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煤礦井下水的來源

煤礦井下的水主要來自大氣降水、地表水、含水層水、斷層水和老空積水，在使用水砂充填法、水力采煤法開采的礦井中，井下水還包括涌入礦井的一些廢水。

煤礦井下水的特點

礦井涌水在井下流動的過程中，溶解了許多礦物質，同時也含有一定數量的煤屑、流砂等雜質。因此，礦井水比重較一般清水大，在水溫15℃時為1015～1025kg/m3。礦井涌水含有的雜質很多，其中有懸浮狀態的顆粒，容易磨損水泵零件。礦井涌水中還含有游離酸，其含量表明水的酸性強度，酸性越大，對水泵及管路的腐蝕作用就越大。一般按水中pH值來說明酸性程度。

礦井排水系統

煤礦井下排水系統的建立是煤礦安全生產必備的環節之一，必須符合《煤礦安全規程》（以下稱《規程》）規定的要求。多事故大水礦井在加強防治水工作的同時，必須保證《煤礦防治水工作條例》規定的抗災搶險的排水能力，只有這樣，煤礦的安全正常生產才能得以保證，在水量一旦意外有所增大的情況下，才能避免淹井事故的發生，至少能爭取時間撤出危險區的工作人員。煤礦井下排水系統

泵房

泵房主要是安裝水泵和配電設施，所建泵房應滿足以下要求：

（1）有便于水泵及電機進出的通道。通道內設置合格的密封門，有高于泵房地面7m的進回風安全出口，通向立井筒或斜巷相應的標高點。通過密封門的電纜孔要嚴格密封，一旦意外來大水，可控制吸水井的放水閘閥，關緊密封門，可實施抗災排水，確保井底大巷被淹時泵房仍不進水。萬一需要撤離搶險人員時，可從安全出口離開泵房；

《規程》第279條規定：主要泵房應至少有2個安全出口，一個出口用斜巷通到井筒，并應高出泵房底板7m以上；另一出口通到井底車場，在此出口通路內，應設置易于關閉的既能防水又能防火的密閉門。泵房和水倉的連接通道，應設置可靠的控制閘門。

為了水泵安全，泵房的底板標高應高出井筒與井底車場連接處巷道軌面0.5m。

（2）必要時要預留安泵位置和接電開關，一旦需要可突擊增加水泵；

（3）泵房內的環形管路及相應的閘閥能有利于充分發揮排水管路和各臺水泵的能力，啟動和調配水量方便合理；

（4）當同一礦井、同一水平有數個水泵時，其底面標高應盡可能一致，這樣便于協同排除該水平的來水，形成統一的排水能力，防止低位泵房被淹，高位泵房還發揮不了排水功能。

排水管道

其管經要與水泵能力相匹配，其趟數要與總設計排水能力相匹配，其壁厚要與相應的揚程相適應。

《規程》第278條第二款規定：必須有工作和備用的水管。工作水管的能力應能配合工作水泵在20h內排出礦井24h的正常涌水量。工作和備用水管的總能力，應能配合工作和備用水泵在20h內排出礦井24h的最大涌水量。

排水管和吸水管的直經

水在管道中流動要受到一定阻力，一定量的水流經較粗的管道，所受的阻力較小，耗電低，但管子粗了，投資增加；反之，較細的管子，投資少，但水流受到的阻力增大，電耗增加。綜合考慮這兩個因素，可以按照經濟流速Vp=1.5～2.2m/s來計算排水泵直經dp，吸水管直經dx。

dp=（4QB/3600∏Vp）1/2=18.8 (QB/Vp）1/2（mm）

式中: QB——正常涌水量 m3/h

dx= dp+25（mm）

排水管管排能力的粗略計算可按下式計算：

Q=900D2∏V

式中：Q——管排能力 m3/h

      D——排水管內經 m

      V——排水管內水的流速，一般鋼管取2.5～3.0m/s、塑料管取3.0～3.5m/s。

水泵

水泵的選型要依據揚程、排量和匹配的管經及電動機類型、電壓等綜合分析確定。其臺數及排水能力必須符合《規程》的有關規定，滿足同時有運轉、備用和檢修水泵的條件。根據生產實踐和防治水需要，一個泵房最合理的水泵選型應該是：潛水泵和臥泵配套使用，經常涌水部分一般由臥泵排除，潛水泵主要排除大水或搶險抗災使用。這種配套使用的優點是：

（1）大流量的潛水泵平時封存保護不用，大水時才排水搶險，操作人員安全，也不怕淹泵，連排水時也不存在移泵問題；

（2）正常涌水時用臥泵排除，維修管理方便，如管路長度與潛水泵一致時，噸水電耗低；

（3）水倉與配水小井要專門設計，泵房封閉門和配水小井的控水閘閥均可簡化；

（4）水倉容量、泵房及配電室規格尺寸均可科學調整，以節約井巷工程為目的。

《規程》第278條第一款規定：必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力，應能在20h內排出礦井24h的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。備用水泵的能力應不小于工作水泵能力的70%。工作和備用水泵的總能力，應能在20h內排出礦井24h的最大涌水量。檢修泵的能力應不小于工作水泵能力的25%。水文地質條件復雜的礦井，可在主泵房內預留安裝一定數量水泵的位置。

水泵經過一段時間運轉后，在計算水泵的排水能力時，不應采用水泵額定流量，而應采用實測流量。實際流量一般為額定流量的80%～90%，如曲江井的D160-120×8型水泵，其額定流量為160m3/h，揚程960m，經江西煤礦礦用產品檢驗中心測定實際流量146.8m3/h，揚程919.6m。

系統介紹

適用于煤礦井下排水設施的集中監控，實現對水泵機組及其附屬設備的自動控制和綜合保護，通過控制網絡實現多水平排水系統的聯合控制，并結合先進的控制思想合理調度設備運行，提高排水效率。

煤礦井下排水系統功能

01 監測功能

實現對水倉水位、水泵軸溫、電機軸溫、電機定子溫度、壓力、負壓、流量、電機電壓、電流、功率、水泵運行效率等參數的實時監測。

02 控制功能

具有靈活多樣的控制方式：1、就地控制：此種控制方式下，操作員通過就地箱上的按鈕及指示燈完成對執行機構的直接控制，主要用于設備檢修維護；2、井下集控：操作員通過觸摸屏實現對水泵的半自動控制，控制命令由觸摸屏下發至PLC，后者完成整個控制過程；3、遠程集控：操作員在地面遠程控制終端，通過鼠標電機控制控件，實現對于井下水泵機組的遠程控制；4、全自動控制：該控制方式下，用戶無需操作，PLC根據水倉水位等參控信息合理調度水泵機組，完成排水。

03 優化策略

根據水倉水位、供電峰谷時段劃分等情況，合理調度水泵，節省運行費用。

04 保護功能

設備出現故障時，能自動采取停機等保護措施，并提示故障類型，保護類型包括溫度保護、流量保護等多種類型。

05 報警功能

發生故障時能提供聲光報警，報警記錄可查詢。

06 存檔功能

能夠將現場運行信息存入數據庫，以便于隨時進行歷史數據查詢。

07 曲線功能

繪制各水位參數的實時曲線及歷史曲線。

08 報表功能

能生成控制參數的日報表、月報表及年報表，報表可打印。同時還具備事件打印功能。

09 管理功能

監控軟件具有設備參數、運行、檢修和維護的管理功能。