矿井主排水系统的优化设计与改造

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1、矿井主排水系统的优化设计与改造　　DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.054　　摘要：矿井企业要降低生产成本，提高生产效率，就应该对矿井主排水系统进行有效的优化设计和改造。应该通过优化设计和改造，保障矿井主排水系统运行的安全性和可靠性，同时不断地降低矿井主排水系统的能耗。该文针对矿井主排水系统的优化设计和改造提出了一些具体措施，供相关人员参考借鉴。　　关键词：矿井主排水系统优化设计改造　　中图分类号：TD744文献标识码：A文章编号：1672-3791（2016）07（a）-0054-02　　20

2、07年我国制定了《矿山固定设备选型使用手册》，大部分矿井都是以该手册为基础，对矿井主排水系统进行设计。在近10年的运行实践过程中，针对矿井主排水系统暴露出的一些问题，应该对其进行进一步的优化和改造，不断地提高矿井主排水系统的可靠性、环保性，提高矿井主排水系统的技术含量，获得更好的经济和环保效益。　　1改造和优化泵房　　1.1泵房底板问题　　当前绝大部分矿井都通过冲水的形式来打扫泵房，因此在对泵房地面进行设计时，为了使水流能够流向吸水小井，避免泵房积水，应该使泵房地面具有一定的坡度[1]。6　　1.2泵房断面问题　　如果设计较大的泵房断面

3、有利于日常维修、扩容改造、泵房断面拆除和安装，但是具有较大的工作量。而且如果井深地压较大，还可能加速变形。因此矿井在对泵房的高度、宽度和长度进行设计时尽量选取较大的数值。　　1.3泵房通风问题　　在矿井直接排水系统中，一般在井筒附近设置泵房。井筒附近具有较好的通风条件，如果需要联合运行多台泵，则应该设置临时的通风设备。在分段排水系统中，没有在副井附近设置当下水平泵房。当下水平泵房必须具有良好的通风条件，而且其通风往往不及上水平泵房。　　2对矿井主排水系统进行优化设计和改造　　2.1选择主排水泵　　在矿井主排水系统的优化设计中，离心水泵的

4、应用越来越普遍。这是由于离心水泵便于维护，具有较低的设备投资和较高的运行效率，因此隔爆型电动机组和卧式离心泵的基础模式在很多矿井主排水泵房中得到了应用。井下各局供排水场所可以选择风动潜水泵，或者小流量低扬程防爆潜水电泵，这两种排水泵运行方式相对灵活，而且安装比较简单。6　　离心水泵包括泵架、泵轴、叶轮、泵壳，这种抽水机械主要是对水的离心运动进行利用。当叶轮淹没于水中时，离心水泵的内部就会出现真空，从而能够进行排水。因此要使离心水泵能够正常工作，在启动前就应该注满水。启动之后泵中的水在叶轮的带动下开始高速旋转，出现离心运动，然后被甩出和压

5、入水管。水的甩出减小了叶轮附近的压强，从而形成了一个低压区，避免外部的水进入泵内。这样一来随着离心水泵的转动，低处的水就不断地被抽到高处。要保障矿井主排水系统的运行可靠性，就必须保障注水环节的可靠性。大气压决定了离心式水泵的吸水扬程，也就是其抽水高度，在离心式水的吸水扬程中，1标准大气压能够对10m高的水柱进行支持，通过大气压将水压进低压区，因此10m是离心式水泵的吸水扬程理论极限值，一般情况下实际的吸水扬程难以达到理论极限值，这主要是由于离心水泵汽蚀的存在[2]。气蚀属于液体动力学现象，能够腐蚀金属。在离心水泵中出现气蚀会造成金属表面

6、的麻点、穿孔甚至剥落，直至整个壁面被穿空。因此在离心水泵的吸程中要对气蚀的余量进行预留，也就是从最大吸水高度中减去吸水管路的沿程阻力损失和气蚀余量，将离心泵的吸水高度得出来。事实上离心泵的制造厂商会根据实验将实际允许吸上真空高度的Hs值确定下来，并提供给用户，一般情况下为4～6m。　　2.2设计水仓的容量和长度　　一般情况下水仓内的流速不超过0.005m/s，最长停留时间为6h，水仓的最小长宽为110m。如果就较小的矿井涌水量，可以适当地延长水泵的持续运行时间，同时提高水仓的有效容量，从而达到避峰填谷的目的。　　应该对当前的水槽设施进行

7、一定的改造。在建设初期底板一般略低于道木，便于底板积煤和人员行走，如果矿井的清仓较少，那么往往会铺设临时道。在正常生产的过程中，如果需要清理和探查水仓，则应该在巷顶或巷帮上预留照明挂钩和风筒挂钩。在改造时还应该对清仓设备的安装预留设施进行考虑。例如：如果进行水力清仓，就应该对管路托梁进行预留。应该将沉淀池设置在水仓的入口处，并且牢固地浇筑水仓，避免其漏水。6　　2.3选择和安装排水管　　如果排水管路需要对一定的流量进行排送，那么为了减少扬尘损失，降低能耗，就应该适当地扩大管径，但是这也会增加基建投资。而且在水泵运行的过程中管径过大，可能

8、会造成电机过载的问题。但是如果管径过小，尽管可以减小基建投资，但是却会造成主排水系统的能耗过高，而且具有较大的扬程损失。管径较小的水管很容易结垢，一旦排水管结构，会进一步加大扬程损失[3]。　　排水管的经济