关于解决浅井开采水压不足问题的研究

程茂旭

（中煤山西华昱能源有限公司高山煤业，山西 山阴 036900）

关于解决浅井开采水压不足问题的研究

程茂旭

（中煤山西华昱能源有限公司高山煤业，山西 山阴 036900）

随着现代化采掘活动，在采掘过程中大量产生煤尘、岩尘等有危害性粉尘，为此根据煤矿安全要求要防治粉尘危害，除尘降尘非常重要，而除尘降尘用水是最有效的方法，煤矿主要防尘降尘设施有防尘水幕、采掘设备内外喷雾、运输破碎系统及转载点喷雾降尘设施。

除尘降尘；增压；供水

《煤矿安全规程》中对井下水压有严格的要求，采掘机械割煤时必须安设内外喷雾装置，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa，如果内喷雾不能使用时外喷雾压力不得小于4MPa。为此，就要求煤矿主要供水管路中水压达到4MPa。另根据《煤矿井下消防洒水设计规范》要求，井下消防洒水管路静压水压力不宜超过4MPa，这是从消防洒水安全角度出发，保证人身安全。

1 矿井供水方式

矿井开采不论是平硐开采、斜井开采、立井开采等，一般均采用在地面建立蓄水池，铺设管路沿井筒到达井底及工作面，供生产、防尘用水使用。

这种在地面建立蓄水池，蓄满水后靠水面与底及工作之间垂直落差自然压力供水称为静压供水方式。

当煤矿开采垂直深度在200-500米时，静压供水压力约2-5MPa，在这个范围静压供水压力能满足生产需要；当开采垂直深度大于500米时，水的静压力超过5MPa，大于生产用水的要求，此时要在井下供水管路中增加减压装置，防止水压过高冲击生产设备及伤害人员。当煤矿开采垂直深度小于200米时，静压供水压力将小于2MPa，保证不了井下生产防尘用水的要求。

在此我对煤矿开采垂直深度小于200米时，如何保障井下生产用水需求做以下简述。

2 解决浅井供水压力不足的方案

根据《煤矿安全规程》要求井下水压必须达到2MPa以上且不大于4MPa。对于浅井开采垂深小于200米的煤矿，井下供水的压力远达不到规程的要求，为了能保证生产供水的要求，我们必须对井下供水进行人为的增压，采用动压供水方式进行增压。方案如下图

方案说明：在清水蓄水池出水的管路上安设一套增压泵站组合，一台工作一台备用。泵站组要求出水压力大于3MPa，流量50m3/h左右，能够实现自动切换控制。

自动控制要求，蓄水池低水位报警并自动补水，高水位报警并关闭补水，管路超压卸载装置，当不需要增压时，由旁路静压供水。该方案主要在于选择合适的供水泵，只要泵的压力、流量满足要求，可以实现增压供水，保障矿井生产需求。我们选择MD46- 50*6离心泵做增压泵用。该泵流量46m3/h，压力3MPa，该泵结构简单易于安装维护。初期建设可采用人工控制，逐步实现自动化。如果资金满足可一步到位实现自动化控制。为保证供水质量，在泵站进水管路安装过滤器，可安装两道。超压卸载管路返回到蓄水池。旁路阀可采电动控制阀，以实现自动控制。

泵站组细节设计，为了保证泵站能正常的工作一台泵的增压水不至于反回到另一台水泵或旁路管路中，我们在泵的出水口安装一组阀门，包括一个闸阀、一个单向阀（逆止阀）。为保证静压水池的水不直接进入水泵全便于维修水泵，我们在水泵的前级与蓄水池间安装一闸阀，此闸阀安装与过滤器之前也便于清洗过滤器。

过滤器选择提篮式粗过滤器，它能保证一般的过滤要求也不至使泵口吸液口压力增大。

安全阀的卸载，把安全阀的出口由管路引出到蓄水池中，这样超压后，水流直接返回到蓄水池。

自动控制，如果泵站组安装在地面，自动控制采用矿用一般型控制柜，闸阀采用一般型电动控制阀。如果泵站组安装在井下，自动控制系统应采用矿用防爆型控制开关，电动闸阀控制电机采用防爆型电动机。

蓄水池水位控制传感装置，在蓄水池中下部安装一组下水位传感器，当池中水位下降至三分之一或四分之一时，传感器发送信号并启动补水装置给蓄水池中补水。在蓄水池上部安装一组上水位传感器，当水池水即将满时传感器发送信号并停止补水。

旁路供水，在旁路供水管路中在下井侧也应安装一组单向阀（逆止阀），当井下不需要增压供水时，将关闭泵两侧闸阀，打开旁路供水闸阀给井下进行供水。

泵站其它细节，在泵站进出液口安装压力显示器（压力表），高压端安装压力传感器进行超压控制和失压控制。

失压控制：当供水管路出现异常情况，例如管路爆断出现大量失水，些时泵出口压力骤然降低，此时水泵要停止工作，防止蓄水池大量失水。

泵站工作方式，泵站主要采用一主一备方案，当井下用水量突增，一台水泵供水需求不了时，可开两台泵同时供水，备用泵供水只作为应急使用，不可长时间两台泵同时工作。

为保证两台泵均衡工作，供水过程中两台泵可采用一定时间后轮流工作，一工作一检修。

管路、管件参数，由于选择的泵的进出液口均为六寸接口，帮管路、管件均采用与泵配套的六寸接口，压力要求为5MPa，通往井下的主管路均采用六寸设计，管路承压要求5MPa。

3 总结

增压供水是解决浅井开采水压不足的优化方案，他能够完全满足《煤矿安全规程》规定的井下供水压力要求，能够保障生产用水压力。

对于新建矿井可在矿井初步设计中进行规划建设蓄水池、增压泵站组。对于已生产矿井可在矿井合适位置增设蓄水池，或利用废巷道设蓄水池，建增压泵站来满足矿井用水需求。

总之，增压供水是解决浅井开采水压不足问题的唯一方案。

[1]煤矿安全规程[S].

[2]煤矿井下消防洒水设计规范[S].