魏宝国
青海煤炭地质物探测量队 青海西宁 810000
摘 要：随着矿井开采深度的不断加深，矿井正常涌水量增大的趋势明显，对矿井主排水设备提出了更高的要求，矿井排水能力严重影响着矿井的生产能力。因此，只有改造好中央水泵房的排水系统，提高矿井的主排水设备性能，才能保证井下正常排水，才能切实提高矿井抗水灾能力。
关键词：中央水泵房 设备 排水 抗灾
一、工程概况
青海西海煤电有限责任公司默勒二矿是在整合矿井范围内小窑后进行的产业升级改造，矿井范围内上部小窑开采历史长，曾进行过大面积、大范围的小煤窑井巷开采，且因原小窑的采煤方法较为落后，为巷柱式采煤法，该种采煤方法对煤层好的区段采用大棚式回采，造成地表大面积塌陷。默勒矿区内每年雨水充沛，大量雨水、雪水通过采空区流入井下。在矿井开采的过程中，因塌陷和采动影响导致含水层里的大量存水溢出，也全部流入矿井下。现东翼+3200m以上为原小煤窑采空区，小煤窑整合工作完成后，所有的小矿井全部进行了关停，撤出了设备，小煤窑的排水工作全部停止，之前因采煤工作形成的采空区已成为积水区，矿井地质报告预计矿井正常涌水量为171m3/h，井下实际正常涌水量已达到220m3/h，这已充分证明之前的小窑开采导致的地表塌陷区将大量地表水通过采空区和岩石裂隙引导至井下，地表积水和上部含水层的水量将全部由矿井的排水系统负担。目前井下备用泵已成为正常排水泵，且随着采深增加，矿井正常涌水量还有增大的趋势。因此必须对小窑采空区积水、塌陷坑、废弃小井等进行综合治理以及对矿井主排水系统进行改造，提高排水能力，保证井下正常排水，这样才能提高矿井的抗灾能力。
二、基础资料
1、矿井正常涌水量：220m3/h；最大涌水量：300m3/h；
2、副井井口标高：3410.00m；
3、井下中央水泵房地坪标高：2900.00m；
4、地面水池标高约：3413.00m；
5、排水垂高：513m。
6、根据矿井开拓方式及井下水利用情况，主排水系统设计确定为一段直接排水方案，主排水泵房设在+2900.00m水平井底车场附近，水泵房入口与井底车场联通，泵房一侧设管子道，与副井井筒连接。井下水经由泵房、管子道、副井井筒敷设的排水管路直接排至地面水池，经处理后重新利用。
三、排水设备能力计算
正常涌水期水泵排水量：Q=1.2×220=264m3/h；
最大涌水期水泵排水量：Q=1.2×300=312m3/h；
水泵应排高度：H=513+7=520m。
四、排水设备方案
根据矿井涌水量和矿井排水要求的高度，设计列出了二种方案进行比较，详见表4-1。
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五、方案比较
1、方案一：选用的PJ150×8型高扬程多级离心泵是上海第一水泵厂引进英国技术制造的高扬程多级耐磨离心泵。它具有先进合理的结构，效率高，抗汽蚀性能好，振动小，运行平稳可靠，其中叶轮、密封圈、导叶套以及导叶等零件选用合金铸铁材料，具有耐磨性好，使用寿命长等特点。该方案优点是水泵的运行效率及吸上真空度较高。缺点是设备初期投资高。
2、方案二：选用MD280-100×8型矿用耐磨泵，该水泵是在原D型泵基础上改进而成，对原型泵的首级叶轮、进水段及主要过流部件采用耐磨材质，水泵的抗气蚀性能和耐磨性能得到了较大的提高，从而保证水泵在较长的一段时期内能够保持高效运行，并有效地延长了水泵的使用寿命，优点是利用原有设备改造升级，初期投资较小。缺点是水泵的运行效率较低，流量、允许吸上真空度和吸程均较小。
3、经技术经济综合比较后，考虑到方案一虽初期费用较高，但后期维护费用较方案二大幅度降低，且水泵均为全新升级产品，无论是结构还是材质均为目前最先进的产品，运行初期基本不产生维护费用，有较强的竞争优势。
4、方案一设备选型：选用PJ150×8型耐磨多级离心泵3台；配YB2-630M2-4型（1120kW、10kV、1480r/min）矿用隔爆异步电动机；水泵工况点参数（新管）：流量340.6m3/h、扬程760.3m、效率77.9%、轴功率933.8kW、吸上真空度5.64m；水泵工况点参数（旧管）：流量312.6m3/h、扬程774.3m、效率77.6%、轴功率875.1kW、吸上真空度5.70m；正常涌水时1台水泵工作，1台备用，1台检修，正常涌水排水时间（新管）14.1h，正常涌水排水时间（旧管）15.4h；最大涌水时2台水泵同时工作，1台备用及检修，最大涌水排水时间（新管）10.6h；最大涌水排水时间（旧管）11.5h。
5、第一方案的缺点是设备大，水泵房尺寸大，投资略高，但吸程较高，用于高海拔地区较好。第二方案为MD280-100×8型水泵，最主要缺点是吸程低，排水时间长，电耗大。第二方案装机功率虽然小于第一方案，但年电耗、吨煤电耗均高于第一方案。在排水时间上，正常涌水期和最大涌水期第一方案采用一台泵一趟管工作就可以满足排水要求。
6、水泵运行工况（见表6-1）
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7、副井井底设井底水窝排水设备设施
副井井底设井底水窝，水量5～8m3/h，排水高度约43m，设计选择WQX15-50-4型隔爆潜污水泵二台，一台工作，一台备用。水泵流量15m3/h，扬程50m，电动机5.5kW、2860r/min。管路为φ75×3.5无缝钢管，法兰连接。沿副井筒敷设，排至+2900m水平井底车场水沟内，流入主水仓。
结论：
经方案比较选择选用PJ150×8型耐磨多级离心泵3台，YB2-630M2-4型（1120kW、10kV、1480r/min）矿用隔爆异步电动机。配用主∮273×14的主排水管道和∮219×14备用排水管道可以满足矿井排水的要求。经上述综合分析比较，采用第一方案作为为本矿井中央水泵房排水系统改造的设计方案。本工程于2012年8月完工并投入运行以来，满足了矿井排水的要求。同时为确保矿井抗水灾的能力，矿井排水系统固然重要，平时要加强维护管理，按《规程》要求每年雨季前进行检修维护，国内矿井水患事故实例较多，给人的生命和企业财产带来重大损失，各级领导应时刻保持清醒的头脑，确保矿井安全生产。
参考文献：
[1]矿水泵监测与自动控制的实践[J]. 李剑峰.矿业装备.2015(12)
[2]浅析矿井开采灾害的防治措施及几点建议[J]. 张环.世界有色金属.2017(10)