关于煤矿自动化供水研究与应用

（晋能控股煤业集团永定庄煤业有限责任公司水暖区 山西 037003）

1.煤矿供水系统的应用现状

本文主要以某煤矿其中一个矿井为例，该煤矿的矿井年产量可达240万吨，其距离市区有40多公里，不仅对自来水管路的铺设成本很大，而且应用原先的供水系统还存在着很大的问题，主要有两大问题，分别为：反渗透膜老化现象严重和运行方式不匹配。对于反渗透膜老化问题来说，因为反渗透膜老化现象非常严重，使得处理以后的水中仍含有大量的氯化物，其含量高达244.9mg/L，已经非常接近生活饮用水的卫生标准限值，即250mg/L，如果长期饮用会给职工带来很大的伤害。对于运行方式不匹配来说，由于矿井水处理站的井下生产和消防用水没有备用的水源，如果出现全站失电、井下排水不当等现象，因其配水泵站以及加压泵站都是稳定的水源，虽然位置相互靠近，但是没有联通管道，所以泵站水池中的10000m3储存水就没法让煤矿应用，便会给煤矿带来严重的经济损失，所以为了确保煤矿和选煤厂的生产、生活用水充足，就结合了生产、生活用水的实际需要，分别设置了9座水源井，并且每座水源井的水量均在100m3/h以上。现阶段此煤矿已有5座水源井正式投入使用，并安装了五台潜水泵，应用集中管控形式，全面满足了自动化供水的目标。

2.煤矿自动化供水实施方案

(1)改造原则

根据该煤矿供水系统所具有的问题，基于优化改造层面，特别提出了应遵循的改造原则，主要包括四点，分别为：①合理的制定优化改造方案、技术和经济指标。②在保证泵站属性及功能良好的基础上，应充分运用原装置和设备。③全面运用新技术、新材料和新设备，以保障煤矿供水的安全、稳定。④借助改造保障煤矿生活用水以及生产、消防备用水的充足。

(2)实施方案

通过对该煤矿矿井水深度处理技术的应用，可清楚该矿井的水悬浮物含量、粒度、pH值以及大肠菌群等各项指标均没有超标，因此结合该煤矿用水的特点，就应用了分质供水方法，将煤矿的生活用水引到生活饮用水卫生标准的加压泵站以及配水泵站中，而消防、洒水使用矿井深度处理水。据调查发现此煤矿的最高用水量是6467m3/d，日均用水量是2905m3/d，生活用水是1515m3/d。在实现自动化供水的基础上，选取设备时，不仅需要考虑备用水量的最大化，而且还要参照日常供水的水泵机组运行区间，以降低运行的费用。其中实施的方案有三个，方案一是在配水泵站的水池进水管到水处理站的清水池进水管中铺设一条DN300和PN1.0MPa螺旋焊接钢制输水管道，其长度为2000m。该配水泵站的水泵机组单台流量是160m3/h，功率是90kW，两台泵组并联的流量是230m3/h，运行的供水量是5520m3/d，备用水源无法满足最大用水量，而且三台并列运行时，其流量并没有显著增大。安装流量为160m3/h、扬程为32m、功率为30kW的水泵机组，不仅符合水泵机组运行区间要求，而且还能显著降低运行的费用，全面应用的原装置和设备，充分降低了固定资产的投入。因现场地形较为平坦，管线顺利，所以水资源损失仅为5%。经调整配水泵站水池进水阀门以及水处理站的清水池进水阀门，并使用梅花井配水泵站水泵机组运送水，再由已经安装的水泵机组供煤矿生活用水。同时作为矿井消防、洒水的备用水源。

3.系统特点及技术属性

(1)系统特点

此自动化供水系统的结构非常简单，所以维护成本很低，这就给煤炭企业节省了大量的成本，该系统采用的是集中控制形式，有效解决了分散式管理的不足之处，而且煤矿行业的用水量都非常大，每个井的距离均在500米以上，这就非常不利于管理，如果运用集中控制进行管理，则能够有效提高管理的质量和效率。原先煤矿供水运用的方式是借助水泵将自来水、地下水抽入进蓄水池里，然后通过水泵排到水塔上，以达到稳压供水，最后由水塔向各个点进行运水。但应用自动化供水系统就不需要安装水池及水塔，只需借助φ250的主管网和电气控制设备就能完成自动供水，具有良好的自动化功能，非常符合现代化的发展要求。另外，该系统在地上只有一个控制阀，其余的设施都是埋在地下的，并且仅占用了3m2的空间，可见该系统非常节约空间。而过去水井都必须配置水泵房，每个水泵房都必须带有配电室、泵房以及值班室，其面积一般为250m2，可见非常的占地方。正因为此系统的出现才有效解决了上述各种问题，使得煤矿供水越来越先进化。

(2)技术属性

煤矿自动化供水系统主要的设备有三个，分别为潜水泵、电缆和控制系统。首先，潜水泵。本文使用的潜水泵为200QJ80-66/6，其流量为80m3/h，扬程66米，出水口直径为DN100，电机的功率是22kW，非常适合用在直径超过φ250的井中，该潜水泵应设置在动水位的下面，并且要大于2米。其次，电缆。一般电缆铺设的形式有两个，分别为架空式、埋地式，具体应按照实际情况进行选择，通常会按照电压等级、电机功率、电压降等方面展开筛选，本文使用的电缆为DY-500 3×25+1×16，埋深为1米，在该电缆的下面还铺了一层黄砂，大概15cm，在电缆的上面先使用砖进行覆盖，然后使用黄土实施回填，没有占用耕地任何的面积。最后，控制系统。本文选择了4套普通启动箱与一套自制的自动控制设备，并使用YX-60的电接点压力表以达到稳压供水，然后按照用水量情况，自动改变泵的开启个数，以确保供水管的压力一直处于稳定状态，全面自动切换，不再需要人员守护。

4.电气运行机理及应用效果

(1)电气运行机理

首先，供水系统的运行机理。因为该系统的稳压是0.6MPa，这五台泵的启停都由五只YX-60型的电接点压力表所管控，所以就分别设置出了上下限的压力值，详见表1所示。这五只电接点压力表一直在监测系统的压力，一旦系统的水压超过了上限值，则泵就会停止运行。当系统压力不断下降时，至到小于0.5MPa时，1#泵就会开启，如果系统压力还在持续下降，并小于0.45MPa时，2#泵就会开启，以此类推，其它泵也会与上述原理相同。其次，单台泵的运行机理。其运行机理为：当压力超过此泵电接点压力表的上限时，则KM接触器的电动机就会断电；当压力超过此泵电接点压力表的下限时，KM接触器的吸合电动机就会断电，这样KM-1辅助接点就会进行自保。最后，电接点压力表的运行机理。其内部的弹性元件会受介质影响而推动齿轮传动，通过指针表示出压力的值，然后触动电接点和设备相通，进而给出开关信息，以实现自动控制，此表能够应用在远程信号控制当中，只需设置好上下限的闭锁压力就行。

表1 上下限压力值

(2)应用效果

此系统从使用开始还未出现过毛病，不过因为煤矿施工环境的影响，使得用水极其不稳，所以便对此系统引用了水泵自动切换功能，不仅很大程度的节约了水源，而且还保护了水泵，使煤矿自动化水平越来越高，充分达到了无人值守的程度，既有效节省了人力，又给煤矿企业带来了很大的经济利益，其未来发展趋势极其可观。同时还使煤矿企业全面实现了集中控制，给管理方面带来了很大的帮助，具有很大的使用价值与研究价值。

5.总结

通过上述内容我们可知：自动化供水系统对煤矿供水安全有着很大的影响，所以必须对其进行深入研究，以更加优化供水系统，全面实现自动化、无人值守化的发展模式。