煤矿井下排水设备经济运行经验谈

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摘 要：煤矿井下排水设备是煤矿生产系统中必备的基础设施，排水设备运行的经济性与安全度直接影响到煤矿生产的安全度和经济性，当排水设备工作效率低下时，矿井排水能力不足、效率低下，甚至会出现资源、能源不合理浪费问题，必须加强对矿井井下排水设备的科学管理，明确影响煤矿井下排水系统经济运行的多种因素，从这些因素入手进行逐个突破解决。本文分析了影响矿井排水设备经济运行的因素，并提出了合理的解决对策。

关键词：煤矿 井下排水设备 经济运行

煤矿的高效生产需要排水系统排水作用的有效发挥，一些矿井容易大规模涌水，排水系统的排水功能与作用直接到矿井安全，一些年久的矿井，经过不断地开发拓展逐渐修筑了各类排水设备，然而，很多排水设备由于规格、型号等无法与时俱进，经过长时间使用无法满足排水需求，而且一些正在使用的排水设备也会由于年久失修而工作效率低下，耗能较高，而且经常会出现形形的故障问题，影响了排水安全性、经济性与稳定性，为了有效控制能耗，维护排水安全度与稳定性，就要积极优化排水系统。

一、矿井下排水设备安全经济运行的影响因素

1、安全方面的因素

煤矿井下排水设备在实际工作过程中容易受到来自内外多方面因素的影响，一些关键性因素会影响其运行的安全性。

（1）电力供应的安全性、稳定性，排水系统是靠电力来支持运转的，电能供应质量直接影响到排水系统的安全运转。

（2）水仓是否出现淤积、瘀滞问题，管道是否完整无损，水泵功能是否齐全等等都将在很大程度上影响到矿井排水设备的安全运行。

（3）排水系统自身的功能和性质是否达标，也就是到面临最大涌水量时能否正常运行。

2、经济运转的主体因素

井下排水设备能否高效经济地运行也同多方面因素密切相关，例如：排水设备自身型号问题、与设备密切相关的其他设施的质量问题等等。

排水设备是否适时地更新，一些旧式水泵，工作效率极低、耗能量较大，水泵的整体效率只有60%-65%，或者低于这一数值，一些矿井选择了新型水泵，但是却未按照相关技术规定进行科学的检查、维修，保养工作做不到位影响排水设备的运行效率，不仅水体无法高效排除，电能也无故损耗。排水设备经历了几度更新换代，最新的矿井排水设备工作效率大大提升，排水率达到70%-75%，甚至更高。

所处工况环境差、影响设备效能发挥。一些煤矿矿井虽然使用了高效率的排水设备，例如：排水泵自身的工作效率能达到非常高的水平，然而，其运行工况效率较低，自身原本的效率得不到有效发挥。

管道流通效率低。煤矿内部的排水管道由于长时间排泄污水，管壁难免会出现污垢瘀滞现象，过多的积垢会占据原本有限的排水空间，使得水流断面减小，排水阻力增大、扬程上升，影响排水系统的排水效率，排水管道也是影响排水效率的一大因素。

有限的水仓容积。水仓自身的体积有限、容积较小，内部淤泥如果不能够及时、高效地清理，就会增加水仓内部淤泥量，但淤泥到一定规模数量时，水泵就要经常被启动，为了有效控制水泵启动，就要使阀门相对长期关闭运行，这样无疑会使电机负荷量上升，电能无形中被浪费，相关的设备由于长时间运转，其使用寿命也会受到影响，无形中增加了维修成本，而且因为水仓的容积有限，无法对水泵的运行时间进行积极控制，无法正确平衡电能分配，导致很多电能被无缘无故浪费掉。所以矿井主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。 新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量可按下式计算：V=2（Q+3000） 式中 V――主要水仓的有效容量，m3； Q――矿井每小时正常涌水量，m3。但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井，对排水能力、水仓容量应编制专门设计。水仓进口处应设置篦子。对水砂充填、水力采煤和其他涌水中带有大量杂质的矿井，还应设置沉淀池。水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。

多水平排水。不同水平条件下排除污水，很容易导致矿井排水设备的不科学配置，过强的排水能力得不到有效利用，形成巨大的资源浪费。

缺乏对漏水问题的控制，导致涌水量大幅度上升，增加了排水成本。

管理不科学。从实践调查研究来看，很多煤矿生产基地并未形成正确的排水设备管理理念，在设备管理上只局限于水泵自身的工作状况，例如：是否能够正常工作运行，性能稳定性、运转效率等等，然而，事实上，水泵只是排水结构系统的核心部分，影响排水系统运行效率的因素是多方面的。

2、煤矿井下排水设备安全经济运行解决对策

针对以上影响煤矿井下排水设备安全、经济运行的诸多因素，可以采取科学的解决对策来排除这些不良因素的威胁。

1、提升矿井排水安全性的有效措施

（1）加强供电管理，应该配置安全度较好、稳定性较高的双回路供电电源，全面提升供电质量。根据《煤矿安全规程》等法律法规规定，水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季以前，必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题，及时处理。需要加强对供电系统的维护与维修，加大对供电设备的检修力度，定期实行检修试验，维护电力、电能的稳定持续供应，切实提高电力电能供应水平，维护供电安全、可靠。

（2）做好水泵联合试运转工作。要想实现排水系统功能与作用的最大程度发挥，可以以年为单位开展水泵联合试运转试验，通过试验来测试水泵的工作效率、运行状态等等，这样才能使水泵在涌水量最大时，依然能够发挥作用。

（3）加强排水系统与管道设施的维修。要加大维修力度，全面提升排水系统与管网设施的运行效率，实行定期测试、维修制度，全面维护设备、设施的安全状态，并对水仓进行适时清理，维持水仓的整洁，确保水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。

（4）很多排水硐室会承受较大的压力，当压力达到一定水平时，硐室的形状、状态则很可能发生变化，为了遏制变形问题的发生，建议引入铸造的水泵整体底盘，这样才能有效预防巷道变形现象，使得电动机与水泵能够同心运转、一致运行，维护设备运行的安全性。

同时，在日常工作中，必须加大对整个矿井设备的维护与管理，减少任何不良的外界因素对水泵的安全运行产生的不良影响，例如：及时疏通管道、积极清理水仓等等，维护水仓与管道功能与作用的正常发挥，及时地进行日常维护无需过多的成本，相反，如果由于平时维护不及时而导致故障频发，不仅影响排水系统的工作效率，也在某种程度上加大了维护成本。

2、确保经济性排水的有效方法

（1）优选水泵，提高水泵使用效率

换掉旧式的低效泵，转为新型的现代化高效泵，以往的SSM、TSW型水泵效率通常只有60%-65%，不适合用在煤矿井下排水系统，可以尝试选择最新水泵，常见的水泵为MD型水泵，不仅运行效率高，而且使用周期长，能够有效控制电能的不良损耗，要全面提升水泵的装配与维修质量，减少机械设备的损耗，确保水泵能够长时间工作。重点对大小口环进行检查，对出现严重磨损的必须及时更新，确保其同叶轮前后边缘的缝隙相吻合。均匀压紧填料盖，不管是更换新的叶轮，还是对泵进行检修，都需要对叶轮进行洁净处理，使正反导叶中无没有任何杂物，并对其他部件进行疏通处理，防止出现由于毛刺、灰尘等淤积导致的水泵运行不畅现象，维护泵内部构造的清洁、光滑。

为了全面提升水泵的工作性质与性能，也要重点检查轴承，例如：轴承程度，以及水泵轴的窜量能否达到正规标准等等。如果水泵的扬程超出规定标准，则应该参照具体情况来对应选择科学的方法来缩短富裕扬程，控制水泵扬程曲线。

（2）科学控制水泵运行工况点

第一，控制叶轮数量。分段式水泵的扬程同叶轮段数成正相关关系，如果水泵扬程过高，则要参照实际工况拆级运行。先从排水一端入手来控制叶轮数量，这样才能控制吸水阻力，控制汽蚀现象。叶轮数得到控制后，水泵工况点向左移动，控制扬程高度，维护了水泵运行经济性，而且也使得水泵能更好地吸水。

第二，减少管网阻力，优化管网性能，确保管网高效运转。

首先，清理管道，减少污垢。装配在煤矿井下的排水管道，常年使用会沉积很多污垢，占据水流动空间，限制了污水的自由、高效排除，排水阻力增大，排水量减小，也加剧了电能的损耗，因此，必须对管道结垢及时处理，全面提升管道使用效率，有效节约能源，常见的清理方法有水力清除法，化学反应法以及机械清管法等等，只有这样才能有效控制管道阻力，全面提升管网运行效率。

其次，增设管道、并联排水。为了提高排水工作效率，就要对排水管道进行备份，增加管道数量，在排水不畅时，就可临时开启备份管道，实行多管并联排水，这样才能促进污水的高效、强力排出，减少排水阻力，全面提升管网的排水效率，控制电能损耗。

再次，钻孔辅助、高效排水。从地面开始朝着矿井方向钻孔，并在孔内装配管路，控制管路长度，能够有效控制电能损耗，这种方法适合用在小煤矿排水系统的装配。

钻孔排水法能够有效控制管道长度，从而有效控制各种材料、人力等成本。根据实践使用研究表明：钻孔排水方法往往能够有效节省电能损耗量在13%-37.5%，这是一种非常值得推广与普及的方法。

提升吸水管路性能

要想确保吸水管路性能得到有效改善和提高，最关键的就是控制吸水阻力，吸水管路特性曲线变缓，就能够扩大水泵的安全范围，减少电能的不良损耗。具体方法有：

第一，无底阀排水。引入喷射泵，无底阀排水。这种排水模式的优势体现在：吸水管路特性曲线变缓，防止汽蚀现象发生；有效控制管道阻力，也有效减少了电能的不良损耗；解除了由于底阀运转而造成的故障隐患问题；喷射泵构造相对简单，而且能够更加安全高效运转；如果是矿井下的水泵，应该引入排水管道中的高压水来充当其中的工作流体；同自动阀门共同发挥作用，促进水泵自动化运转。

第二，装配吸水管。在装配这一管道时，应该重点关注以下方面：科学定夺吸水高度，防止汽蚀现象发生；控制多类附件的适应，在吸水管临近水泵入口的地方配置一个直管，其长度要在其直径的3倍以上，这样才能确保水体的均匀流动；要确保吸水管的一切构造都在水泵入口以下，预防气体淤积，这样才能使吸水过程中，存气的膨胀，便于吸水。

第三，高水位排水。在维护安全的基础上，全面提升水仓的水位，有效控制吸水扬程，这样才能有效扩大安全面积，控制吸水阻力，然而，高水位排水不适合用于雨季，当涌水量较大时，可能影响矿井的安全。

（4）做好泵的维护与管理

第一，参照相关规定，定期清理水仓，祛除内部杂物，拓展水仓体积，尽量控制泵启动次数，减少水泵的损耗，也能够控制杂物的渗入，使水泵高效运行，防止吸水管被堵住，控制水体阻力，全面提升排水效率。

第二，要形成科学的百米吨水单耗标准，实现经济运行。

第三，科学调整开泵时间。对单个水泵的启动时间、运行时间等进行定位，控制电费的产生。

（5）全面治理，控制涌水量

矿井涌水主要源于两方面，那就是地下含水层与地表的渗入，要想有效控制矿井排水规模与花销，就要加强对地表河流、谷地、岩石缝、塌陷部位等的整治与维修，有效控制这些水体对矿井的威胁，当出现地表渗水问题时，应该引入注浆的措施来堵住水体、预防渗漏。无论各种水体的使用都应该尽力使用地下水，控制排水规模，对于矿井中一些废弃的钻孔则应做好堵塞处理。

（6）科学改良排水系统的设计

第一，控制排水等级。矿井开采越深，排水级别越高，排水难度就会大增，为了提高排水效率，就要控制煤矿开采深度，控制排水水平，只有这样才能提高排水效率。

第二，科学调整经济流速，优化排水管道设计。经过理论研究表明，管道损耗同流速平方成正比，水泵经过长时间使用，应该参照其所处环境的地质状况、水质状况、价格等来科学规划经济流速，创造良好经济效益。

第三，依据煤矿安全规程规定科学配置水泵和管道：（一）水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。（二）水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。

（7）无功补偿、控制用电损耗

第一，增设磁性槽泥于旧电机中，填好槽口，加强对电机的优化改造，控制电机空载时的损耗，正确选择电机功率，防止出现大功率电机做小功的问题，减少电能不良损耗率，确保电机的负荷率在70%以上。

第二，经常调节水泵富裕扬程。为了控制排水阻力，减少水泵气蚀等问题的出现，就要积极调整水轮轮叶的直径长度以及水泵数量。

第三，适时调整水泵性质、功能，并对应调整排水管，确保二者有效配合，这样才能确保水泵达到最理想的运行状态。

总结：

煤矿井下排水设备的经济安全运行直接影响着煤矿工作效率，必须加强对煤矿排水系统的管理与维护，全面提升排水系统的功能和作用，确保其排水作用得到最大程度发挥。■

参考文献

[1] 孙新梅.煤矿井下排水设备控制系统的改造[M].合肥工业大学，2009-05-01.

[2] 宋杰，肖兴明，张宪峰，等.煤矿井下排水泵站的监控系统设计[J].煤矿机械，2011，27（5）：844-846

[3] 肖林京，孙传余，梁慧斌. PLC 在水泵自动化监控系统中的应用[J].煤炭工程，2011，（3）：103-105

[4] 黄建新，刘建群，旷辉，等.触摸屏与 PLC 组成的伺服电机控制系统[J].仪表技术与传感器，2011，（2）：45-46.

[5] 宋念，肖兴明，张宪锋，等.煤矿井下排水泵站的监控系统没汁[J].煤矿机械，2011，27（5）：845-846.

[6] 袁小平，白楠，王泽林等.煤矿井下排水泵监控系统的设计[J].工矿自动化，2010，（3）：113-114.

[7] 张广龙，史丽萍.矿井中央水泵房综合自动化系统的设计模式[J].煤矿机电，2011，4：P25-P27

[8] 于治福，李旭鸣，商德勇，等.基于 PLC 的煤矿主风机泵自动控制系统设计.煤矿机械，2009，31（1）： 24-25