矿井在生产过程排水设备的控制

第二章 2.1排水设备的控制

矿山在生产过程中，会有一定数量的涌水产生，因此，排水设备是矿山建设和生产中不 可缺少的固定设备。它的主要任务是及时迅速地排除井下的涌水，

以保证矿井的正常生产和

安全。每个矿井都有许多台排水设备，由于它的功率大、台数多，因此，排水设备是矿井的 主要用电负荷之一，所以，保证排水设备安全、可靠、经济、合理的运转有着十分重要的意 义。

2.1.1水泵的电力拖动 一、矿井排水设备的组成

目前，我国煤矿使用的水泵有离心式、往复式和喷射式（射流式） ，其中最常用的是离

心式水泵。往复式和喷射式水泵仅用于局部排水或排送泥浆。

离心式水泵有多级和单级之分。单级离心泵扬程较低，主要用于区段及井底水窝等局 部排水；多级离心泵主要用于中央泵房的集中排水。

离心式排水设备，主要由离心式水泵、电动机、起动设备、仪表、管路及管路附件等 组成，如图，

1--离心式水泵；2—电动机；3—起动设备；4—吸水管；5—滤水器；6—底阀；7 — 调节闸阀；8—排水管；9—逆止阀；10—旁通管；11—灌引水漏斗；12 —放水管；13—放 水闸阀；14—真空表；15—压力表；16—放气栓

（一）滤水器和底阀 滤水器又叫滤网，安装在水泵吸水管的下端，其作用是阻止吸水井中沉淀的煤泥和杂 物吸入水泵内，以防水泵堵塞和磨损。在滤水器内装有舌形底阀，它的作用是不使引 水漏掉。 （二）闸阀

调节闸阀 7安装在靠近水泵排水管上方的排水管路上， 位于逆止阀 9的下面。其作用为： 调 节水泵的流量和扬程；水泵起动时将它完全关闭，以降低电动机的起动电流。

8

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5 m

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3

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放水闸阀 13 安装在调节闸阀上方的排水管的防水管 12 上，其作用是为检修排水管时放水用。

（三）逆止阀

逆止阀 9 安装在调节闸阀 7 的上面，其作用是当水泵突然停止运转（如突然停电）时，或者在未关闭调节闸阀的情况下停泵时，能自动关闭，切断水流，使水泵不致受到水力冲击而遭到损坏。逆止阀是有方向性的，在安装时，必须使其箭头方向向上。

（四）灌引水漏斗、放气栓和旁通管

灌引水漏斗 11 是在水泵初次起动时，用来向水泵和吸水管中灌引水。在向水泵和吸水管中灌引水时，要通过放气栓将水泵和吸水管中的空气放掉。当排水管中有存水时，也可以通过旁通管 10 向水泵和吸水管中灌引水，此时要将旁通管上的阀门打开。

（五）压力表和真空表

压力表 15 安装在水泵的排水接管上，用于检测排水管中水压的大小。常用的压力表为普通弹簧管压力表，根据其结构特征可以分为径向无边、径向带边和轴向带边三种。表壳的公称直径有 60、 100、150、200和 250mm 五种。压力表所测出的压力叫做表压力或相对压力。

真空表 14 安装在水泵的吸水接管上，用于检测水泵吸水口处的真空度。根据其结构特征也可以分为径向无边、径向带边和轴向带边三种。表壳的公称直径和压力表一样，也有 60、 100、 150、 200和 250mm 五种。真空表的测量范围为 0—— 76000Pa。在离心式水泵起动时，要将压力表和真空表管上的旋塞打开，进行压力和真空度的测量。

2.1.2 对矿井排水设备的要求为了

保障煤矿的安全生产，对排水设备的

主要要求是：

（一）水泵

必须有工作、备用和检修的水泵，其中工作水泵的能力，应能在 20h 内排除 24h 的正常涌水量；备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％，并且工作和备用水泵的总能力，

应能在20h内排出24h的最大涌水量；检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25% .

水文地质条件的复杂或有突水危险的矿井，可根据具体情况，在主泵房内预留一定数量水泵的位置，或另外增加排水能力。

（二）水管

必须有工作和备用水管，其中工作水管的能力应能配合工作水泵在20h 内排出矿井 24h

的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h

的最大涌水量。涌水量小于 300m3/h 的矿井，排水管也不得小于两趟。

（三）配电设备配电设备应同工作、备用和检修水泵相适应，并能同时开动工作和备用水泵。主排水泵房的供电线路不得少于两趟，当一路停止供电时，另一路应能担负全部负荷的供电。

（四）其他要求

（1）主排水设备应有预防涌水突然增加而致使设备被淹没的措施。

（2）水泵除要保证工作可靠外，还必须有较高的运行效率。

（3）应尽量采用体积小的水泵，以减小泵房尺寸。水泵在结构上应适合井下安装、拆卸、运输和便于维修。

（4）水泵机组装在需要采取隔爆措施的地区，其电气设备也应是隔爆型的。

2.1.3 排水设备的工作特点及自动控制的基本要求根据水泵的基本工作原理要求，排水设备应具有以

下工作特点：

1、泵内空间必须具有一定的真空度。这是水泵正常工作的必要条件。在启动水泵前，应首先向泵

内主满“引水” ，把泵内原有空气排出，待水充满泵内空间和吸水管路后方可启动水泵。

2、采用首先关闭闸阀而后停止拖动电机的停车方式，这是为了防止或减轻" 水锤" 现象

对泵内部件的冲击。

3、水泵是一种不经常启动，一经启动便长时运转不需调速的没备，在一定的转速和管网

特性情况下，水泵在确定的工况点工作，负荷比较稳定，因此，排水设备多采用交流鼠笼式电动机拖动。在电网容量较小的情况下，也可选用绕线式电动机。井下主排水设备的工作地点通风良好，但比较潮湿，有时有滴水，可采用封闭式或仿滴防溅式电动机，区段排水设备的工作条件比较恶劣; 一般选用隔爆型电动机。

4 、水泵是关系矿井安全生产的要害设备。矿井不断涌水，水泵必须连续工作。尤其是在危险水位时，应使多台泵同时开动。当运转水泵发生故障需要启动另一台水泵，或者涌水量太大需要启动多台水泵时要迅速、准确、简单、方便，简而言之，排水设备的各项操作及轮换必须简单易行。

5、排水设备在工作过程中的工作状态和矿井的涌水量有关，而决定水泵工作台数和工作时间的参数是水仓的水位，易于实现控制过程的自动化。

基于水泵的上述工作特点，排水设备对自动控制的基本要求是:

1、能根据水仓水位的高低自动开、停水泵。开、停水泵的每个环节应按照程序自动完

成。

2 、为避免电动机和电控设备因长期停用受潮、使各台水泵磨损均衡和及时发现存在的

问题，在正常水位时，各台水泵应能自动轮换工作。在危险水位时，能使必要数目的水泵自动投入运行。

3，如果某台水泵在启动或运转过程中发生故障，应使该泵立即停车，并自动启动下一台水泵。在故障未排除之前，故障泵电路闭锁，退出正常工作。