矿井排水系统的定量分析与管理

文/马志强

矿井排水系统的定量分析与管理

文/马志强

矿井排水系统的建立是煤矿安全生产必备的环节之一，必须符合《煤矿安全规程》规定的要求，而根据《煤矿安全规程》第281条规定“水泵、水管、闸门、排水使用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护，在每年雨季前，必须全面检查一次，并对全部工作水泵和备用水泵进行一次联合排水实验，发现问题，及时处理”。矿井排水系统安全可靠运行是矿井安全生产的重要保证。但鉴于水仓、供电、管路、水泵等不同设备设施的能力不同程度地制约了排水系统的实际能力，因此，矿井生产建设过程中，必须准确核定排水系统实际能力，清楚排水系统的短板，从而为矿井排水和防灾抗灾等提供基础保障。本文针对部分矿井排水系统管理粗放，量化不足的问题，对矿井主排水系统联合排水试验的要求、方法、程序进行了探讨，并根据实践经验,有针对性的提出了提高排水系统抗灾能力的管理方法。

一、联合排水试验的组织与准备

在矿井排水系统中，水仓、供电、管路等子系统能力基本固定，短时间内很难得到提升，这也是制约矿井排水能力的主要因素。因此，只有通过试验优化供电和管路的操作程序，得出准确的数据资料，检测排水系统的综合能力和系统的短板，才能采取合理的措施，制定正确的处置方案应对极端情况。

试验时，必须坚持排水系统的各个组成部分全部参与试验，以及依据通过水泵与管路的不同组合排水测出系统短板及能力数据的原则，并根据矿井实际制定针对性的试验方案。同时，鉴于每个矿井排水系统各有不同，如生产矿井水仓、供电系统相对完善，存在的问题主要是管路结垢和水泵老化引起的排水能力降低，重点是管路结垢问题。而基建矿井主要是水仓和供电系统问题，通过优化试验程序检测排水系统短板真实数据，强化采区排水系统建设，消除突水隐患，提升矿井防水抗灾能力。

二、联合排水试验实例

本文以某矿7泵4管联合排水试验运行方式为例。

该矿正常涌水量575m3/h，最大涌水量1150m3/h。主排水系统水仓容量4700m3，双回路供电，7台水泵 （3台工作3台备用1台检修），4趟排水管路。

水仓：4700m3＞575m3×8=4600 m3，满足排水要求。

供电：试验取得以下数据，如表1所示。

运行时间：9:02～10:06

本次联合排水试验期间，-600中央变电所电压下降没有超过5%，电缆载流量不超规定，各回路电流不超过设计值。因此，供电系统满足要求。

管路：本次联合试运4趟主排水管路同时运行。根据水泵流量分析管路能力，7台水泵的流量平均在248m3/h左右，单台水泵流量与平均值偏差较小，管路没有制约水泵的排水能力，即管路能力大于1735.6m3/h（1735.6m3×20=34712m3＞1150m3×24=27600m3；满足20h排出矿井24h最大涌水量的排水能力）。

水泵：该水平联合试运行期间，7泵4管运行，经现场实测，工作泵的排水能力：739.3m3/h；工作、备用泵排水能力：1485.9m3/h，工作、备用、检修泵排水能力：1735.6 m3/h。

工作泵排水能力校验：739.3× 20=14786＞575×24=13800（预测涌水量）

工作、备用泵排水能力校验：1485.9×20=29718＞ 1150×24= 27600（最大涌水量）

本次联合试运行结果表明：-600水平工作水泵能力满足20小时内排出24小时正常涌水量的排水要求，工作、备用泵排水能力满足20h排出矿井24h最大涌水量的排水要求。

综合能力：详见表2（正常值为工作水泵排水能力，最大值为工作和备用水泵排水能力）。

三、联合排水试验结果分析

分析结果表明，若该矿排水系统为7泵4管运行，管路能力按照经济流速理论值为1940.0m3/h，受内壁结垢影响，能力逐步下降。而泵房7台水泵位置固定，且增加泵位较为困难。因此，该矿井排水系统目前短板为水泵能力，应加强维护；长期短板为管路能力，届时应根据实际情况进行除垢或更换。

四、排水系统管理中应关注的问题

除了进行联合排水试验以外，矿井排水系统横向要注重内部水仓、供电、管路、水泵等系统的匹配，纵向要注重矿井、采区和工作面排水系统的衔接，排水系统力求简单，尽量减少中间层级，增强可靠性，保证排水系统稳定运行。

1.排水系统水仓、供电、管路、水泵的匹配

排水系统作为水仓、供电、管路、水泵组成的有机整体，各系统能力应相互匹配，某一部分的能力不足将极大降低排水系统整体能力。基建矿井或部分工作面水仓过小，排水系统单回路供电或容量不足，排水管路管径较小或不同管径管路连接，将严重降低系统能力影响系统抗灾水平。

2.矿井、采区、工作面排水系统的衔接

排水系统纵向上分为矿井、采区和工作面排水系统，应注重相互之间的衔接。各级系统之间关系尽量简单顺畅，不重合交叉，避免相互影响，确保系统稳定性和综合排水能力。

3.设计与现场的衔接

矿井排水系统作为煤矿建设生产的重要系统，系统设计要结合勘探情况及施工情况，及时修订方案、优化排水系统，保证矿井主排水系统具备较强的抗灾能力。工作面排水系统也应环环相扣，根据工作面及周边水文地质条件情况准确预计涌水量，准确核定排水系统能力标准，按照能力要求对水仓、供电、管路与水泵等设备设施进行选型，目的明确，量化管理，布设最合理的排水系统。此外，还应不断加强现场管理，及时跟进或后撤排水管路，水泵轮换使用且处于热备状态，时刻保持系统能力，保证有水能够及时排出，从而为矿井的安全生产消除各类水害隐患。

（作者单位：中国中煤集团公司）

（责任编辑：周琼）