硅谷杂志：井下排水系统改造的研究与应用 |
| 2012-12-21 10:48 作者：刘军晓 何国强 杨勇 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网文】据《硅谷》杂志2012年第19期刊文，针对望儿山分矿深部开采涌水量加大的现状，实施对原有排水系统扩容改造的方案，实践表明，对原有排水系统扩容改造是可行的，不仅缩短工期，而且节约大量的生产成本，为其它矿山提供成功经验。
关键词：排水系统改造；可持续发展；系统选型；用电谷段；平段排水
1现状
焦家金矿望儿山分矿现已开拓至-510中段，井下每天的涌水量约为24000m3（每天通过3台泵24小时不间段排水），通过井下-430主水泵房排至地表储水池。分矿的排水系统也就刚刚能满足现有排水的要求，加之分矿井下水的氯离子含量比较大，各部件都有不同程度的磨损和腐蚀。随着分矿生产量的加大，深部-550～-630中段将陆续的投入开拓工程，分矿日涌水量将达到31000m3，排水系统的正常与否直接影响到分矿的正常生产，而分矿现有的排水系统根本满足不了深部继续开拓的要求，因此望儿山分矿排水系统的改造势在必行。
2现有排水系统校核
望儿山分矿-430水泵房现共6台泵（1#、2#、3#、4#、5#为D280-65/84×9型多级离心泵，主要性能参数：流量：280m3/h；扬程：596m；电机型号：Y450-4，800KW，电控柜：GZYQ-1000，电缆：YJLV22-3×120-10和6#为D580-70×10型多级离心泵），主要性能参数：流量：580m3/h，扬程：700米，电机型号：Y560-4，1800KW，电控柜：GZYQ-2000/6-YS，电缆：YJLV22-3×120-10，排水管路为3条直径Φ351×12（内径为327mm）的无缝钢管管路，2用1备，其中1#和6#共用1条排水管路，2#、3#、4#、5#泵用另外2条（可相互转换），现-430井下所有排水泵的总排水量为1980m3/h。
3排水系统改造方案
3.1原则：
达到《金属非金属矿山安全规程》中规定工作水泵在20h内排出一昼夜的正常涌水量。保证分矿正常排水，满足-630深部开拓的要求，保证各用水点的正常供给。
3.2-430储水仓的容量：
《金属非金属矿山安全规程》要求一般矿井主要水仓总容积，应能容纳6-8h的正常涌水量，-430水泵房现有储水仓有效容积为8000m3，但随着深部-630中段工程的开拓，涌水量的加大，需对-430水仓进行扩容，计算如下；
V仓=Q每天/24h×5×1.5=9690m3
式中：
V仓：水仓的容积
Q每天：31000m3
5：峰、尖峰段持续最长时间
1.5：水仓的容积系数
考虑水仓淤泥沉积，水仓清理的不及时等因素，-430排水系统需再建一个3000m3的储水仓，并增加相应的水泵、管路及配电系统。
3.3排水费用
尽量在用电谷段和平段排水。根据用电峰、平、谷时段图来看，尖峰和峰段用电时间段共用2段，持续分别时间为3h和5h，在尖峰和峰段后所对应的平段和谷、平段（谷段8小时、平段2小时）的排水时间分别为6.5h和8h。如以后我矿的排水只在用电的平段和谷段进行，按Q每天=31000m3来计算，则：
第一峰段：Q排1=（6.5h+3h）×（Q每天/24h）/6.5h=1889m3/h
第二峰段：Q排2=（8h+5h）×（Q每天/24h）/8h=2100m3/h
经比较Q排2﹥Q排1，故应按第二峰段的排水量Q﹥≧2100m3/h
以现有水泵达不到要求，需增加新的水泵。
3.4排水管路的管径、条数
已有排水管路的条数和管路内的流量校核计算来看，单纯地增加水泵满足不了排水要求，需按装新的排水管路，要使31000m3的排水量完全在用电平、谷段进行排水必须安装2条φ325的管路、4台排水泵（2用2备）。
4系统选型
4.1水泵定型
选用D系列多级离心泵，此泵特别适用于矿井排水（水位变化大，水质条件差的场合），根据井下-430至地表的排水高度（几何高差为516米），考虑到管路、管件沿程阻力和以后泵的磨损，扬程可略高，初选DF580-70×8型：此泵的流量为580m3/h，扬程为560m，电机功率为1400KW。
4.2流速的计算：
d=
V＝2.27m/s
式中：Q：580m3/h
n：取1台水泵
d：φ325×12的无缝钢管
4.3扬程校核
H＝∆H+Hf+Hi+∆P
H-----------清水扬程（m）
∆H----------几何高差（m）
Hf-----------沿程阻力折算扬程（m）
Hf＝f×（L/d）×V2/2g
f—按《选矿设计手册》p442图8.9-38查取（通常取0.014-0.019）取0.016
L—管路长度（m）
d—管路内径（m）［d以φ325管径，壁厚12来计算］
g—取9.8
如果管路内径不同可分段计算。
Hi----------局部阻力折算扬程（m）
局部阻力包括变径管、弯头、阀门等，许多手册有详细的计算公式，但由于此项在整个扬程所占比例较小，一般凭经验考虑即可，每个弯头考虑0.1米或更少，以17个弯头、8个阀门来计算。
∆P----------泵出口余压折算扬程（m）一般的管道输送中此项为零。
∆H＝430+85＝515m
Hf＝0.016×（950/301×10-3）×2.272/2/9.8＝14m
Hi：以17个弯头、8个阀门来计算
Hi＝（17+8）×0.1＝2.5
H＝515＋14＋2.5＝531.5m
H泵（560m）>H（531.5m）
经校核现需敷设的管路阻力为531.5m，而我们选用的泵的扬程为560m，故此泵选DF580-70×8型扬程符合要求。
5费用估算
序号 工程名称 工程量（m3） 设备费 安装费 总费用（万元）
一 井巷工程
水仓扩容 3000 120
二 水泵 350 350
三 管路 138 138
四 管件、阀门 52 52
概算投资 660
6经济效益分析
项目实施后，取得了显著的社会和经济效益，每年节约600多万的排水费用，仅用一年多点即收回了项目投资。
按每日31000m3涌水量，24小时排水，每小时需排水量为1292m3。如不经过系统改造，无法进行峰平谷调节，则峰段排水需用2台D580和1台D280水泵排水，3台水泵总装机容量为3600KW。每年峰段排水费用=√3×3600×0.9×0.93×8×365=1523.9万元。若经过上述改造，避开峰段，在平、谷段，排水费用=√3×3600×0.9×0.39×8×365=639.1若按电机载荷的70%计算耗电量。
则每年可节约费用=（1523.9-639.1）万元×0.7=619.36万元。投资回收期为：660万元/619.36万元=1.07年。
作者简介“
刘军晓（1979-），男，山东招远人，2006年毕业于东北大学金属矿开采专业，采矿助理工程师。 |
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