康城煤矿下组煤开采疏排水系统改造.pdf

2 0 1 2年第 2期 煤炭工程 康 城煤矿下组煤开采疏排水系统改造 玉新 民 ( 冀中能源邯郸矿业集团有限公司，河北 邯郸0 5 6 0 0 2 ) 摘要：结合康城煤矿的特殊水文地质条件和生产接续要 求，对康城煤矿疏排水 系统改造技 术进行 了研 究。通过合理 改造井下疏排水设施 ，采用潜水电泵和远距 离自动控制设备 ，成功地解 决 了康城煤矿下组煤开采存在的水患问题 ，保证 了煤矿 的安全开采。 关键词：下组煤 ；潜水电泵；自动控制 ；矿井排水 中图分类号：T D 7 4 4 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 1 - 0 9 5 9 ( 2 0 1 2 ) O 2 ( ) 0 1 5 - ( ) 2 1 井下涌水治理方案的选择 冀中能源邯郸矿业集团有限公司康城矿下组煤开采过程 中主要的充水水源包括奥陶系灰岩水、本溪灰岩及 H 火成 岩水、大青灰岩水及 H 火成岩水、伏青及 H 3 火成岩水和小 煤矿老空水。通过对矿区水文地质条件的勘探试验和分析研 究 ，结合目前国内采用的矿井水治理技术，设计提出三种防 治水方案：一是疏水降压开采；二是注浆改造带压开采 ；三 是先期 “ 以疏为主、疏注结合” ，后期注浆改造方案。通过 对上述三个方案的综合比较，结合康城矿目前的采掘接替形 势和水文地质条件，最终确定采用浅部 “ 以疏为主、疏注结 合” 、深部注浆改造带压开采的防治水方案。 2井下排水 系统的改造 2 1 大巷 水 沟的 改造 根据康城矿 一1 0 0水平大巷的实际状况，设计采取整体 治理、分段解决的改造方案 ，在解决大巷过水能力不足的 同时，完成大巷运输环境的改善。 康城矿 一1 0 0水平的北翼 9 煤开采 ，预计其正常涌水 量为2 5 6 0 m h ，最大涌水量为 3 6 7 2 m h ，原有大巷水沟疏 水能力均不满足要求 ，全大巷 2 2 8 5 m水沟均需改造和扩修。 根据水沟疏水能力要求和运输大巷现状 ，改造后 的水 沟采用混凝土浇筑，设计净断面为：宽 深 =0 9 m 0 8 m ( 泄水孔 以下 ) ，水沟允许最 大流量为 2 7 3 6 m h 。考虑到巷 道转弯等其他因素的影响，水流速度可能降低，设计依据 大巷现状确定水沟总体坡度为5 o ，局部反坡地段与小坡度 地段经调整后水 沟坡度不小 于 4 0 。 2 2沉 淀池 的设 计 为了满足潜水泵对水质的要求，污水人仓前需经预先 沉淀，以延长水泵的使用寿命 ，同时减少水仓 的清理量。 为便于沉淀池的清理，沉淀池与水仓分开独立布置。根据 康城矿井下巷道布置状况，设计在 1 8 1下车场附近的原 一 1 0 0运输大巷围岩较好 的地段布置两个长 4 0 m的一次沉淀 池 ，对采区涌水进行初步沉淀，之后进入二次沉淀池。结 合康城矿井下巷道布置情况 ，经过综合比较确定采用 自流 沉淀方式。按照能够使 0 1 m m以上的颗粒沉淀为原则来设 计沉淀池的尺寸。经过计算 ，沉淀池的断面为：4 5 0 0 mm 7 2 5 0 m m，沉淀池采用混凝土浇筑，浇筑厚度为4 0 0 m m。 为了保证沉淀池的使用效果 ，设计要求沉淀池每周轮 流清理一次，沉淀池清理期间，需要控制使用沉淀池的流 水量不超过 1 0 0 0 m h ，其余的矿井涌水量进入原 一 1 0 0 井底 水仓 ，由老泵房水泵排出。 沉淀池的清理采用机械清理 ，清挖设备由喂料抽排装 置、缓冲装置、加压专用装置、单开式脱水装置四部分构 成。煤泥经脱水后直接卸入矿车，然后运输至地面，避免 造成 地面二次污染。 2 3 排 水 泵与排 水 系统排 水 能 力 2 3 1 排水泵的选择 目前在煤矿生产 中使用的主排水设备主要有两大类： 一 是 D型离心泵机组 ；二是 潜水 电泵机组 。由 D型离心泵 机组形成的排水系统 ，其特点是设备投资较少，安装检修 简单易行，但泵房工程量较大，并且配套 电机只能在空气 环境条件下运行。潜水电泵是由潜水电机和水泵组装成一 体、完全沉没在水中一起工作的机电设备 ，其防护等级达 到 I P 6 8 。潜水 电泵不 怕水 淹。 根据 煤矿安全规程的规定，有突水淹井危险的矿 井要另行增建抗灾排水能力泵房 。考虑 潜水 电泵 不怕水淹 、 抗灾性排水能力强的特点 ，设计采用潜水电泵作为康城矿 下组煤开采新增泵房 的排水设备，这样可以将常规排水设 备和抗灾抢险排水设备二者合一，即满足排水设防要求， 又节省大量建设费用。 潜水电泵的安装方式有立式( 竖井安装) 、卧式( 水仓 收稿 日期 ：2 0 1 1 0 6 2 5 作者简介：玉新民( 1 9 6 1一) ，男，河北邯郸人，1 9 8 3年毕业于河北矿业学院煤矿机械化专业 ，现在冀中能源邯郸矿业 集团有限公司从事煤矿固定设备运行管理工作。 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭 工程 2 0 1 2年第 2期 安装) 、斜式 ( 斜井安装，任意角度) 三种类型。三种安装 方式下 ，潜水电泵的扬程和排水量等性能参数基本相同， 但是对工作环境要求有较大差异。若采用立式安装 ，吸水 井深度和安装起吊高度都很大，在较高的范围内要求岩层 的竖向稳定性较好；若采用卧式安装，吸水井深度和安装 起 吊高度较小 ，施 工难 度小 ，设 备机 组安 放在 道轨 上 ，不 需要特殊支撑，便于安装和检修 ，吊装、拆卸简单易行。 综合考虑多种因素，设计决定采用卧式潜水电泵作为 康城矿下组煤开采新增泵房的主排水设备。新增排水设备 所 需 扬 程 为 3 4 3 4 3 7 4 m，所 需 流 量 正 常 涌 水 时 为 1 4 4 2 m h ，设防涌水时为 2 o 4 6 m h 。根据以上数据，设计 选 用了 4台 Y Q 7 2 5 3 7 1 1 41 0 0 0 WDG S型 卧式 潜水 电 泵 ，主排水 管选用 2条无缝钢管 。 2 3 2 联合运转 组合方式及其排水能力 设计按照新增潜水 电泵与原中央泵房水泵联合运转方 式 ，共同完成矿井正常涌水 2 5 6 0 m h和设防涌水3 6 7 2 m h 的排水 任务。 1 )正常涌水组合方式一 ：原有中央泵房的 3台 M D 4 5 0 和 1台 MD 2 8 0运行 ，排水 量为 1 6 3 0 m h ；新增 的潜水 泵 2 泵 1管 运 行 ，排 水 量 1 4 5 0 m h ；两 泵 房 总 排 水 能 力 3 08 0m h1 225 6 0 =3 07 2m h。 2 )正常涌水组合方式二：原有中央泵房的 2台 MD 4 5 0 和 1台 MD 2 8 0运行 ，排水 量 1 1 8 0 m h ；新 增的潜水泵 3泵 2管运行 ，排水量 2 2 2 3 m h ；两泵房 总排水 能力 3 4 0 3 m h 1 22 5 60=30 7 2m h。 3 )突发涌水组合方式一：原有中央泵房的4台 MD 4 5 0 和 2台 MD 2 8 0运行 ，排水量 2 3 6 0 m h ；新增 的潜水 泵 3泵 2管运行 。排水量 2 2 2 3 m h ；两泵 房总排 水能 力 4 5 8 3 m 。 h 1 2 3 67 2=44 06 4m h。 4 ) 突发涌水组合方式二 ：原有 中央泵房 的 3台 MD 4 5 0 和 1台 MD 2 8 0运行 ，排水量 1 6 3 0 m h ；新增 的潜 水泵 4泵 2管运行 ，排水 量 7 2 5 4=2 9 0 0 m h ；两泵 房总 排水 能 力 4 53 0m h 1 23 67 2=44 06 4m h。 综 上分析 ，新增潜 水 电泵与 原 中央泵房 水泵 联合 运 转 完全满足矿井正常和突发涌水量的排水要求。 3配套系统的设计与改造 3 1 控 制 系统设 计 矿井潜水泵站综合 自动控制系统，采用 了 自动控制、 计算机信息网络、实时在线检测、数据库及专家智能软件 等先进技术 ，组 成一 个三 级分 布式 自动控 制系 统 ，实现 对 矿井潜水泵站运行过程的自动优化控制、安全保护和信息 管理，配合数字视频监控系统，使泵站达到 “ 无人值班， 少人值守 ” 的 目标 。 设计采用综合 自动控制系统，在地面远程操作 即可实 现对泵站水泵机组的设备运行进行控制，即使在淹井状况 下仍能正常排水。采用 自动控制系统不仅满足矿井正常排 】 6 水要求 ，也为矿井抗灾救灾提供 了基 本条件。 3 2配 电 系统改造 新增潜水电泵的配电设备设置在新建管子井地面 6 k V 配电室 内，采用 软 起动 方式 。水泵 配 电设 备选 用 K Y N 2 8 A 一 1 2一 O 3型 6 k V铠装移开式 中置 开关柜 4台、起 动设备 选 用 矿用 一般型软起 动器 4台。水 泵 配 电设 备 与改造 后 的管 子井 6 k V配 电室高压开关柜 用母 线连接成一个 主接线系 统。 水 泵配电电缆经管子 井引至 水泵 ，电缆选 用 MY J V 4 26 k V 一 3 5 0型铜芯交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装氯乙烯护套电力 电缆 4条 ，单条长度 6 5 0 m。 3 3供 电 系统 改造 矿井下组煤 工程 实施后 ，正 常涌水 时 ，全 矿有 功 功率 6 5 4 2 k W，无功功率 2 1 6 3 k v a r ，视在功率 6 8 9 1 k V A ，计算 电 流 6 6 3 A；矿井 突水 时 ，全 矿有 功 功率 6 3 1 9 k W，无 功功 率 2 1 1 3 k v a r ，视在功率 6 6 6 3 k V A，计算电流 6 4 1 A。原有的管 子井地面 6 k V配 电室双 回进线均采用线号 L G J N0架 空线 路引 自陶二 1 1 0 k V变 电站 6 k V配 电室 ，单 回长度 为 3 k in。 随着康城矿下组煤工程 的实施，康城矿原有供电线路和地 面6 k V配电室的已有高压供配电设备已不能满足正常生产 的供电要求，需要对供电系统进行改造。 供电系统改造完成后，康城矿 6 k V进线电源共有 4路。 新增 的 6 k V配 电室两 回架 空线路 采用 L G J一21 8 5相 分 裂 导线引 自康三 3 5 k V变电站 6 k V配电室，线路单条长度约 3 2 k m。原有 6 k V配电室和新增 6 k V配电室各通过一高压 馈 电开关相互联 络。 4结论 潜水电泵不怕水淹，康城矿下组煤开采选择潜水 电泵 作为新增排水设备 ，将常规排水系统和抗灾抢险排水系统 二者合一，不仅节省了大量井巷工程费用，而且潜水电泵 是利用正压吸水 ，与负压吸水相 比较，提高了排水系统效 率 ；潜 水电泵采用 地 面远程 控制 系统 ，提高 了矿井 防灾 抗 灾能力。康城矿疏排水系统改造于 2 0 1 0年 6月完成并投入 使用，为康城矿解放了大量的优质煤炭资源，使得矿井能 够持续发展，有着显著的经济效益和社会效益。 参考文献 ： 1 国家安 全生产 监督 管理总局 ，国家煤矿 安全监 察局煤矿安 全规程 M 北京 ：煤炭工业 出版社 ，2 0 1 0 2 中国煤炭 建设协 会煤 炭工业 矿井设 计规 范 M 北 京 ： 煤炭工 业出版社 ，2 0 0 5 3 邵飞燕 ，孙 亚军 ，凌成鹏 夏桥矿井下蓄排水 系统优化 设计 J 煤炭工程 ，2 0 o 7 ，( 1 2 )：2 1 2 3 4 罗行 志 ，欧 阳辉梁北 煤矿 井下 主排水 系统扩 建设 计优 化 J 煤炭工程 ，2 o o 6，( 2 ) ：1 11 2 5 金鑫盐井一矿排水设计 方案选优 浅析 J 煤炭工 程 ， 2 o o 8，( 1 O) ：2 2 2 3 ( 责任编辑张宝优 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m