煤矿排水系统运行效率的提高

煤矿排水系统运行效率的提高

煤礦生产过程中，矿井既会正常涌水，又有可能发生一系列突发性水灾，均可以通过矿井排水解决。生产现场矿井排水过程中，电耗较高，约占全矿耗电量的25%左右。一旦矿井涌水量较大，矿井排水耗电量将会进一步增加，占比提高到约60%。因此如何解决矿井排水设备的经济运行问题至关重要，通过定期对矿井排水设备进行性能检测，及时发现存在的问题，查找原因，制定合理可行的解决措施，可保证排水设备正常运转，降低煤矿企业成本。

标签：煤矿排水;排水泵;运行效率

引言

煤矿井下排水设施是保证矿井安全生产的重要设施。煤矿排水系统对于及时排出矿井涌水、抵抗突发性水灾具有重要作用。针对排水设备耗电量大的问题，通过分析运行现状，查明排水设备运行效率不高的原因，并提出相应的解决措施，对降低排水系统能耗、提高煤矿企业经济效益，具有实际应用价值。

1煤矿系统的组成

采煤工作十分复杂，其构成系统也相应较多。一般煤矿系统有：采煤系统、运煤系统、通风系统、运料排矸系统、供电系统、排水系统等。

a）采煤系统。采煤巷道掘进一般是超前迂回采工作面工作进行，它们之间在时间上的配合及在空间上的相互位置，称为采煤巷道布置系统，即采煤系统;

b）运煤系统。运煤系统实际上是把煤炭从采场内运出，并通过一些关联巷道、井硐最后运到地面的提升运输路线和手段;

c）通风系统。包括通风方法、通风方式和通风网络。（1）矿井通风方法指矿井主风机的工作方法，包括抽出式、压入式和混合式三种;（2）矿井通风方式指矿井进风井和回风井布置方式，有中央式、对角式和混合式三种;（3）通风网络是对通风系统的抽象描述，包括串联风网、并联风网、角联风网;

d）运料排矸系统。采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石由井下运至地面，这就形成运料矸石运输系统;

e）排水系统。为保证井下安全生产，井下自然涌水、工程废水等都要必须排出井外。由排水沟、井底水仓、排水泵、排水管路等形成的系统，其作用就是储水，排水、防止发生矿井水灾事故。一般情况下，水仓容量、水泵排水量等，只比正常的涌水量略大一些;

f）供电系统。矿井供电时非常重要的一个系统，是采煤、运煤、通风、排

水等系统各种机械、设备运转时不可缺少的动力源网络系统。

2排水系统运行效率下降能耗增加的原因

（1）水泵的额定扬程富裕量偏大。运行工况点向右偏离效率区，水泵运行效率偏低，同时排水口出口动压过大，管网效率下降。

（2）排水管流速大于经济流速。许多煤矿虽然都采用了立管排水，但排水管网年久失修，管路内结垢较厚，断面缩小，致使流速成倍加大，管网阻力增加，压力损失增大，降低了效率。

（3）排水管路设计、安装不合理。管路路径设计不合理，弯管多、突变径、急转弯、弯头多、吸水高度过大，未安装无底阀及汲水龙头，过水面积小等，从而使整个排水系统的运行效率降低。

（4）部分泵首级叶轮进水口处发生气蚀现象。叶轮与大口环的材质为灰铸铁，耐汽蚀性能差，发生气蚀使水泵的流量度、扬程和效率下降明显。

（5）水泵检修不及时、性能降低。如某煤矿排水水泵壳与轴套之间的密封环磨损，间隙过大而产生环流，从而造成水泵的容积损;水泵的填料不及时更换、调整，串水套间隙和平衡盘间隙增大，乏水增多，降低了水泵的容积效率。

3优化措施

3.1完善管理制度。排水设备的节能和管理工作需要完善的管理制度作保障，明确管理者的工作范围，提高管理效率。一是要加强煤矿开采工作管理，做好矿井地质勘测工作，记录岩层厚度、地下水特点等地质资料;二是要做好排水系统各环节的管理工作。主要从三方面着手：

（1）合理安排排水系统运行时间，如在电价较高的时间段减少排水系统使用等。

（2）排水设备正常运行时，操作人员要做好相关技术性操作，严格遵规操作，提高操作规范化程度，同时定期清理管道中的杂质。

（3）加强排水设备的日常管理维护工作，定期检查、测试设备性能，及时维修或更换老化、故障设备。对于耗能急剧增大的设备，及时查明原因，采取更换等措施，并综合评价维修保养工作，不断总结、优化。

3.2保持排水系统的先进性。

（1）使用先进的排水泵，节约能源。国家相关法律法规均要求排水泵既要节能又要高效，常通过使用性能先进的排水泵来达到这一目的。煤矿矿井排水系统多采用单吸附多级别离心水泵，存在性能低、电耗大的缺点，需选择先进合理

的排水泵，避免使用过多保持平衡的装置，以减少排水泵故障率。

（2）保持排水系统先进性。从排水系统整体考虑，可通过应用计算机提高排水系统运行速度和精度，并通过参数运算，保证排水设备具有较高的运行效率。

（3）优化电机选型。电机选型要结合排水系统的整体要求、结合矿井积水量来确定，充分发挥排水泵的性能，保证实际效率接近或达到额定效率。

3.3合理规划排水管线。在满足排水设备效率的前提下，应选择较大直径的排水管线。为保证涌水完全排出矿井，可在排水泵出水口接一定长度的管线。管道材料应选择绿色建材，确保使用年限。管线损坏弃用时，不会污染环境。

3.4提高水泵的检修和装配质量。水泵检修和装配质量，直接影响水泵本身的性能。在检修和装配时，要注意大、小口环平衡盘与平衡座的间隙，水泵轴的窜量是否符合要求，轴承润滑是否良好，注意疏通叶轮和流通部件，防止叶轮堵塞，对新配叶轮应尽可能清除流道中的毛刺。

4实行科学管理

4.1简化矿井排水系统。简化排水系统的主要内容是将几个排水系统尽量合并，并在充分利用水泵的基础上，将多段排水改为单段排水。

4.2及时清理吸水井。吸水井常有泥、砂、煤等杂物流入，易堵塞滤网或堵塞叶轮流道，增加吸水阻力，加速叶轮的磨损，降低排水效率。因此，各矿应根据具体条件，定期清理。

4.3编制好水泵运行时间表。为了节约基本电费，提高负荷率，司机人员必须认真执行自己编制的运行时间表。在运行时间安排上，①尽量避免在灯用时间运行;②尽量在交接班时间运行;③夜间多开，白天少开;④跨点运行。

4.4定期测定水泵性能。通过定期对排水设备进行技术测定，及时掌握水泵特性和管路特性，以便及时调整某个参数使之保持在最佳工况点运行，从而取得最好的经济效益。结语

煤矿排水系统排水泵等设备运行效率不高原因是排水设备配置不够合理，管路和水泵使用时间较长、效率低，水仑容积较小，水泵运行时间不合理等。从保持排水系统设备先进性、制定完善的管理制度、合理规划排水系统管线三个方面提出提高排水系统设备运行效率的措施，对降低排水系统能耗具有一定的指导作用。

参考文献

[1] 寇彦飞，杨洁明，寇子明.基于安全节能的矿井自动化排水控制系统设计[J].煤炭工程，2016（1）：31 - 34.