摘要：对某新建矿井主排水系统和某生产中煤矿-430m水平扩排系统进行分析，从泵房硐室高度、排水系统复杂程度和排水管路敷设难度上进行对比，得出了大涌水量矿井的排水系统适合采用双泵运行方式的结论，同时给出了采用双泵共管运行方式时水泵工况点的计算方法。
关键词：双泵共管；排水系统；煤矿
担负着将矿井涌水排至地面的任务，是关系到矿井安全生产的重要系统之一。目前主排水系统主要是采用单泵单管的运行方式，即1台水泵所排出的水通过1趟管路排至地面。单泵单管的运行方式具有系统简单、控制方便等优点，适合小涌水量的矿井。但是当矿井涌水量较大、正常涌水时需开启3台泵以上时，采用单泵单管的运行方式将导致排水管路多、泵房高度较高、井筒内管路布置困难等问题，因此大涌水量矿井排水系统采用双泵共管运行方式是非常必要的。本文通过对鲁新矿井主排水系统和孟加拉国巴拉普库利亚煤矿（以下简称孟巴煤矿）-430m水平扩排系统的设计进行分析，详细介绍了双泵共管技术在新建矿井和生产矿井主排水系统中的。
1双泵共管技术在新建矿井中的应用
鲁新煤矿位于内蒙古锡林郭勒盟乌拉盖管理区境内，设计产量5.0Mt/a，主、副、风井均采用立井单水平开拓。主井井筒净直径准5.0m，副井井筒净直径准7.0m，矿井井口标高+872.5m，井底水平标高+570.0m。矿井在+570.0m水平设主排水泵房，将矿井涌水通过副井井筒直接排至地面，目前矿井正处于建设阶段。（1）主排水系统设计依据矿井正常排水量1840m3/h，最大排水量2760m3/h（排水量均包括矿井地质涌水量、井筒淋水及井下消防洒水、防火灌浆水等）。排水高度308.5m（含地面调节水池高约2m、吸水高度4m），总排水长度约950m。（2）主排水设备选型根据《煤矿安全规程》和GB50215-2015《煤炭工业矿井设计规范》的相关规定：除正在检修的水泵外，应当有工作水泵和备用水泵。工作水泵的能力应在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他涌水），备用水泵的能力应当不小于工作水泵能力的70%。检修水泵的能力应当不小于工作水泵能力的25%。工作和备用水泵的总能力应当能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。根据此矿井涌水量的特点，并结合目前国内矿用水泵的制造及使用情况，设计选用MD720-60×6型矿用多级离心泵8台，正常涌水时4台工作、3台备用、1台检修，最大涌水时6台水泵同时工作，每台水泵配1台1400kW、10kV、1485r/min矿用一般型电机。由于矿井正常涌水量有增大的可能，设计在主排水泵房内预留2台水泵的安装位置。（3）主排水系统运行方式分析鲁新矿井主排水设备选用MD720-60×6型矿用多级离心泵，若采用单泵单管运行方式，则每台水泵需配1趟准377mm×11mm无缝钢管制作的排水管路，矿井最大涌水时需要6台水泵同时工作，因此需要在泵房和井筒内敷设6趟准377mm×11mm无缝钢管管路，每台水泵需配7台DN300的电动闸阀，整个泵房内共56台电动闸阀，且泵房高度将达到8.72m，单泵单管运行方式泵房断面图如图1所示。主排水泵房硐室高度大，施工困难且支护难度大，硐室容易变形，闸阀数量多，控制系统复杂。若采用双泵共管技术，2台MD720-60×6型矿用多级离心泵共用1趟排水管路，则每2台水泵需配1趟准550mm×15mm无缝钢管制作的排水管路，矿井最大涌水时需要6台水泵同时工作，因此需要在泵房和井筒内敷设3趟准550mm×15mm无缝钢管管路，每台水泵仅需配4台DN300的电动闸阀，整个泵房内共32台电动闸阀，泵房高度为7.37m，双泵共管运行方式泵房断面图如图2所示。经过对比可以看出，采用双泵共管技术可将泵房内的管路由6趟减少为3趟，电动闸阀由56台减少为32台，泵房硐室高度可降低1m，大大降低设备和矿建投资，降低支护难度。经技术和经济分析，确定鲁新矿井主排水系统采用双泵共管技术，每2台MD720-60×6型矿用多级离心泵共用1趟准550mm×15mm无缝钢管管路。（4）主排水泵工况点的计算根据所选择的排水管路型号，结合矿井排水系统的特点和排水高度，经计算得到鲁新矿井主排水系统的管网特性曲线方程。管路淤积后管网特性曲线方程厂家提供的MD720-60×6型矿用多级离心泵特性曲线图如图3所示，采用作图法计算水泵的工况点。曲线3和曲线4与曲线1的交点M3和M4即为单台水泵单泵单管运行方式下的工况点。曲线3和曲线4与曲线2的交点M1′和M2′即为2台水泵在双泵共管运行方式下的工况点，以M1′和M2′为端点做平行于横轴的直线，分别交曲线1于点M1和M2，则点M1和M2为并联工作时每台水泵的工况点。由作图法得出水泵的运行工况点如表1所。
2双泵共管技术在生产矿井中的应用
孟巴煤矿产量约1.0Mt/a，主、副、风井均采用立井开拓。矿井三期开采时，由于受上部含水层影响，矿井的正常涌水量和最大涌水量有较大的增加，需要在-430m水平新建扩排泵房。矿井主、副井筒内目前已安装7趟排水管路，没有安装新增排水管路的空间，新建的扩排泵房排水管路只能通过钻孔敷设至地面。（1）扩排泵房排水设备选型依据矿井井口标高+33.6m，泵房底板标高-430.0m。新建扩排泵房承担的矿井正常排水量为2488m3/h，最大排水量为3732m3/h（矿井排水量均包括涌水量和井筒淋水及井下消防洒水、防火灌浆水等）。排水测地高度472m（包括吸水高度及地面水处理附加水头）。（2）主排水设备选型根据此矿井涌水量的特点，并结合该矿井现有排水设备型号和使用情况，在新建扩排泵房内选用MD720-60×9型矿用多级离心泵11台，正常涌水时5台工作、4台备用、2台检修，最大涌水时8台水泵同时工作。每台水泵配1台2000kW、6kV、1485r/min的矿用防爆电机。（3）排水系统运行方式分析孟巴煤矿-430m水平扩排泵房主排水设备选用MD720-60×9型矿用多级离心泵，若采用单泵单管运行方式，则每台水泵需配1趟准377mm×16mm无缝钢管制作的排水管路，矿井最大涌水时，需要8台水泵同时工作，因此需要在地面施工8趟准377mm的钻孔作为排水管通道，每台水泵需配9台DN300的电动闸阀，整个泵房内共99台电动闸阀，且泵房高度将达到10m左右。从地面向井下施工钻孔难度大、成本高，钻孔到底后还需要专门的巷道与钻孔底部连接，矿建工程大，且泵房高度达10m，施工难度大，泵房内电动闸阀数量大，控制系统复杂，故障率高，因此单泵单管的运行方式不可行，需按照双泵共管的运行方式进行设计，同时考虑钻孔施工难度和巷道内安装空间的影响，选用4趟准480mm×18mm无缝钢管制作的排水管路。采用双泵共管技术后，将8个钻孔减少为4个钻孔，泵房高度降低为6.74m，大大减少了矿建工程量，降低了排水管路安装的难度，电动闸阀数量降低为55个，简化了控制系统，减少了排水系统的故障点。
3结语
在大涌水量矿井中，主排水系统采用双泵共管运行方式可有效降低排水泵房硐室高度，简化排水系统，节约管路投资，降低排水管路的安装难度。采用双泵共管运行方式时，水泵的工况点仍可采用作图法得出。应注意的是，双泵共管运行方式下的排水系统有可能出现单泵单管的运行工况，因此在选择电机功率时，应按单泵单管运行方式下的工况点进行电机功率校核。
参考文献：
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作者：徐军 谭龙海 葛号 韩秀林 单位：通用技术集团工程设计有限公司