下组煤矿井延深排水设备选型设计

王瑞东



下组煤矿井延深排水设备选型设计

王瑞东

(山西平舒煤业有限公司，山西 寿阳县 045400)

以某煤业下组10号煤层矿井延深工程为背景，根据该矿实际生产地质情况，采用理论计算分析方法，对煤层排水设备进行选型研究，得出以下结论：4号煤层和6号煤层沿用原有的排水设备，仅将电动机更换为YB3型，其他设备参数不变化；10号煤层排水设备选用MD280-43×7型矿用多级离心式水泵3台，并根据水文地质情况，在10煤井底车场的最低处巷道内设置强排水系统，内设2台BQ280-425/5-500/W型矿用隔爆潜水泵。现场实际应用效果良好。

排水设备；下组煤延伸；选型设计

0 引 言

矿井水灾害是当今煤矿事故的主要问题之一，不仅时刻威胁着井下矿工的生命安全，还会给企业、国家带来巨大损失。因此，建立合适的煤矿排水系统，针对矿井实际水文地质情况，选择与排水系统相适应的排水设备，对井下安全生产至关重要。

某煤业为确保矿井正常的采掘接替，使矿井能够持续稳定的发展，进行了下组10号煤层矿井延深工程。本文根据该矿实际生产地质情况，采用理论计算分析的方法，对10号煤层的排水设备进行选型研究，为该矿排水设备选型提供了科学合理的建议。

1 矿井状况

某煤业为大型现代化矿井，现正开采4、6号煤层，4号煤层平均厚度为1.27 m，6号煤层平均厚度为1.14 m。其中4号煤布置一个综采工作面，生产能力为60万t，6号煤布置一个综采工作面，生产能力为30万t，2个工作面共同保证矿井生产能力90万t/a。目前4号煤基本枯竭，剩余储量的服务年限不足1年。为确保矿井正常接替，使矿井能够持续稳定的发展，提高矿井的经济效益，省煤炭厅批准该矿延深开采10号煤层，实现与4号、6号煤层合理配采，设计能力仍为90万t/a。

2 排水设备选型

2.1 现有主排水设备

4号煤层的主排水泵利用已有的MD85-45×5型水泵3台。1台工作，1台备用，一台检修。由于原有的电动机YB2-315S-2(110 kW、660 V)属淘汰设备，本次设计电动机更换为YB3型，设备参数不变。

6号煤层水通过6号煤暗斜井将水排至4号煤水仓，6号煤层排水设备根据水泵所必须的排水能力，利用现有的MD85-45×3型离心水泵3台，1台工作，1台备用，1台检修。由于原有的电动机YB2型属淘汰设备，本次设计电动机更换为YB3型，设备参数 不变。

2.2 10号煤层排水设备选型

(1) 设计依据。10号煤主排水泵房设在主斜井井底，矿井涌水经管子道、主斜井敷设的排水管路排至地面工业场地井下水处理站。矿井正常涌水量为98 m3/h，矿井最大涌水量为133 m3/h，排水垂高为210 m，水泵房至井下水处理站敷设排水管长约为850 m。

(2) 主排水设备选型。矿井正常涌水量时工作水泵最小排水能力为1.2×98=117.6 m3/h，矿井最大涌水量时工作水泵最小排水能力为1.2×133=159.6 m3/h。

选用MD280-43×7型矿用多级离心式水泵3台，1台工作，1台备用，1台检修。MD280-43×7型矿用排水泵技术参数：额定流量Q=280 m3/h，H=301 m。水泵额定转速=1480 rpm。每台水泵选配YB3型10 kV 355 kW隔爆电动机驱动。

排水管沿管子道、主斜井敷设Φ219×8无缝钢管两趟，吸水管采用Φ245×8无缝钢管。正常及最大排水时，均一趟工作，满足要求。

(3) 水泵运行工况点。依据选用水泵特性曲线和排水系统管网特性曲线，确定每台水泵工况点(见图1)。

排水管路运行初期流量为298.5 m3/h，扬程为280.63 m，效率为74%；排水管路淤积后流量为269.1 m3/h，扬程为304.83 m，效率为75%。

(4) 水泵运行电耗排水能力均满足规程要求。水泵运行工况点初期平均吨水百米电耗0.416 kWh，水泵运行工况点后期平均吨水百米电耗0.432 kWh，符合发改能源[2007]1456号文吨水百米电耗0.5 kWh的要求。

图1 水泵特性曲线和排水管网特性曲线

年电耗(按每年正常涌水300 d，最大涌水65 d计算)，新管期1=1181.7×103kWh，管路淤积期2= 1266.5×103kWh。

(5) 主排水泵房及附属设施。采用射流泵引水的方式启动水泵，射流泵以排水管中压力水作为能源，以洒水管中压力水作为备用能源。水泵起动前先关闭闸阀，再开启射流泵，让水泵注满水后再起动电机，停泵时，先关闭闸阀，然后再断电停水泵电机，以防止或减轻“水锤”现象对泵体内部的冲击。水泵房配水井安设PXWⅠ-500型配水闸阀，配水闸阀直径为DN500。

主排水泵房3台水泵电动机均采用10 kV供电电源，由10号煤主变电所直配，控制水泵启停的矿用隔爆兼本安型真空电磁起动器设在中央变电所内。水泵的启停由设在10号煤主变电所的高压真空软启动器控制或由设于水泵房内的控制按钮远方控制。水泵房与10号煤主变电所之间装设联络信号。

(6) 强排水设备。根据水文地质情况，考虑全矿井的排水，在10煤井底车场的最低处巷道内设置强排水系统，内设2台BQ280-425/5-500/W型矿用隔爆潜水泵，1台工作，1台备用检修；该泵额定流量为280 m3/h，额定扬程为425 m。排水管安装Φ219×6无缝钢管，沿主斜井井筒敷设至地面排洪沟。该设备已通过竣工验收。

3 结 论

本文以某煤业进行下组10号煤层矿井延深工程为背景，根据该矿实际生产地质情况，采用理论计算分析的方法，对各煤层的排水设备进行选型研究，得出以下结论：

(1) 4号煤层和6号煤层分别利用已有的MD85- 45×5型水泵3台和MD85-45×3型离心水泵3台。仅将电动机更换为YB3型，设备参数不变。

(2) 10号煤层排水设备选用MD280-43×7型矿用多级离心式水泵3台，1台工作，1台备用，1台检修。采用射流泵引水的方式启动水泵，水泵房配水井安设PXWⅠ-500型配水闸阀，配水闸阀直径为DN500。在主排水泵房配备3台水泵电动机均采用10 kV供电电源，由10号煤主变电所直配。根据水文地质情况，在10煤井底车场的最低处巷道内设置强排水系统，内设2台BQ280-425/5-500/W型矿用隔爆潜水泵，1台工作，1台备用检修。

(3) 矿方采纳本次排水设备选型后，现场实际应用效果良好，可以满足生产需求。

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(2018−09−06)

王瑞东(1982—)，男，助理工程师，从事煤矿机电技术工作,Email:253181114@qq.com。