沙坝煤矿主排水系统改进方案Word文件下载.docx

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一、矿井排水系统现状---------------------------------------4

二、排水系统能力校验---------------------------------------4

1.主排水泵排水能力校验--------------------------------------4

工作水泵能力校验------------------------------------------4

备用排水泵能力校验----------------------------------------5

检修水泵的能力校验----------------------------------------5

④最大涌水量时期的排水能力校验------------------------------5

2.排水高度能力的校检----------------------------------------6

3.排水管道能力的校验----------------------------------------6

三、水仓能力校检--------------------------------------------6

四、电源保证情况--------------------------------------------7

1.柴油发电机负荷的计算和选型--------------------------------8

①沙坝矿井一类负荷统计--------------------------------------8

②柴油发电机型号的选择--------------------------------------8

2.升压变压器的选择------------------------------------------9

3.备用电源方案接线示意图------------------------------------9

五、沙坝煤矿主排水系统改进措施表----------------------------9

一、矿井排水系统现状

沙坝煤矿位于贵州省惠水县断杉镇，矿井设计生产能力为9万吨/年，属低瓦斯，水患较为严重矿井，斜井开拓，二级提升，一级排水；

矿井现配备有D155-67×

5型主排水泵6台，直径为200mm的无缝钢管排水管道2趟，属10KV单回路供电系统，备用电源为一台800KW/10KV高压柴油发电机组，采用单电源两回路高压入井，井下设有中央变电所。

根据沙坝煤矿总工程师梁华文提供的实测数据如下：

矿井正常涌水量为240m³

/h，矿井最大涌水量为340m³

/h；

单趟排水管路长度为650米，排水高度为230米（图纸高程为188m）。

2、排水系统能力校验

1.主排水泵排水能力校验

根据《煤矿安全规程》要求：

煤矿井下排水泵必须有工作、备用和检修的水泵。

工作水泵的能力应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。

备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。

工作水泵和备用水泵的总能力应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。

检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。

工作水泵能力校验

根据公式：

Q工=24Qmin/20

式中Qmin---矿井正常涌水量

代入相关数据计算：

Q工=24×

240/20=288m³

/h，

即工作水泵排水能力必须大于等于288m³

/h。

而沙坝煤矿井下水泵D155-67×

5型水泵单台排水能力为155m³

/h，所以必须2台水泵同时工作，才能满足工作水泵排水能力的需要，即：

2×

155m³

/h=310m³

/h＞288m³

沙坝煤矿现配备有D155-67×

5型主排水泵6台，直径为200mm的无缝钢管排水管道2趟，完全能够满足工作水泵的需要。

备用排水泵能力校验

根据公式计算得：

Q备=70%Q工=70%×

288=201.6m³

/h，而D155-67×

/h，不能满足备用泵的需要，所以必须配备2台D155-67×

5型水泵做备用泵，即2×

155=310m³

/h＞201.6m³

/h，满足备用水泵的要求。

检修水泵的能力校验

根据公式代入计算：

Q检=25%Q工=25%×

288=72m³

/h＞72m³

/h，满足检修水泵的要求。

④最大涌水量时期的排水能力校验

Q大=24Qmax/20

Q大=24×

340/20=408m³

工作水泵排水能力+备用水泵排水能力=620m³

/h﹥Q大=408m³

/h，满足最大排水能力需要。

根据计算，沙坝煤矿必须配备的水泵台数为：

工作水泵为2台，备用水泵为2台，检修水泵为1台，共计5台，而沙坝煤矿井下现有D155-67×

5型主排水泵6台，完全能够满足《煤矿安全规程》要求。

2.排水高度能力的校检

H=1.2（Ht+5.5）=1.2（230+5.5）=282.6m﹤335m，现有水泵扬程满足排水高度要求。

式中：

1.2---系数

Ht---计划排水高度

5.5---吸水高度

335---现有水泵扬程。

3.排水管道能力的校验

根据计算出的最大涌水时期的排水能力（Q大）和现有D155-67×

5型水泵的排水能力，计算排水系统独立工作的水泵台数为：

N=Q大/Q排=408/155≈3台

Q大---最大涌水时期的排水能力

Q排---D155-67×

5型水泵的排水能力

即最大涌水时期至少必须保证3台水泵和3趟独立配套排水管路。

沙坝煤矿现有D155-67×

5型水泵6台满足水泵台数的要求

而沙坝煤矿只有2趟配套排水的独立管道，所以排水管道能力不能满足管道排水的需要，急需新安设配套管路一趟。

注：

如果采用3台水泵，2趟管道联合运行排水，管道阻力将大大增加，排水能力明显下降，局部地方可能出现管道爆裂导致淹井！

三、水仓能力校检

《煤矿安全规程》对煤矿井下水仓的要求：

主要水仓必须有主水仓和副水仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。

新建、扩建矿井或生产矿井正常涌水量在1000m³

/h以下时，主要水仓的有效容积量应能容纳8小时的正常涌水量。

正常涌水量大于1000m³

/h的矿井，主要水仓的有效容积量按《规程》第二百八十条规定计算。

但主要水仓的总有效容量不得小于4小时的矿井正常涌水量。

水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。

主要水仓容积计算：

V有=8Qmin=8×

240=1920m³

即：

（主水仓容积+副水仓容积）必须大于1920m³

，才能满足《规程》要求。

而沙坝煤矿现有水仓有效容量不清楚，根据矿上总工程师梁华文提供的估算依据：

正常涌水量时，如果停2个小时不抽水，就回出现淹没设备现象，为此，估算现有水仓有效容量为：

Q估=2Qmin=2×

240=480m³

。

结合沙坝煤矿现有水仓库情况进行对照检查，以下3个条件都不具备《煤矿安全规程》要：

1.主要水仓的有效容积量不能容纳8小时的正常涌水量（即Q估＜V有）；

2.没有副水仓，无法清理主水仓，导致主水仓有效容积逐渐减小；

3.主水仓有效容量小于4小时的矿井正常涌水量（Q估＜4×

240=960m³

）所以必须尽快扩建现有水仓有效容量，抓紧建设副水仓库，避免淹井事故的发生！

四、电源保证情况

《煤矿安全规程》第四百四十一条规定：

矿井应有两回路电源线路。

当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。

采用单回路供电时，必须有备用电源。

备用电源的容量必须满足通风、排水的要求。

沙坝煤矿目前属10KV单回路供电系统，双回路电源正在建设中，备用电源为一台800KW/10KV高压柴油发电机组，采用单电源两回路高压入井，井下设有中央变电所。

根据矿方2012年对800KW/10KV高压发电机组的使用情况得知：

高压柴油发电机组维护费用较高，且连续使用24小时后出现过缸体发红现象（温度较大）；

网电停电后，为确保矿井排水通风系统正常运行，特建议增加一台备用低压柴油发电机组和一台变压器升压至10KV入井，其负荷容量计算如下：

1.柴油发电机负荷的计算和选型

①沙坝矿井一类负荷统计

沙坝煤矿为斜井提升，低瓦斯矿井，网电停电时，绞车可以停止工作，则一类负荷为：

P一=主水泵+主扇风机

正常涌水时期的一类负荷为：

P一=主水泵+主扇风机=2×

220+2×

30=500KW/660V

最大涌水时期的一类负荷为：

P一=主水泵+主扇风机=3×

30=720KW/660V

②柴油发电机型号的选择

根据经验估算法，柴油发电机组所带负荷不得超过额定功率的85%，对应配置柴油发电机功率如下：

正常涌水时期配备的发电机功率：

Pe=500/85%=588KW/660V匹配的柴油发电机组为600KW/660V。

最大涌水时期配备发电机功率：

Pe=720/85%=847KW/660V匹配的柴油发电机组为900KW/660V。

但综合以下几点因素：

1）、网电停电时，3台水泵联合排水的几率不大；

2）、有800KW/10KV高压柴油发电机组做保障（最大涌水时期网电停电，高压发电机投入使用）；

3）、充分利用天府公司现有发动机组

所以，建议从小凤山煤矿调配600KW/660V发动机组一台。

2.升压变压器的选择

根据正常涌水时期的一类负荷计算：

I=P/（√3Ue*cos∮）=（500×

1000）/（√3×

660×

0.85）

I=514A。

综合以下几点因素：

1）、充分利用天府公司现有发动机组;

2）、有800KW/10KV高压柴油发电机组做保障（最大涌水时期网电停电，低压发电机故障、温度过高，高压发电机投入使用）；

3）、沙坝煤矿为低瓦斯矿井，必要时可以压负荷，只开一级主扇风机；

4）、变压器可短时间内超负荷20%。

所以，建议从小凤山煤矿调配KS11-630/10/0.66变压器（Ie=454.5A）一台。

3.备用电源方案接线示意图（见附件）

5、沙坝煤矿主排水系统改进措施表

贵州天府矿业沙坝煤矿主排水系统改进方案表

序号

现有状况

不足情况

改进方案

费用预算

1

排水系统供电为双回路单电源，自备800KW/10KV高压柴油发电机组一台；

1发电机连续运行故障几率大（温度过高故障停机），无后备发电机做保障，容易导致淹井事故

2高压柴油发电机组维护费用大；

③高压发电机不安全因素居多。

方案：

增加低压柴油发电机组做保障：

600KW/660V发电机组+KS11-630/10/0.66变压器（从小凤山煤矿调）；

网电停电后，原则上尽量使用600KW/660V柴油发电机组发电，出现：

低压发动机温度过高、需要启动3台水泵和风机时才开高压发电机组，高压发电机组做低压发电机组的后备电源。

1．5万元（运输费+吊装费）

2

2趟∮200排水主管道

无法满足最大涌水时期的排水要求，可能导致淹井

增加一趟500米∮200排水主管道，由风井口排出地面，为了符合《规程》，风井井口段建议使用PE管道。

500m×

31.53kg/m÷

1000×

8000元/吨=12.612万元

3

无副水仓，水仓有效容量为480m³

（估算容量）

1没有副水仓,无法清理主水仓；

2水仓容积小于1920m³

，不符合要求；

3主水仓容积小于960m³

，不符合要求

1新建副水仓，保证正常清理水仓需要；

2确保水仓有效容积大于1920m³

；

3确保主水仓有效容积大于960m³

（1920m³

-480m³

）×

300元/m³

=43.2万元