煤主排水系统优化方案研究

华泓公司出于安全考虑，通过比较四个优化方案对原张家沟矿的主排水系统进行改造。最终选取方案四，从9+10号煤水平向2号煤中央水仓施工32.5m钻孔，利用其高差压力实现了2号煤中央水仓的积水自流至华泓公司中央水仓进行排水，经济效益显著。

关键词：排水系统;优化;方案

1工程概况

华泓煤业公司技改一期工程于2013年10月份完工，原张家沟矿两个斜井井筒并联后作为矿井的回风井筒，其原来处于进风流的中央水仓排水系统即处于整个矿井的回风流中。随着采区的延伸，该主排水系统一直承担着52～213m3/d的2号煤水平排水任务。形成了矿井总回风巷中存在有水泵等电器设备的重大隐患,不能消除，极有可能形成瓦斯事故。此外还有以下几条蔽端：排水员工为单人独岗作业，又处于偏远地区，有可能出现伤病等不可预知突发事故，极不安全[1]；水泵等机电设备设在回风流中，必须安装甲烷传感器并实现甲烷电闭锁，然而，水泵、开关、管路、线缆、传感器、电话等设备多、环节多，维护困难[2]。从经济原因考虑，适逢煤炭市场疲软，造成成本倒挂，煤矿度日维艰，大力提倡减人提效，千方百计通过环节改造来降低成本，以度过“漫长寒冬”。基于以上原因，公司经营层多次召开研讨会，决心对2号煤主排水系统进行改造优化。

2优化方案的确定

1）方案一。保持原来张家沟矿排水系统不变，仍然利用原有3台水泵、开关、电缆、管路，新增3台馈电开关实现瓦斯电闭锁，安排专人排水至原张家沟矿地面静压水池。2）方案二。保持原来张家沟矿排水系统不变，利用原有3台水泵、开关、电缆、管路，新增3台馈电开关实现瓦斯电闭锁，增加设施实现无人值守自动排水功能[3]，水仓满至一定水位后自动开启排水泵排水至原张家沟矿地面静压水池。3）方案三。取消排水泵，从张家沟中央水仓位置开始，以一定高差顺着北集中回风巷敷设一敞水管约500m，先敷至连接2号煤水平和9+10号煤水平的回风暗斜井上口，再沿着回风暗斜井一直铺至9+10号煤水平主排水管路。利用其管路高差压力实现自动排水功能至中央水仓。

4）方案四。取消排水泵，精确测量张家沟矿中央水仓最低点方位，然后在回风暗斜井井筒（连接2号煤水平和9+10号煤水平）的最佳位置定向向张家沟矿主水仓施工直径Φ75mm的放水孔一个，实现其水仓积水通过放水孔和约100m水管，自然流至9+10号煤水平主排水管路，利用其高差压力一直排至华泓公司中央水仓。不连人工安装费用，列表比较其一次性设备投入价格，以及比较其一年中的运行费用，见表1—表4。四种方案的初期投入方案四＜方案三＜方案一＜方案二；四种方案一年运行费用方案四＜方案三＜方案二＜方案一;安全的可靠性比较方案四＞方案三＞方案二＞方案一；系统的简单性比较方案四＞方案三＞方案二＞方案一。

研究得出方案一设备投资最大、系统复杂、管理难度大，并且不安全、不经济；方案四初期投资最省，直接成本不超万元，系统简单实用，安全放心，遂最终决定采用第四种方案。精确测量并计算水仓最低点与开钻点坐标。水仓最低点坐标：X=3951740.647，Y=37587121.044，H=893.075。在回风暗斜井Z28测点以北73.2m开钻，开钻点坐标：X=3951752.464，Y=37587130.828，H=864.300。2013年10月15日，使用ZYJ-680/200型岩石钻机、Φ53mm合金钻打孔，以方位角219°45′6″，倾角62°，探32.5m，成功钻透至张家沟矿中央水仓，后用Φ75mm合金钻扩孔。具体施工见图1、图2。

3排水系统优化后的经济效益

一个长32.5m的钻孔解决了整个张家沟矿中央水仓的排水问题。张家沟矿中央水仓无需进行设备更新及配备岗位工，积水自流至下水平，节省了人力、物力。原有水泵、管路、线缆、开关均可复用到他处。张家沟矿中央水仓自流排水，回风流中没有电器设备，安全可靠，并保证了无人则安。张家沟矿中央水仓运行无需消耗电力，节能环保[2-3]。改造后，张家沟矿中央水仓保持正常使用，作为2号煤排水系统的一个中转站，安全可靠，彻底解决并消除了的重大隐患。并省去大量的人力、物力，运行维护几乎为零成本。实施方案四后，与方案一相比，不连人工费用初期投资节省成本达20.79万元，后期每年运行成本可节省16.74万元，目前该方案已成功运行四年，创造直接经济效益达87.75万元。华泓公司可采年份尚有5年，到矿井结束后该方案总体将创造经济效益171.45万元。

4结语

实施该方案后，华泓公司不断加强2号煤水仓管理，先后修建了水仓沉淀池，实现了2号煤所有积水先沉淀再进入水仓，另外在放水孔口加设过滤装置，有效防止排水管路堵塞。目前，2号煤主排水系统运行正常，获得了极高的经济效益。该项目可以供其他类似的矿井排水系统优化提供参考。