煤矿排水系统运行效率的提高

秦宇超

(山西潞安集团)

煤矿生产过程中，矿井既会正常涌水，又有可能发生一系列突发性水灾，均可以通过矿井排水解决。生产现场矿井排水过程中，电耗较高，约占全矿耗电量的25%左右。一旦矿井涌水量较大，如突发性水灾，矿井排水耗电量将会进一步增加，占比提高到约60%[1-2]。因此如何解决矿井排水设备的经济运行问题至关重要，通过定期对矿井排水设备进行性能检测，及时发现存在的问题，查找原因，制定合理可行的解决措施，可保证排水设备正常运转，降低煤矿企业成本。

1 煤矿排水设备运行现状

近年来通过现场测试方法对煤矿矿井排水设备性能进行分析，结果表明我国多数矿井主排水系统符合相关标准、规范，但也存在一些问题，主要是管网效率较低、水泵效率不高，进而造成单台泵运行不合理，降低排水设备性能。同时主排水系统运转效率较低，耗电量大，大大增加了矿井运营成本[3]。

矿井排水设备运行效率低时，一般不会影响矿井的正常排水，也没有引发相关安全问题，因此不容易引起煤矿管理者的注意，但矿井每年由排水系统引起的经济损失很大[4]，制约着煤矿经济效益的提高。

2 原因分析

2.1 配置不合理

经调查发现，多数煤矿矿井排水设备的配置不够合理，如电机和水泵不匹配问题等，使水泵难以充分发挥排水性能，运行效率低。有些矿井确定了较大的水泵扬程，却没有考虑到主排水系统的性能，也不能保证水泵的运行效率，从而增加能耗，造成能源浪费。

2.2 管路和水泵服务年限长

矿井涌水组成复杂，往往含有较多的杂质。排水系统运行一段时间后，水泵或管道中会出现污垢层，易引发堵塞。同时排水管路容易锈蚀，从而增大排水管路的阻力系数，降低排水设备排水能力。

多数矿井使用的排水设备比较老旧，很多是使用了较长时间的DA型水泵、TSB型水泵，效率非常低下，运行过程中同样会造成电能损失，性能难以充分发挥。

2.3 水仓容积小

某些矿井水仓容积较小，或存在淤积，导致水泵频繁启动，电机负荷增加，损害排水设备，增大设备故障率和维修频率、维修费用。另外，很多矿井没有合理安排水泵运行时间，没有有效解决排水系统的漏水问题，排水效率低、成本高。

3 优化措施

3.1 保持排水系统的先进性

(1)使用先进的排水泵，节约能源。国家相关法律法规均要求排水泵既要节能又要高效，常通过使用性能先进的排水泵来达到这一目的。煤矿矿井排水系统多采用单吸附多级别离心水泵，存在性能低、电耗大的缺点，需选择先进合理的排水泵，避免使用过多保持平衡的装置，以减少排水泵故障率。

(2)保持排水系统先进性。从排水系统整体考虑，可通过应用计算机提高排水系统运行速度和精度，并通过参数运算，保证排水设备具有较高的运行效率。

(3)优化电机选型。电机选型要结合排水系统的整体要求、结合矿井积水量来确定，充分发挥排水泵的性能，保证实际效率接近或达到额定效率。老化电机要投入资金、更换设备，实现系统自动化运行[5]。

3.2 完善管理制度

排水设备的节能和管理工作需要完善的管理制度作保障，明确管理者的工作范围，提高管理效率。一是要加强煤矿开采工作管理，做好矿井地质勘测工作，记录岩层厚度、地下水特点等地质资料；二是要做好排水系统各环节的管理工作。主要从三方面着手：

(1)合理安排排水系统运行时间，如在电价较高的时间段减少排水系统使用等。

(2)排水设备正常运行时，操作人员要做好相关技术性操作，严格遵规操作，提高操作规范化程度，同时定期清理管道中的杂质。

(3)加强排水设备的日常管理维护工作，定期检查、测试设备性能，及时维修或更换老化、故障设备。对于耗能急剧增大的设备，及时查明原因，采取更换等措施。结合排水设备的使用频次，确定合理的保养周期，并综合评价维修保养工作，不断总结、优化。

3.3 合理规划排水管线

在满足排水设备效率的前提下，应选择较大直径的排水管线。为保证涌水完全排出矿井，可在排水泵出水口接一定长度的管线。管道材料应选择绿色建材，确保使用年限。管线损坏弃用时，不会污染环境。

4 结 论

煤矿排水系统排水泵等设备运行效率不高原因是排水设备配置不够合理，管路和水泵使用时间较长、效率低，水仓容积较小，水泵运行时间不合理等。从保持排水系统设备先进性、制定完善的管理制度、合理规划排水系统管线3个方面提出提高排水系统设备运行效率的措施，对降低排水系统能耗具有一定的指导作用。

[1] 曹玉环.浅析煤矿排水设备的节能措施[J].矿山机械，2009(12)：81-82.

[2] 寇彦飞，杨洁明，寇子明.基于安全节能的矿井自动化排水控制系统设计[J].煤炭工程，2016(1):31-34.

[3] 苗立永，杨 磊，赵林东.井工煤矿节能评估指标体系构建的探讨与研究[J].煤炭工程，2015(6):146-148.

[4] 车永军，王成真，杜利宏.煤矿井下中央水泵房自动化排水系统研究与应用[J].煤矿开采，2013(5):28-31.

[5] 汤庆勇.基于组态监控和PLC技术构建下的煤矿排水系统设计[J].电子世界，2014(9) :113-114 .