QJ深井潜水泵在矿井积水排除中的应用

吴东燕，王建永

(中核第四研究设计工程有限公司，河北 石家庄 050021)

1 矿井现状

某铀矿山地处江西丘陵地区，矿井70年代建成，由于种种原因停产近30多年，地下水已将矿井全部淹没。井底水窝标高-171.00m，井口标高212.00m，井深383.00m，竖井井筒直径5m，原井筒装备基本拆除。为减少施工费用，在地表新建一座水池，水池池底标高226.6m，该水池既用于积水的排除，投产后又作为矿井水沉淀池使用，该水池有效容积约150m3。为恢复矿井生产新铺设两趟DN200输水管。

2 排水设备选型

矿井恢复生产前需将矿井积水排除。原矿井最上中段167m停产时已形成部分井巷工程，估算矿井巷道积水13775m3，其他各中段的马头门仅完成5～10m，估算竖井井筒和其余中段积水5890m3。因矿井积水大部分集中在167m中段，且施工工期要求排除井水时间控制在10天左右，按照积水深度和积水分布情况，以及井下预测的矿井涌水量，确定采用分阶段排水方案。

前期排水选用大流量小扬程泵，尽量缩短排水时间，后期排水采用高扬程小流量泵。排除167m巷道积水选用1台300QJ200-80/4型潜水泵，排除竖井井筒积水选用1台250QJ50-460/23型潜水泵。水泵主要性能参数如下。

300QJ200-80/4型潜水泵主要性能参数：排水量：Q=200m3/h，扬程：H=80m，效率：η=76%，转速：n=2900r/min，功率：N=75kW。

250QJ50-460/23型潜水泵主要性能参数：排水量：Q=50m3/h，扬程：H=455m，效率：η=68%，转速：n=2850r/min，功率：N=110kW。

3 排水过程中遇到的问题

300QJ200-80/4型深井潜水泵一次下放到距离井口48m处，静水位深度约42.5m，排水总高度62.6m，水泵工作正常，按预期完成167m井巷排水工作，停泵后静水位深度约45m。然后更换水泵，下放250QJ50-460/23型深井潜水泵到水面下70m左右，水泵实际安装排水总高度为129.6m，计算水泵扬程为143.29m。水泵采用软启动，开泵后水泵始终处于过电流状态，启动时的瞬时最大电流达到380A，然后在260A附近摆动，运行极不稳定，开泵不到2分钟，过载保护动作，自动切断电源。

4 原因分析

250QJ50-460/23型深井潜水泵采用离心式叶轮，空间导叶，水润滑轴承。水泵与电机的联接采用联轴器刚性联接，电动机为充油式。其工作原理是：水泵叶轮在电机带动下旋转产生离心力，使液体能量增加经泵壳的导流作用进行提水。该泵在水泵上端设有逆止阀体，防止电泵停机时，因排水管中倒流的水损坏工作部件。阀上有泄水孔，可将管路中的水缓缓放掉。

250QJ50水泵的性能曲线见图1。该系列水泵若在过低扬程下使用，流量将会增加，电动机工作电流增大，当超出电动机额定电流，并长时间运行会烧坏电机；若使用扬程过高，水泵流量减小，效率降低，电泵轴向力加大，容易造成电机磨损。

图1 250QJ50水泵性能曲线

250QJ50-460/23型深井潜水泵排水初期仅安装在井下115m位置，计算水泵扬程为143.29m，远远小于水泵455m的设计使用工况点，显然处于低扬程运行，水泵呈现过电流状态是显而易见的。

5 解决方案

根据淹井的实际情况，井筒积水量并不多，但井较深，若采用多段排水，还将至少增加2台不同级的深井潜水泵，势必将增加建设投资，极不合理。

若购买能适应如此工作条件的深井潜水泵，需要特殊订货，且需要设备生产厂家对泵体结构进行改造，电动机的密封结构需要特殊设计，同时还受到电缆绝缘要求的限制，设备价格将大幅增加。

依据离心式潜水泵的结构特点和工作原理，采用拆除一部分叶轮[1]的方法为宜。按照250QJ50-460/23型潜水深井泵性能曲线，并结合矿井深度，确定先拆除11级叶轮，并用地表上的阀门控制一部分排水量。拆除叶轮后的水泵其设计运行参数为：扬程260m，流量50m3/min，功率63kW，水泵效率73%。

现场仅用3个小时就将11级叶轮拆除并重新安装完成，将水泵重新下井，一次开泵成功，水泵运行平稳，电动机过电流现象未再出现，电流稳定运行在105A。水泵初期实际运行参数为：扬程145m，流量约95m3/min，水泵运行效率低。随着水泵不断下放，扬程不断增加，水泵一直稳定运行到260m，达到设计运行参数。排水到280m时，将水泵提出，重新将拆除的11级叶轮归位，最终完成383m的排水任务。

6 结论

在排除深井的井筒积水时，可根据井筒深度采用分段排水方案，选择合适的深井潜水泵，配套的电动机功率要满足最终运行工况。水泵运行初期采用拆除部分叶轮这种简单易行的方法，将高扬程水泵改为低扬程泵，充分利用大电机的优势，随着排水深度的加大，水泵流量减少，扬程增加，在适当位置将拆除后的水泵叶轮重新归位，完成整个井筒积水的排除任务，同时还节省了投资。

[1] 王如飞.深井潜水泵在筒井排水中的应用[J].探矿工程,1998,163(1):41-42.