磁西矿超千米深井建井期间排水系统设计.pdf
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1、煤炭工程 2 0 1 3年第 1期 磁西矿超千米深井建井期间排水系统设计 杨本生,赵利涛,邵文通 ,刘 杰 ( 河北工程大学 资源学院,河北 邯郸0 5 3 8 ) 摘 要:为确保磁 西超千米深井能如期完成建设并正常投产 ,根据副井井深和 一1 1 5 0 m水平 涌水量,提 出一级排水和二级排水两种排水方案 ,通过对两种方案比较分析得 出:副井采用二级 排水方式切 实可行 ,并经过选型计算 由水泵的扬程特性曲线和 管路特性曲线计算 出的水泵工况 点、工况点效率、水泵和排水管路各参数均能满足要求,确保 了 矿井排水装置经济合理、安全可 靠地运行。 关键词 :超 千米深井;涌水量 ;选型计算;工
2、况点 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 3 ) 0 1 枷 2 4 - ( ) 3 峰峰集团磁西矿属基建矿井,主井井深 9 6 7 m,副井井 深达 1 3 4 0 m,风井井深 1 3 0 5 m,矿井水文地质复杂 ,施工难 度大,对施工技术要求比较苛刻。特别是磁西矿副井 由于 是超千米水平开采,井筒深度达 1 3 4 0 m,同时涌水量也较 大,对水泵选取 、水泵的安放格局、管路和支架材质等都 提出严格要求,排水成为制约矿井正常建设 的最大瓶颈。 因此矿井建设期 间,排水系统设计顺利完成,对保证矿井 建设和生产具有
3、重要意义。 l 建井期 间矿井涌水量预测 磁西矿井位于峰峰矿区东部,煤层埋藏深度 1 0 0 0 1 5 0 0 m,矿井设主、副井工业场地。副井工业场地设在九龙 矿东北,场地标高 +1 5 5 m,风井场地与副井场地联合布置, 主井工业场地标高 +1 1 7 m,主井工业场地与九龙矿工业场 地联合布置。磁西矿井隶属我国华北煤矿区,受水害影 响严重 ,矿井涌水量较大,鉴于副井施工区复杂的地质条 件,其矿井涌水量预测 比较困难。经咨询冀中能源峰峰集 团公司有关水文地质专家,并查阅了九龙矿和相邻矿井的 水文地质资料,结合峰峰矿 区多年来的煤矿开采经验,副 井施工区的正常涌水量预计 2 8 0 m
4、h ,另外考虑到副井和 回风井的井筒淋水,最终确定副井施工区的正常涌水量为 3 0 o m h ,最大涌水量为5 o 0 m h 。 2 建井期排水系统设计方案 2 1 排 水 系统 矿用大流量高扬程潜水泵由于产品较少、设备效率较 低等原因,还未在矿井排水泵房普及应用;而离心水泵具 有设备投资低、运行效率高、现场维护方便等优点,所 以 目前矿井排水泵房通常采用卧式离心泵配隔爆型电动机机 组模式。因此根据矿井所需水泵排水量与排水高度的要求, 设计考虑两种方案。 1 )方案一 :在副井 一 1 1 5 0 m水平排水泵站内安装三台 MD 4 2 01 0 51 3型流量为 4 2 0 m h 、扬
5、程为 1 3 6 5 m、功率 为2 5 k W 的耐磨矿用多级离心泵 ,一备一用一检修,采 用直接排水方式将 水排 至地 面。考 虑到 副井 井筒 中吊挂设 备较多,且提升工作随着井筒繁忙临时排水管路的架设和 拆卸不方便 ,以及随着井筒开凿越深,地温越高,承受 水患的威胁越大等问题 J ,并参照副井井筒的装备布置图, 最终确定把排水管路、电缆等敷设在回风井井筒内。正常 涌水量时一台离心泵工作 ,突水时两泵同时工作 ,排水管 路采用 D 3 2 5无缝钢管。 2 )方案二:副井选用三台 MD 4 2 09 01 0型耐磨矿 用多级离心泵 ,一用一备一检修。配备 Y 5 6 0 1 4型防爆电
6、机 ( 1 6 k W、6 k V、1 4 8 0 ffmi n ) ,排水管路配备两趟 D 3 2 5 的无缝钢管管路 ,两泵一管运行。正常涌水时一台 M D 4 2 0 型耐磨矿用多级离心泵工作,将水排至 一5 0 o m水平腰泵房 水池中,之后由二级接力方式将水排至地面。突水时两台 MD 4 2 0型耐磨矿用多级离心泵同时工作将水排至 一 5 o 0 m水 平腰泵房水池,之后由二级接力方式将水排至地面。 腰泵房储水池容量应能容纳 0 5 h的矿井正常涌水量的 设计要求 J ,设计为 1 5 0 m ,如图 1所示。腰泵房 内设置 两台水泵,型号为 MD 4 2 09 01 0型耐磨矿用多
7、级离心 泵,内侧设两个储水池。把排水管路、腰泵房和电缆等同 样敷设在回风井井筒内。 为保证人员顺利由吊桶进人腰泵房,在腰泵房里安装 一 个滑动伸缩平台,平台两边设计有栏杆。当人员乘吊桶 到达预定位置时,在腰泵房内的人员解开系在水泵底座上 的绳子,推过滑动平台,人员进入腰泵房或腰泵房人员进 入吊桶后,再把滑动平台拉回转水站并固定。 收稿 日期 :2 0 1 2 0 41 1 作者简介:杨本生( 1 9 5 6一) ,男,河北武安人 ,教授、硕士生导师,主要从事矿图数字化、矿山压力及控制研究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 1期 煤炭工程 图
8、1 腰泵房 3 )方案一与方案二相比较,投资费用虽减少,但是结 合矿井的实际情况 ,副井由于是超千米深井,同时还考虑 到磁西矿井涌水量较大,对水泵运行稳定性和高效性要求 极其苛刻;另外,目前国产扬程超千米的离心式水泵还不 成熟 J ,无法在实际运行中保证水泵的正常高效工作 ,最 终确定选用方案二。方案二的优点是 :水泵的重量及外形 尺寸得到 了控制 ,能满足吊盘的要求;控制了电机功率 , 供电电缆得到简化。同时 ,方案二具有以下缺点 :需要设 备较多;增设井间转水站;管理难度加大 。 2 2排 水设备 选 型 2 2 1 水泵选型计算 根据矿井正常涌水量 、最大涌水量及 煤矿安全规程 的要求选
9、型,水泵计算必须具备总排水能力。另外,根据 规定:必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力 , 应能在 2 0 h内排出矿井 2 4 h的正常涌水量 ( 包括充填水和其 他用水) 。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的 7 0 。 工作和备用水泵的总能力 ,应能在 2 0 h内排出矿井 2 4 h的 最大涌水量。检修泵的能力应不小于工作水泵能力的2 5 。 1 )排水设备必须的排水能力:Q 常1 2Q =1 2 3 0 0=3 6 0 m h ;Q 最 大1 2Q 大=1 2 5 0 0: 6 0 0 m h 。 2 )水泵所需扬程的估算。推选方案中采用二级接力排 水方式,因此 t t ,
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