顾桥煤矿东区二水平主排水泵房优化设计_吴晓东.pdf

：收稿日期：作者简介：吴晓东（），男，安徽亳州人，硕士，高级工程师，研究方向为煤矿开采及巷道工程设计，：。引用格式：吴晓东，李 翔 顾桥煤矿东区二水平主排水泵房优化设计 煤炭工程，（）：顾桥煤矿东区二水平主排水泵房优化设计吴晓东，李 翔（煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司，安徽 合肥；淮河能源控股集团有限责任公司 顾桥煤矿，安徽 淮南）摘 要：针对主排水水泵房传统设计模式布置复杂、环节多、工期长、后期设备维护等问题，提出采用吸水池代替配水井、配水巷和吸水井的优化方案，设计优化后整个主排水泵房仅由泵房和吸水池组成，并在顾桥煤矿东区二水平主排水泵房应用，相比于传统方案，施工工期减少了约，施工费用降低了 。实践证明，该方案具有布置简单、环节少、功能齐全、工期及施工费用大幅度减少等优点，为煤矿生产创造了较大的经济效益和良好的安全效益。关键词：主排水泵房；吸水池；配水井；配水巷；吸水井 中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，：；井下排水系统是煤矿最重要生产系统之一，主要任务是将煤矿井下涌水排至到地面，在煤矿开采中扮演着非常重要的角色，其布置方式的合理性严重影响着矿井的安全。主排水泵房又是排水系统最重要的环节，其设计方案的优劣对煤矿生产有较大影响。目前，因其工程量在矿井建设中占比少，对其设计优化较之矿井开拓等方面来说思考较少，所以主水泵房设计目前仍采用适应性较广的传统设计模式，整体分为泵房巷道、配水井、配水巷和吸水井，但配水井、配水巷、吸水井空间狭窄，存在施工进度慢、作业环境差等问题，为解决这些难题，本文提出传统设计模式和优化设计两种方案，通过比选，采用优化设计方案，并在顾桥煤矿东区二水平主排水泵房应用，目前水泵房已投入使用，效果良好。工程概况顾桥煤矿划分为中央区、南区和东区，南区和东区均为矿井分区，东区采矿权范围内煤炭资源均处于二水平，东区布置有东进风井和东回风井，辅第卷第期 煤 炭 工 程 ，运及通风等主要独立生产系统，煤炭资源集中运至中央区提升至地面。东区在二水平井底车场设有永久独立的主排水系统，采用接力排水方式排至地面，首先将东区二水平涌水排至中央区 一水平水仓，由此转排至地面；东区面积约 ，可采煤 层 为、煤 层，预 计 正 常 涌 水 量 为 ，最大涌水量为 ，水泵房布置在 煤层顶板砂岩中。主排水泵房设计 设计思路传统模式中主排水泵房环节多、配置复杂，其中配水井、配水巷、吸水井空间狭窄，人员作业环境差，施工难度大，进度慢，后期设备维修及清理难度也比较大，相对的管理及作业风险点也增加；随着煤矿技术和掘进设备、工艺的发展，煤矿生产及掘进机械化、自动化程度显著提高，同时煤矿安全生产也日渐精细化、人员成本日益上升。在此背景下，对传统设计模式进行优化，提出用吸水池代替配水井、配水巷和吸水井，并对两种主排水泵房的设计方案进行比选。设计方案 传统设计模式方案主排水泵房由泵房、吸水井、配水巷、配水井组成。泵房长 ，配水巷（井）平面总长 ，泵房断面净宽 ，净高 ，掘进总体积 ，其中吸水井、配水巷、配水井掘进体积 ，工期约 ，施工费用 万元。泵房布置如图 所示。图 传统设计模式主排水泵房布置（）设计优化方案主排水泵房由泵房和吸水池组成，泵房长 ，断面净宽 ，净高 ，掘进总体积，其中吸水池掘进体积 ，工期约，施工费用 万元。泵房布置如图 所示。图 设计优化后水泵房布置（）方案比选）工程量及工期：相比传统设计模式，优化设计后总掘进工程量增加了 ，但对工期影响较大、施工空间狭窄部分的掘进工程却减少了，减少近，硐室巷道长度减少了 。两方案掘进工程量及施工工期对比见表。在同等施工工艺和投入同等人员下，两方案硐室巷道施工工期接近，而传统设计模式中吸水井、配水巷、配水井施工时，既不能 年第 期 煤 炭 工 程 设计技术 实现掘进机械化，也难以实现运输机械化，尤其是配水巷施工时，出料进料只能通过人力，而优化设计中的吸水池，虽不能实现掘进机械化，但出料进料均能实现机械化，所以相比传统设计模式，优化设计后施工工期减少约 。）经济指标方面：两方案硐室施工费用对比见表。相比于传统设计模式，优化设计方案中材料费和机械费合计增加了 万元，主要是巷道支护材料及锚杆锚索等安装增加的费用，但由于施工工期的减少，其余部分费用支出有所降低，仅人工费一项就减少了 万元，管理费、措施费等其他方面费用均有所减少。相比传统设计模式，优化设计后工程施工总费用减少 万元，共减少，经济效果明显。表 传统设计与优化设计主排水泵房掘进工程量及施工工期对比方案水泵房巷道 配水井 配水巷 吸水井 工程量合计 施工工期 传统设计 约 优化设计 约 优化后增量 表 传统设计与优化设计硐室施工费用对比万元方案人工费材料费机械费管理费措施费税金其他费用费用合计传统设计 优化设计 优化后费用增量 ）功能方面：主排水泵房是井下涌水排水的中转枢纽，可根据井下涌水的变化来调节水泵同时作业的数量，并满足水泵检修或一个水仓清理时的正常排水，传统设计模式方案中由配水井、配水巷、吸水井及配水闸阀配合实现其功能，环节多，配置复杂；优化设计方案中用吸水池代替配水井、配水巷和吸水井，在吸水池布置两道隔墙，并在隔墙中均配水闸阀，实现具备传统设计模式水泵房的全部功能，环节少、配置简单。）设备、管路安装及检修方面：根据顾桥煤矿现有一水平及南区水泵房建设经验，传统设计模式方案中设备、管路安装共需，优化设计方案将吸水池布置在巷道里面，设备及管路安装空间较大，作业速度有所提升，东区二水平主排水泵房设备、管路安装工期实际为。相比传统设计模式，安装时间减少，另外对设备维护及检修也更为有利。综合比较，东区主排水泵房采用优化设计方案。工程应用本文提出的主排水泵房优化设计方案在顾桥煤矿东区进行应用，共安装 台 型矿用多级离心泵（台用作工作、台用作备用、台用作检修），单泵额定排水能力均为 ，配套 型（、）电机。该水泵房于 年 月投入使用，根据矿方进行的监测情况，主排水泵房及设备功能齐全、运行良好、安全可靠性高、检修简便，巷道稳定性良好。结 论）对主排水泵房布置进行优化，采用吸水池代替配水井、配水巷、吸水井，减少环节、配置简单且功能齐全，并降低了劳动人员强度，减少了管理及作业风险点，提高了施工及生产期间的安全性。）相比传统设计模式方案，优化设计方案虽总掘进工程量增加 ，但对工期影响较大、施工空间狭窄部分的掘进工程却减少了 ，施工工期减少约，施工总费用减少 万元。）设计优化方案对设备、管路安装及检修更为有利，安装工期缩短。）优化设计方案增加了主排水泵房巷道断面。当井下涌水量大时，选择的水泵设备能力及尺寸（设备基础及检修通道）会增加，随之泵房巷道断面和施工成本增加，可以通过吸水池与水泵设备重叠布置（即将水泵设备布置在吸水池上方）来缩小主排水泵房巷道断面，降低施工成本。设计技术 煤 炭 工 程 年第 期参考文献：王中亮，刘海泉，王振哄 李楼煤矿矿井抗灾排水系统设计优化 煤炭工程，（）：温星星 基于 的井下水泵房三维建模技术研究及应用 煤炭工程，（）：于功江 大涌水量千米深井主排水系统设计问题探讨 煤炭工程，（）：李树峰 煤矿井下盘区临时排水系统设计探讨 煤炭工程，（）：董小军 水文地质资料对煤矿防治水工作的重要性分析 煤炭工程，（）：魏红磊 吉宁矿采区水泵房与水仓优化设计 煤炭工程，（）：郭文琪 基于物联网的矿井主排水设备状态监测及寿命管理系统的开发 太原：太原理工大学，顾世乾 杭来湾煤矿涌水危险性分析及其防治技术研究 徐州：中国矿业大学，刘 迪，喻振杰，曾尚琦，等 基于 的矿井排水集控系统设计与应用 煤炭工程，（）：李向东 井下中央水泵房自动化排水系统的研究 机械管理开发，（）：呼鹏举 锦界煤矿自动化排水系统设计及应用 煤炭工程，（）：郑立军，李东印，孔祥辉，等 采区排水泵房与水仓通风优化设计 煤炭工程，（）：李德春，冯建华 浅谈东欢坨矿井 水平排水系统设计 煤矿设计，（）：李占山 贵石沟井赵家分区潜水电泵排水系统设计方案 煤炭工程，（）：煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司 淮南矿井（集团）有限责任公司顾桥煤矿安全改建及二水平延深工程初步设计 合肥：煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司，张荣立，何国纬，李 铎，等 采矿工程设计手册 北京：煤炭工业出版社，煤炭工业矿井设计规范 范广建 千米深井中央水泵房围岩控制技术 煤炭工程，（）：杨浩辉 煤矿井下抗灾排水系统布置方式影响因素探讨 煤炭工程，（）：高礼奎 新集二矿增设潜水泵系统设计 煤炭工程，（）：（责任编辑 张宝优）年第 期 煤 炭 工 程 设计技术