徐超

【摘 要】近年來，煤礦行業(yè)不斷發(fā)展，隨著開采面積的擴大，涌水量有增無減，采區(qū)疏放水工程面臨嚴峻問題。為提高采區(qū)疏放水工程的排水能力，務必解決采區(qū)底板承壓水生產(chǎn)中存在的疏放水問題，研究采區(qū)疏放水工程排水方法能有效疏放含水層的儲量，也是采區(qū)工作正常進行的有力保證。所以，煤礦企業(yè)加強改造采區(qū)排水系統(tǒng)方案迫在眉睫。

【關鍵詞】采區(qū)；疏放水工程；排水系統(tǒng)；改造方案

開采新能源是煤礦業(yè)的主要任務，但過度開采也會產(chǎn)生負面影響。目前，煤層開采深度和強度呈現(xiàn)上升趨勢，采動應力對工作面的影響尤為深重，比如彎曲下沉、斷裂、垮落現(xiàn)象層出不窮，特別是煤墻側(cè)涌水、老空區(qū)側(cè)涌水等方面常常涌現(xiàn)于工作面上。面對此種不良現(xiàn)狀，如果管理不周，忽視水泵、排水溝和水倉的排水能力，后果將不堪設想，或者直接導致采區(qū)工作面停止生產(chǎn)，甚至威脅人類生命及財產(chǎn)安全。為了提高煤礦企業(yè)的工作質(zhì)量，本文將進一步探討采區(qū)疏放水工程排水系統(tǒng)的改造方案。

1.排水系統(tǒng)改造必要性

1.1解決帶壓開采的問題

從煤礦行業(yè)的生產(chǎn)過程及實際應用來看，大多數(shù)問題都是由排水系統(tǒng)引起的。比如帶壓開采采區(qū)，由于己組煤距底板的灰?guī)r水相當近，要是不及時進行降壓疏水，隨著開采的進度，難免出現(xiàn)帶壓開采，所以需要改造排水系統(tǒng)。

1.2解決采區(qū)接替的難度

在煤礦企業(yè)中，為了實施礦區(qū)域瓦斯的防治措施，急需施工低抽巷，但低抽巷與底板灰?guī)r水之間的距離很近，若不降壓疏水，低抽巷受底板承壓水的威脅將會更大，這種情形將會阻礙瓦斯治理工程的進度。因此，只有改造排水系統(tǒng)，才能解決采區(qū)接替的難度。

1.3確保承壓水正常疏放

在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的時代里，煤礦行業(yè)需要不斷創(chuàng)新，堅持發(fā)展。從當前采區(qū)正常涌水量及疏放水量來看，采區(qū)的排水系統(tǒng)能力已無法滿足煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的根本需求。因此，只有改造排水系統(tǒng)，才能確保承壓水的正常疏放。

2.水系統(tǒng)的改造內(nèi)容

2.1改造泵房排水設備

改造排水系統(tǒng)，首先要改造泵房排水設備。具體地講，由于大部分采區(qū)中部的泵房排水設備陳舊，無法滿足當前采區(qū)排水要求，急需對之加以改造，提高排水系統(tǒng)的能力，從根本上改造泵房排水設備。

2.2變電所需擴容改造

改造排水系統(tǒng)，需要擴容改造采變電所。隨著近年來的排水設備的不斷增加，變電所的相應配電設施也同步增加，而且還增加了一套新型的水泵自動控制系統(tǒng)，所以，采區(qū)中的變電所急需擴容改造。

2.3增加配套井巷工程

改造排水系統(tǒng)，需要增加可以配套的井巷工程，主要是為了滿足設備的擴容。

3.水系統(tǒng)的改造方案

關于采區(qū)疏放水工程排水系統(tǒng)的改造方案的探討，現(xiàn)以-720m排水泵房改造方案為重點進行介紹。-720m排水泵房擔負-720m水平以上區(qū)段和排水任務：正常涌水量時215m3/h，最大涌水量時285m3/h。本文依據(jù)-720m排水泵房必需的排水量、現(xiàn)有排水設備能力和實際管路情況，特制定兩種改造方案，以供參考。

3.1方案一

假設原有3臺150D30×9型水泵，現(xiàn)在可以拆除1臺，然后增選成水泵而提高其排水能力?；趪乐劁P蝕的現(xiàn)有排水管路，需要重新敷設與排水設備相匹配的管路。

3.1.1設計依據(jù)

正常涌水量：Q正常=100m3/h；最大涌水量：Q最大=170m3/h；疏放水量：Q疏放=115m3/h；排水垂高：195m；管路全長：2800m。

3.1.2設備選型

設計當中，新增2臺MD280-65×4型水泵：Q=280m3/h，H=260m；配套YB24002-4型電機：355kW，6kV，1500rpm。經(jīng)過改造，變?yōu)?臺水泵：1臺MD280-65×4型水泵工作，1臺MD280-65×4型水泵備用，2臺150D30×9型水泵檢修。

排水時間驗算：

正常涌水量：T1=100×24/（280-115）=14.5h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（280×2-115）=9.2h<20h。

3.1.3管路選擇

排水管內(nèi)徑：d==0.212m

排水管選擇?245mm無縫鋼管2趟：1趟工作，1趟備用。

排水管路壁厚：δ=0.44cm

排水管路選擇?245×6.5mm。

因此，可以拆除現(xiàn)有兩趟?194×4.5mm排水管路，更換為兩趟?245×6.5mm無縫鋼管。

3.2方案二

假設保留3臺150D30×9型水泵，然后增選水泵，并增加排水能力。由于現(xiàn)有排水管路受到嚴重銹蝕，急需重新敷設與排水設備相匹配的管路。

3.2.1設計依據(jù)

正常涌水量：Q正常=100m3/h；最大涌水量：Q最大=170m3/h；疏放水量：Q疏放=115m3/h；排水垂高：195m；管路全長：2800m。

3.2.2設備選型

經(jīng)最新設計，新增1臺MD155-30×9型水泵：Q=155m3/h，H=270m；配套YB355M-4型電機：185kW，6kV，1486rpm。此時一共有4臺水泵：2臺工作，1臺備用，1臺檢修。

3.2.3管路選擇

方法A（3趟管路）：

排水管內(nèi)徑：d==0.158m

排水管選擇3趟?168mm無縫鋼管，2趟工作，1趟備用。

排水管路壁厚：δ=0.34cm

排水管路選擇?168×5mm。

排水時間驗算：

正常涌水量：T1=100×24/（155×2-115）=12.3h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（155×3-115）=11.7h<20h。

方法B（兩趟管路）：

排水管內(nèi)徑：

兩臺相同型號水泵并聯(lián)1趟管路，流量為：Q=（1.6～1.8）Q

按1.7考慮，Q=264m3/h，d==0.206m

管路壁厚：δ=0.42cm

排水管選擇1趟?219×6mm無縫鋼管為工作管路，1趟?168×5mm無縫鋼管為備用管路。

排水時間驗算：

正常涌水量：T1=100×24/（264-115）=16.1h<20h；

最大涌水量：T2=170×24/（155+264-115）=13.4h<20h。

3.2.4排水系統(tǒng)

結合目前采區(qū)的排水系統(tǒng)現(xiàn)狀，考慮疏放水的水溫比較高，排水管路位于最重要的進風巷中，這將會導致回采工作面的溫度不斷升高，使采區(qū)作業(yè)的環(huán)境驅(qū)于惡化。對于以上兩種方法而言，其排水管路都采用玻璃鋼保護層聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡保溫的形式，進行保溫而改善井下的作業(yè)環(huán)境。

3.3方案比較

3.3.1方案一

優(yōu)點：排水能力高；抗災變性能好；管路趟數(shù)比（方案二）少1趟，對回采工作面的溫度影響較小。

缺點：設備投資大；兩臺150D30×9作為檢修泵，且工作時需要同時運行，從而加大操作和管理強度。

3.3.2方案二

優(yōu)點：設備投資??；泵功能互換性好；操作和管理強度低。

缺點：排水能力低；抗災變性能差；管路趟數(shù)比（方案一）多1趟，對回采工作面的溫度影響較大。

最后，由于礦井的水文地質(zhì)條件比較復雜，再加上礦井生產(chǎn)必須注意安全，設計應推薦（方案一）。

4.結語

綜上所述，本文通過應用工作面及水倉等綜合性排水措施，進一步完善了采區(qū)放水工作面的排水系統(tǒng)，并提出相應的防治措施。經(jīng)過認真探討，實現(xiàn)了解決大涌水工作面正常采煤的基本途徑，為以后的煤礦生產(chǎn)提供安全基礎。除此以外，隨著社會的發(fā)展，未來的采礦業(yè)將會遇到更多難題，想方設法減少采區(qū)疏放水過程中存在的諸多問題，獲得得力措施，最終使疏放水效果更好，將是我們長期關注的討論話題。 [科]

【參考文獻】

[1]宋曉梅，桂和榮，孫家斌，李明好，陳富勇.蘆嶺礦疏放四含水工程設計及效果[J].煤炭科學技術，2003，（12）.

[2]袁向海，楊樹保，張風磊，劉世峰，李春元.涌水綜采工作面排水系統(tǒng)改造實踐[J].煤礦安全，2013，（6）.

[3]蔣耀忠，關進.石槽村煤礦首采工作面疏放水問題及研究[J].神華科技，2011，（5）.