矿井特大型潜水泵安装施工工法

刘西建

【摘 要】矿井发生透水淹井事故，是煤矿四大灾害之首，治水是煤矿安全的首要任务；然而，由于各种原因，突发水患透水淹井，仍然严重威胁矿井安全，给国家生命和财产造成巨大损失。为了减少损失，尽快排水恢复矿井生产，是一项特殊的紧急而艰巨的工作。本文研究了矿井特大型潜水泵安装施工工法。

【关键词】矿井 特大型潜水泵 安装

早在80年代初期，煤炭部从德国引进重型高扬程大流量潜水泵，针对先进设备和透水矿井特殊环境，研究实施一套吊装工艺，迅速完成抢排治水，确保了矿井按期恢复生产，曾受到国家领导人的嘉奖，并且多次奔赴全国各地及国外参加排水抢险工作。

1 特点

（1）在矿井透水淹井后，无论井下水位高低的特殊条件，吊装操作人员不需下井，整个安装过程在上井口进行，既保证设备不受损坏又能确保施工人员的安全，短时间达到排水条件，能穿入在数百米竖井井筒内框架梁较狭窄位置，准确地潜入指定排水位置。（2）与其他排水设备相比根本不同，上百吨左右重的设备，只用一处起重吊点，全部吊装到位，而施工速度快，操作节省很多环节，缩短恢复矿井工期，为矿井减少很多经济损失。

2 适应范围

（1）适合于矿山中的竖井和斜井透水后的排水，也适合于斜井具有标准轨距直线段轨道的斜巷安装，垂直潜入深度可达800米，确保额定排水流量。（2）适用于矿井淹井后，井下无法下人恢复泵房，而需迅速完成排水任务，尽快恢复生产的矿井。

3 工艺原理

本工法采用安装全过程在上井口进行，每台潜水泵利用井架（井塔）架设起重吊点，悬挂两套三轮滑轮组，悬吊潜水泵、电机和排水管路及动力电缆、温控电缆、水位电缆等，在井口架设两条托泵钢梁并搭设操作平台，泵与电机吊至井口进行对接，完成后，依次组装排水管路，潜入指定位置；吊具及钢丝绳不进入井筒内，潜水泵及电缆是靠排水管自吊，每吊装一根排水管采用法兰高强螺栓连接紧固后卡座在井口承重梁上，依次吊装下一根排水管，直至满足潜入深度。

4 施工工艺方法

4.1 现场勘察

对被淹矿井抢险排水需要进行全面细致施工布置设计，制定实施计划，根据矿井涌水量和排水要求，确定使用潜水泵的型号规格和数量。

（1）对准备承受吊装潜水泵的钢井架或井塔混凝土梁的受力部位强度验算，对其主要结构是否采取加固措施；（2）潜水泵的组装、运输、试验场地、排水路线是否能满足需要；（3）电源供电设施能力能否满足潜水泵6KV直接启动要求；（4）井口潜水泵托泵钢梁摆放位置、基础结构强度能否满足吊装承载要求；（5）对井筒全井深的整个范围内是否存在有影响潜水泵正常下潜的结构障碍、遗留物应进行了解，井底罐窝的实际深度尺寸，以明确潜水泵潜入深度，确定潜水泵排水的最终水位标高。（斜巷安装潜水泵时，了解潜水泵安装巷道窄轨的顺直度和正常提升时经常发生矿车落辙的记录）。

4.2 潜水泵起重吊装设备和吊具选择与安装

（1）潜水泵型号和在井筒中潜入位置确定后，选择吊具、索具和承重梁、双滚筒稳车。（2）根据悬吊和承载负荷，选择钢丝绳及绳扣，架设承重梁，布置悬挂滑轮组和安装双滚筒稳车。（3）吊装起重梁选用2×I56工字钢组合梁2套，布置安装在井架或井塔上并焊接固定，起重梁与井口托泵承重梁布置上下成井字形；（4）井口承重梁选用4×I56工字钢组合梁2套，两梁平行布置在井口下泵中心位置两侧净距1.3m，其最小间隙应大于潜水泵吸水罩的最大外缘尺寸，梁两端的上、下缘之间用型钢焊牢加固，使两梁成一稳固的整体，增强梁的稳定性，并抄平找正。漫井口搭设操作平台，铺上δ75厚木板。

4.3 潜水泵组装（或检测）试验工作

（1）电机检验：潜水泵及配套设备，在排水站库房内是经过检修的，均处于完好状态，由于启用运到现场后，路途的颠簸，需进行检测，用2500V兆欧表摇测检查绝缘等级。（对于德国里兹6726系列潜水泵电机要进行现场定子与转子的组装工作，组好后盘动转子转动灵活无长阻，再进行摇测检查）；（2）电机空载试运：在地面将潜水泵电机竖起轴端向上并固定好，防止电机启动会发生晃动；向电机定子灌注PH值为中心性的清水，灌注孔应处于最高位置，以使定子腔内空气全部排出，查验是否泄漏现象。灌水浸泡约24小时后，测量绕组的绝缘电阻和吸收比，进行单机空转试验，试转时间不能超过10秒；（3）潜水泵与电机预组装及调整：电机与潜水泵地面预组装，关键是核对轴套联轴节配合尺寸、顶丝定位尺寸、固定键配合等是否符合要求，防止在井口对接时因尺寸误差造成对接失败而延误工期。

5 质量要求

（1）提升绞车制动系统动作灵活可靠，滚筒上剩余绳量不少于3圈。（2）严禁使用配电变压器中性点直接接地的电源，且漏电检测装置必须正常投入运行。（3）测量电机轴颈与水泵轴套联轴节配合尺寸，应保证运转时水泵主轴处于其串量值一半的位置为宜。（4）测量绕组的绝缘电阻和收收比，6KV电压潜水泵电机用2500或5000V兆欧表摇测，转子绕组应不低于3兆欧，定子绕组应不低于6兆欧。电机的吸收比应不低于1.2。（5）测量电机各相绕组直流电阻的相互差别，不应超过最小值的2%。（6）直流耐压试验和泄漏电流的测量，电机电压在1200V以上且容量在200KW以上的定子绕阻，以2.5倍额定电压试验，各相泄漏电流的差别应不大于最小值的50%，当最大泄漏电流在20mA以下时，各相差别不作规定，泄漏电流应不随时间延长而增大。（7）电缆浸水试验，浸水前先摇测电缆绝缘电阻，浸水时间超过12小时后摇测其绝缘电阻值不低于50兆欧为合格。（8）高压启动柜试验，以1.5～3倍的额定电压进行耐压试验，泄漏电流应无明显变化。

6 效益分析

（1）工期效益：因矿井突发水患，在很短的时间内就把整个矿井淹没，经济受损失，为尽快排水，恢复矿井生产是减少国家生命和财产受到巨大损失的重要工作，由于受淹矿井的特殊条件，只有采取本工法完成了抢排水任务，并发挥特殊的重要作用，即节省电能损失又为恢复矿生产争得宝贵时间。（2）安全效果好：由于施工是在井口进行，不需在进入井下会给施工人员带来被水淹等一等系列不安全因素的危胁。本工法是解决受淹矿井唯一的施工方法。（3）社会效益：引进德国进口特大型潜水泵我国只有开滦排水公司一家，我公司负责安装任务，先后为全国各地受淹矿井排水复矿做出了巨大的贡献。