煤矿井下供水系统改造及应用

樊 刚

(陕西澄城董东煤业有限责任公司，陕西 渭南 715200)

1 现状分析

1.1 现状介绍

董东煤矿50102综采工作面走向长2100m，两巷起伏大，巷道底板标高最大相差60m。该工作面安装好后，其进、回风巷均敷设?50管路供水，水源利用井下中央泵房排出的水引到地面蓄水罐内，经过滤网、石英砂过滤处理，又返供给50102综采工作面和其它用水地点。工作面初采期间，涌水量小，经过水仓沉淀，水质较好。初采结束后，工作面顶板初次来压，顶板大面积垮落，使5号煤顶板含水层与工作面导通，造成工作面采空区涌水，水量越推采越大，造成井下主水仓的蓄水来不及预沉就排至地面，造成蓄水罐、供水管路水质污浊。

1.2 存在问题

(1)供水压力小。由于供水路径长，压力损失大，到达工作面的压力达不到1.5MPa，各转载点喷雾、采煤机内外喷雾雾化效果差。

(2)水质太差。管路低洼段煤泥沉积，水量变小，同时造成乳化液泵站的吸液过滤网、转载点喷雾、采煤机内外喷雾、电机冷却水套、液压支架过滤网堵塞，操作片阀窜液、液压控制阀失控。

(3)地面五一渠向矿上的供水量，目前仅能满足地面生活用水，无法满足井下的生产用水。

2 改造方案

2.1 改造思路

利用原在轨道运输大巷向回采完毕的50101综采工作面采空区打的泄水钻孔水源，涌水量40m3/h，将水引流到47—48联络巷内安装的水箱里，然后利用BQS60－80－22/N型潜水泵增压供到50102运输巷设备列车处，供给乳化液泵和喷雾泵，满足了支架、采煤机内外喷雾、电机冷却及各点洒水降尘用水。50102工作面供水系统改造如图1所示。

图1 50102综采工作面供水系统改造示意图

2.2 改造特点

50102运输巷共铺设3台皮带，由外向里依次编号为1号、2号、3号，1号皮带机头距水箱水泵位置70m，在1号皮带机头安装水泵远程控制按钮，由皮带司机控制。水箱除焊接入水口外，在水箱侧面距水箱盖150mm处，焊接溢流管，工作面不用水或水箱进水量大于水泵吸水量时，水从水箱溢流管溢出，通过大巷水沟排至井底水仓。

3 效益验算

50102工作面供水系统改造后，同时也相对减少了矿井向地面排水的工作量，达到了矿井涌水直接在井下使用的目的，减轻了矿井主排水泵的工作负荷。

(1)50102工作面供水分析

董东煤矿地面标高为+724m，井下主排水泵房标高为+300.5m，落差为423.5m。50102工作面安全用水和生产用水共需30m3/h(安全用水主要指消防、灭火用水，其他用水均为生产用水)。

有效功率:

实际功率:

N=NX/η =36.4/0.85≈43KW

式中:

Q—流量，m3/s;

H—水泵排水的总扬程，m;

r—流体的重度，N/m3，10300;

η—效率，η =0.85。

则可节约往地面排水电费

43×24×360×0.5≈18.6万元/年

式中:

43—排水时所需的等效功率，KW;

24—电机每天的工作时间，h;

360—电机每年的工作天数，d;

0.5—电费平均市场价格，元。

(2)使用“五一”渠水源费用分析

A=30×18×360×4≈77.8万元/年

式中:

30—50102工作面每小时安全、生产用水总量，30m3/h;

18—50102工作面每天安全、生产用水时间，小时;

360—电机每年的工作天数，d;

4—每立方水的价格，元。

4 设备投资概算

4.1 供水改造所需设备

(1)BQS60－80－22/N矿用隔爆型潜水泵，流量30m3/h，工作扬程80m，使用1台，备用1台，资金3.2万元。

(2)废旧水箱改造加工费0.05万元。

(3)安、运装人工费为7个工，共计0.1万元。

(4)每年使用电费金额。

A=22÷85% ×18×360×0.5≈8.4万元/年。

式中:

22—水泵额定功率，KW;

18—50102工作面每天安全、生产用水时间，小时;

360—电机每年的工作天数，d;

0.5—电费平均市场价格，元;

85%—水泵电动机的效率。

以上设备总需资金3.35万元。每年消耗电费约8.4万元。

5 效益评价

资金回收年限 a/b=3.35/(18.6 －8.4)≈0.33 年

式中a—投入资金，万元;

b—年节约资金，万元。

供水系统改造后，供水水量充足，喷雾灭尘、冷却效果好，彻底解决了供水不稳定难题，同时又可节约大量资金，经初步估计仅0.33年可回收成本。通过理论分析该方案具有明显的效果，解决了供水系统存在的安全隐患，提高消防、降尘、冷却水源的安全性和可靠性，对煤矿这样的高危行业具有重要的借鉴意义，很值得去研究应用。

[1]滕志斌，腾岩.新编金属材料手册[K].北京金盾出版社，1992.

[2]孙铁.离心泵与管路系统优化选型[J].流体机械，2000，(2):36 －38

[3]张景松.流体机械[M].徐州:中国矿业大学出版社，2001.