改扩建矿井排水系统改造设计

矿井改扩建后涌水量增大，原有排水系统不能满足矿井排水需求，需要对现有排水系统进行改造，同时根据《煤矿防治水规定》和《煤矿安全规程》的要求，需新增潜水泵排水系统。设计既要考虑改扩建后实际排水需求，也要顾及原系统矿建、既有设备、管路的利用情况，本项目的设计方法可以为其他同类项目的建设提供相关借鉴经验。

引言

本矿井在+1290m水平井底车场设置有主排水泵房，安装有3台MD155－67×7型水泵，每台水泵配YB2型2极、10kV、355kW矿用防爆电动机，排水管路为2排D219×7无缝钢管，管路沿副斜井敷设，将井下涌水排至地面+1709m水平，排水总垂高429m。改扩建后矿井正常涌水量为200m3/h，最大涌水量为240m3/h，改扩建后原安装的3台水泵及配套的排水管路已不能满足矿井排水要求，需重新设计矿井主排水系统。本次改扩建增加21采区，设计在21采区下部+1200m水平设采区排水泵房，排水管路沿21采区运输下山敷设，将采区涌水排至+1350m水平运输大巷后沿回风上山敷设至井底+1290m水平主排水泵房水仓，通过主排水泵房排至地面。

1主排水设备方案比选

根据改扩建后矿井涌水量和所需排水高度及排水管路总长度，经优化计算，选出了适合本矿井的排水设备方案3个，其技术经济参数如表1所示.从表1中可以看出，方案3所选排水系统设备，水泵运行工况效率较低，年电耗高，基建投资大，年综合营运费用也较高，故设计不予推荐；方案2所选排水系统设备，电动机容量较小，水泵台数多，虽然年电耗低，投资低，但主排水泵房改造时间需加长，矿建施工不方便，故设计也不予推荐；方案1投资略高于方案2但泵房改造相对于方案2简单，所以设计推荐方案1作为本矿井主排水系统设备方案，方案1保留已安装的2排DN200排水管路同时新增1排DN250排水管路。

2主排水推荐方案选型计算

根据主排水设备方案比选结果，本矿井+1290m水平主排水泵房设备选用3台MD280-65×7(P)型矿用耐磨离心式水泵,水泵采用自平衡型结构，每台水泵配1台YB2系列4极、10kV、630kW矿用隔爆型电动机。正常涌水期1台工作，1台备用，1台检修，最大涌水期2台工作。结合水泵流量特性曲线，矿井主排水设备运行工况如表2所示。本矿井主排水管路利用已有的2排D219×7无缝钢管，新增1排D273×10无缝钢管，管路分段选择壁厚。排水管路由+1290m水平主排水泵房→管子道→副斜井井筒敷设至地面。正常涌水期1泵2管（2排DN200）或1泵1管（1排DN250）运行，最大涌水期2泵3管运行。在矿井正常涌水期和最大涌水期的日排水时间均小于20h，设备排水能力满足要求。

主排水泵房附属设备设计选用MZ941H-64型矿用隔爆电动闸阀，实现水泵房自动化控制；为了节约能源，设计选用ZPB-G型高压气液两用射流装置，使水泵实现无底阀运行，井下洒水或压气管路作为射流泵能源；配置PZI-500型配水闸阀，配水闸阀直径按照现行《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》第4.4.8条的规定计算选取。为了减小水锤对排水系统的危害，设计选用JD745X-64-C型多功能水泵控制阀，其压力等级大于水泵零流量时的压力值，具有截止、止回、消除水锤等功能。

3采区排水设备选型

根据采区排水流量及排水高度，本采区排水设备选用3台MD280-65×3（P）型矿用耐磨离心式水泵，水泵采用自平衡型结构，每台水泵配1台YB2型、4极、10kV、280kW隔爆电动机。正常涌水期1台工作，1台备用，1台检修，最大涌水期2台工作。排水管路选用2排D273×7焊接钢管，正常涌水期1趟工作，1排备用，最大涌水期2趟工作。排水管路由+1200m水平主排水泵房→21采区运输下山→+1350水平运输石门→回风上山及联络巷敷设至+1290m水平主排水泵房水仓。

4抗灾排水设备选型

根据本矿井的实际情况，设计在主排水泵房附近设置潜水电泵排水系统。潜水电泵设置在+1290m水平主排水泵房水仓附近，设备选用1台BQ275-498/13-630/W-S型潜水泵，配1台4极、10kV、630kW隔爆潜水电机，排水管路选用1排D273×10无缝钢管。

5结语

改扩建矿井排水系统改造既要考虑新增实际排水需求，又要顾及原系统矿建、既有设备、管路的利用情况，本矿井设计改造后的排水系统只需将原有泵房设备基础改造，新增1排排水管路即可满足涌水量增大后的排水需求，降低了矿建投资；考虑采区排水泵房设备可以与主排水泵房设备统一备品备件，采取排水设备在型号上尽量与主排水设备统一。本项目的设计方法可以为其他同类项目的建设提供相关借鉴经验。

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