個泵房內共32臺電動閘閥，泵房高度為7.37m，雙泵共管運行方式泵房斷面圖如圖2所示。經過對比可以看出，采用雙泵共管技術可將泵房內的管路由6趟減少為3趟，電動閘閥由56臺減少為32臺，泵房硐室高度可降低1m，大大降低設備和礦建投資，降低支護難度。經技術和經濟分析，確定魯新礦井主排水系統采用雙泵共管技術，每2臺MD720-60×6型礦用多級離心泵共用1趟準550mm×15mm無縫鋼管管路。（4）主排水泵工況點的計算根據所選擇的排水管路型號，結合礦井排水系統的特點和排水高度，經計算得到魯新礦井主排水系統的管網特性曲線方程。管路淤積后管網特性曲線方程廠家提供的MD720-60×6型礦用多級離心泵特性曲線圖如圖3所示，采用作圖法計算水泵的工況點。曲線3和曲線4與曲線1的交點M3和M4即為單臺水泵單泵單管運行方式下的工況點。曲線3和曲線4與曲線2的交點M1′和M2′即為2臺水泵在雙泵共管運行方式下的工況點，以M1′和M2′為端點做平行于橫軸的直線，分別交曲線1于點M1和M2，則點M1和M2為并聯工作時每臺水泵的工況點。由作圖法得出水泵的運行工況點如表1所。

2雙泵共管技術在生產礦井中的應用

孟巴煤礦產量約1.0Mt/a，主、副、風井均采用立井開拓。礦井三期開采時，由于受上部含水層影響，礦井的正常涌水量和最大涌水量有較大的增加，需要在-430m水平新建擴排泵房。礦井主、副井筒內目前已安裝7趟排水管路，沒有安裝新增排水管路的空間，新建的擴排泵房排水管路只能通過鉆孔敷設至地面。（1）擴排泵房排水設備選型依據礦井井口標高+33.6m，泵房底板標高-430.0m。新建擴排泵房承擔的礦井正常排水量為2488m3/h，最大排水量為3732m3/h（礦井排水量均包括涌水量和井筒淋水及井下消防灑水、防火灌漿水等）。排水測地高度472m（包括吸水高度及地面水處理附加水頭）。（2）主排水設備選型根據此礦井涌水量的特點，并結合該礦井現有排水設備型號和使用情況，在新建擴排泵房內選用MD720-60×9型礦用多級離心泵11臺，正常涌水時5臺工作、4臺備用、2臺檢修，最大涌水時8臺水泵同時工作。每臺水泵配1臺2000kW、6kV、1485r/min的礦用防爆電機。（3）排水系統運行方式分析孟巴煤礦-430m水平擴排泵房主排水設備選用MD720-60×9型礦用多級離心泵，若采用單泵單管運行方式，則每臺水泵需配1趟準377mm×16mm無縫鋼管制作的排水管路，礦井最大涌水時，需要8臺水泵同時工作，因此需要在地面施工8趟準377mm的鉆孔作為排水管通道，每臺水泵需配9臺DN300的電動閘閥，整個泵房內共99臺電動閘閥，且泵房高度將達到10m左右。從地面向井下施工鉆孔難度大、成本高，鉆孔到底后還需要專門的巷道與鉆孔底部連接，礦建工程大，且泵房高度達10m，施工難度大，泵房內電動閘閥數量大，控制系統復雜，故障率高，因此單泵單管的運行方式不可行，需按照雙泵共管的運行方式進行設計，同時考慮鉆孔施工難度和巷道內安裝空間的影響，選用4趟準480mm×18mm無縫鋼管制作的排水管路。采用雙泵共管技術后，將8個鉆孔減少為4個鉆孔，泵房高度降低為6.74m，大大減少了礦建工程量，降低了排水管路安裝的難度，電動閘閥數量降低為55個，簡化了控制系統，減少了排水系統的故障點。

3結語

在大涌水量礦井中，主排水系統采用雙泵共管運行方式可有效降低排水泵房硐室高度，簡化排水系統，節約管路投資，降低排水管路的安裝難度。采用雙泵共管運行方式時，水泵的工況點仍可采用作圖法得出。應注意的是，雙泵共管運行方式下的排水系統有可能出現單泵單管的運行工況，因此在選擇電機功率時，應按單泵單管運行方式下的工況點進行電機功率校核。

參考文獻：

［1］于勵民，仵自連.礦山固定設備選型使用手冊［M］.北京：煤炭工業出版社，2007.

［2］張書征.礦井主排泵工況設計與排水系統效率研究［J］.煤礦機械，2010，31(5):36-38.

［3］趙萍.多臺泵多趟排水管路系統在礦井生產中的應用［J］.山西建筑，2013，39(26):105-107.

［4］于功江.大涌水量千米深井主排水系統設計問題探討［J］.煤炭工程，2019，51(6):43-46．

作者：徐軍 譚龍海 葛號 韓秀林 單位：通用技術集團工程設計有限公司