济二矿基于二采三上供水系统改造

李志朝

摘 要：针对济二矿原井下供水系统存在的缺陷进行改造和完善，通过建造北翼二采三上加压泵房，提高二采三上供水管网整体供水压力，确保矿井的正常生产。

关键词：供水系统；供水压力；控制系统

1 概况

济宁二号煤矿坐落在闻名遐迩的孔孟之乡济宁市东南，是山东省兖矿集团在济东煤田建设的第一座大型现代化矿井、全国煤矿设计改革的试点企业。该矿自1997年11月8日正式投产，是一座设计年产量400万吨的大型现代化矿井。目前，该矿井下生产供水系统主要由井下一水平水厂供水系统供水为主，地面二级净水站供水为辅的供水模式，通过井下供水管网向各个用水单位供水。

一水平水厂位于该矿北翼四采区，标高为-555.4m，将北翼矿井水和南翼二水平矿井水汇集到四采采空区，利用四采35m3采空区作为天然沉淀池、过滤器，对矿井水进行一级降速沉淀、初级过滤，初级处理后的较清矿井水进入中速过滤器进行深度二级处理，使出水达到工业用水标准，然后将合格的矿井水汇集到500m3蓄水池，最后使用供水泵向矿井各生产地点进行供水。初级水处理区安装MD85—45*3和MD85—48*2各一台，一用一备，主要担负向深度处理车间供应初级处理水的任务。深度水处理区安装6台ZS-1.6型中速过滤器，对矿井水进行二级过滤处理；3台MD85—45*8型供水泵，两用一备，向矿主供水管路供水，满足井下安全生产用水。地面供水由二级净水站的DN200管路，经副井井筒输送到井下减压硐室，经两组弹簧式减压阀减压后并入井下主供水管网供两翼生产用。

该矿具有完善的压力、流量检测系统，在一水平水厂、南翼轨道下山、-740水平安装了压力传感器，在一水平水厂南北翼分支和-740水平安装了流量传感器，而供水压力的调整主要依靠调整一水平水厂水泵或地面二级净水站输水泵运行数量或调整供水阀门开度的方式进行。

2 存在问题和解决方案

济宁二号煤矿地势北高南低，北翼二采三上采区最高标高为-457.8m（23上03运顺），南翼-740水平最低标高为-766.8m（11309轨顺），两者高差为309m。井下供水管网存在南翼压力较高，北翼压力较低的问题，当矿井集中生产用水时，供水管网内的水全部流向南翼，北翼易出现管网供水压力不足现象。随着开采重点不断向二采三上转移，矿井供水压力不足的问题将越发明显，严重影响矿井正常生产。在原有供水系统下，为保障二采三上采区正常生产用水，只有不断增加供水管网的压力，继而带来如下问题：

2.1 管网压力过高，损坏管路和阀门。减压阀只能减动压，不能减静压，造成管网供水压力波动幅度大，当井下用水量很小、而又要求管网压力过高时，经常损坏供水管路和阀门，特别是一些老旧管路和腐蚀严重的管路，造成管网跑冒滴漏较多，出现安全隐患，也不利于质量标准化建设。

2.2 由于供水量调整方式的落后，很容易出现压力调整滞后、管网压力波动幅度过大的情况，或者出现供水量不足，影响生产的情况，或者出现爆管或严重泄漏的情况，往往影响矿井正常生产。

2.3 在管路出现爆管等严重供水的事故或者个别人员错误操作阀门时，都会造成区域性缺水，由于管网距离过长，管网复杂，管网维护人员不能迅速、准确判断故障原因，及时排除故障，严重影响矿井生产。

为解决矿井北翼二采三上供水不足现象，满足矿井生产用水，经过多次现场考察，查找资料，科学论证，决定对原供水系统进行改造，通过建造北翼二采三上加压泵房，来解决南北翼压差大的问题。在北翼轨道巷8#联络巷建一座容积约260m³蓄水池，将北翼井下供水管网的水打入水池进行蓄水；安装2台MD155—30*6加压泵，对北翼二采三上供水管网井下改造，将北翼二采三上供水管网与北翼供水管网分离，使用加压泵单独对北翼二采三上井下供水，提高二采三上供水管网整体供水压力，满足矿井的生产用水，确保矿井的正常生产。

3 二采加压泵房的实施

3.1 建设施工蓄水池：北翼轨道巷8#联络巷长度32m，宽度6.8m，拱高3.5m，建设一座20m×6.8m×2.3m蓄水池，蓄水约300m³。蓄水池挡水墙采用能混凝土浇筑方式规格2.3m高，0.5m厚，底板、巷帮接触处掏400mm沟槽镶嵌施工。供水泵侧预留吸水管，北翼轨道巷侧预留溢水管，溢水管下方施工规格为300mm×300mm的水沟与北翼轨道巷排水沟相连。

3.2 安装供水泵：供水泵安装位置施工水泵基础及开关台。根据二采三上采区按照一个采煤工作面，3个掘进工作面同时施工设计，正常生产用水量约100m3/h，正常供水压力18—22kg。设计安装2台MD155-30×6型供水泵，供水泵额定流量155m3/h，扬程180m，供水压力18kg，供水泵一用一备。

3.3 供水管网改造：蓄水池蓄水管路利用北翼公路巷原有φ108供水管路直接向蓄水池内蓄水，进水管端口预留在泵操作侧，加装4寸闸阀，方便泵工控制蓄水池水位。

供水泵出水管与原北翼轨道巷φ108供水管路合茬，加装控制阀门。二采三上运输斜巷原供水管路加装控制阀门，加压泵房正常运行时该阀门关闭，形成加压供水泵单独向二采三上供水系统；加压泵房故障时，开启该阀门，形成与原井下供水管网共同运行。供水泵出水管测与蓄水池一侧安装泄压阀，当供水管网压力过高时向蓄水池泄压，保护管路，避免出现跑冒滴漏现象。

3.4 安装电控系统：安装变频恒压供水电控系统及水位控制系统，实现加压供水泵的水位、压力全自动控制。

控制系统根据压力设定值全自动控制，远程信号监测，系统结构如图：

①供水管网自动加压控制：根据出口管网上的压力传感器传输数据，当系统压力小于18kg/cm2时，加压系统在蓄水池有水（水位高于最低水位设定值）的情况下，自动运行一台供水泵，电动闸阀自动开启，向供水管网系统进行补水、加压；当供水管网系统压力高于 22 kg/cm2时，电动闸阀自动关闭，加压系统自动停止运行水泵；18-22kg/cm2时，加压系统保持原有状态。

②蓄水池液位控制：蓄水池设最低液位控制，当水位达到最低水位时，电动闸阀自动关闭，运行水泵自动停止，即使供水管网系统低于18kg/cm2时也不能开启水泵。当水位高于水池时，如果供水管网系统高于22kg/cm2，也不能开启水泵，水由溢流孔流入水沟。

③故障报警：水泵运行、水位等信号接入矿井监测系统，监测加压泵运行状态。

4 效果分析

通过北翼二采加压泵房的建造，矿井井下供水系统有了很大的改善，经济效益十分明显：

①从根本上解决了南、北翼压力分布不均衡的问题，消除了因水压低或相关管路设施故障带来的停水停产事故影响，提高了北翼二采三上采区的供水压力，满足了采掘一线的生产需要，保证了矿井正常生产。

②井下供水管网系统压力降低，避免了因压力过高导致的管路跑冒滴漏现象，增强了供水系统的稳定性，也减少了维护人员和维护设备的投入。

参考文献：

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