煤矿井下供排水管路系统优化设计研究

随着采掘工艺的机械化，自动化程度的提高，为满足生产安全和防尘的要求，煤矿供水的范围越趋广泛，其主要供水对象归纳起来有：采掘工艺防尘用水、生产用水、消防用水。煤矿排水设计的基本任务是将矿井工业广场及居住区产生的各类生产废水、生活污水及雨水有组织的、符合环境保护要求排入地面水体。煤矿给排水设计与城市给排水设计相比较有许多相似之处但又有其非凡性。一方面生产要大量用水，另一方面煤矿开采又大大破坏地下水资源。在煤矿建设过程中，怎样才能符合市场经济规律，进行商业化、城市化给排水设计；怎样合理利用水资源，保护地面水环境，是煤矿给排水设计工作者必须重视的问题。

1、煤矿井下供排水系统概述

1.1.供水系统。在现有矿井开采方案中，有三种方式：平硐、立井、斜井开采。无论以何种方式开拓，均以主巷道水平为主呈多级分布。此外，即使在同一煤层，储煤位置也可能不同，所以各采区存在不同标高差，同时因水的静压作用，致使当地面向井下供水时，导致供水不足或水压过高。目前，各矿区普遍处理方法为保证标高相对较高采区供水充足，不造成设备高温运作、巷道飘尘污染严重，同时为避免标高低的采区供水水压过高造成的爆管事故，在主巷道设置中央减压处理水泵，将水压降低后再往标高较低采区运送。这种方法确实在一定程度上解决了各采区分水压不均问题，但仍存在一些弊端。 ① 中央减压处理泵需人工严格监管，工人劳动强度大，对人力资源有一定要求。 ② 中央减压处理水泵和运输管道设备的维护、修理将消耗大笔经费支出，对企业经济效益产生很大影响。此外，中央减压处理水泵在运行中消耗电能大，占总资源支出的很大比重。

1. 2、排水系统现状。目前，煤矿井下排水系统由多种设备组成，包括离心式水泵、过滤网、调节闸阀等。井下排水系统是通过沉淀处理用过的工业用水，在处理期间，要确保达到相关标准，达标后排放。主要设备包括：压入式排水泵、吸入式排水泵、压吸并存式排水泵。 ① 压入式排水泵，该设备主要通过压力差工作，不是通过真空泵工作，其在使用中存在诸多安全隐患，同时会受到多种因素的影响，稳定性差，导致水压入泵房和矿区，造成安全事故发生。 ② 与压入式排水泵相比，吸入式排水泵具有更低的工作效率和更高的能耗，这种排水方式有特殊要求，主要是排水的水位低于泵的吸水口，实践中，需启动吸水装置才能使用，此方式存在许多安全隐患。 ③ 压吸并存式排水泵，该装置的总体安全性能相对较高，与前两种排水方法相比，这种方法的综合性能相对较强，但总体成本较大，由于其成本较大，该方法尚未得到广泛推广及应用，所以必须对系统进行改造及优化。

2 煤矿井下通风系统的优化措施

2.1 加强对传感署导及系统性能的重视

第一，要确保煤矿井下通风监控系统自身的完整性，从而使其作用能够得到充分发挥。第二，加强对通风动力设备、控制设备等各项设备性能的重视，一方面需要确保设备的类型可以满足煤矿井下通风系统的应用需求，另一方面还需要确保各项设备的性能都能够满足应用需求，只有这样才能最大程度减少技术和环境对系统在具体运行过程中造成的不良影响，从而使通风系统在煤矿井下的应用目的能够得以实现，从而对煤矿井下的作业环境进行不断优化。在加强对传感器质量的重视，相关作业人员要依据系统的具体需求，选择合理的传感器类型，在确保传感器的性能能够满足系统应用需求的基础上，选择价格更低的传感器，提高经济性，但是，需要相关工作人员注意的是，不得盲目节约成本，采用质量存在问题的传感器，导致通风监控系统作用无法得到发挥。第三，相关作业人员要提升自身的专业能力，不断提高对煤矿井下通风监控系统的认识，以及各项传感器设备性能的认识，从而明确通风监控系统中各项传感器的类型，通过合理的方式，对传感器以及其它各项设备进行改进，提升通风监控系统运行的稳定性。

2.2 水循环应用过程

依据对井下排水系统的改造陈述，通过对不同的井下排水系统的开采方式特点和效果进行分析后可以得出，当前井下排水系统的主要特点是分布较为分散，不能够将各种排水方式的功能和效果进行集中的整合，以此来适应井下排水系统的终极解决方案，并且在应用的过程中，如果不能够有效的针对井下地质情况以及井下开采情况进行有效对应，则可能会对水泵以及各类设备造成更大的压力，产生更大的能源消耗。当采用压力或者吸收式设备的过程中，因为其造价较高的问题使得其优势无法得到发挥，甚至在推广应用的过程中都存在较大的阻力。所以在进行井下供水，排水的过程中，应当以创新的精神对水下排水，供水系统开展优化工作，提升矿井内部的水循环功能，加强水资源的利用率。通过对矿井的废水进行净化和处理，然后转化成生活用水，有效的降低了成本投入。

2.3 完善煤矿井下供排水智能监测系统。

煤矿企业应完善井下供排水智能监测系统，随着信息时代的到来，煤矿企业积极应用信息化技术来辅助工作。由于矿井下工作非常危险，需大量人力资源，因此，建立科学合理的排水监控系统，能在一定程度上减少人力资源的投入。煤矿企业在改造井下时，应注意多使用先进、高科技、远程监测系统，实现排水系统的综合管理，实现系统的多级监控，帮助管道进行供水水压分配管理，查清排水问题及存在的隐患。此外，许多煤矿企业在使用基于西门子 PLC编程软件的各种系统，该系统被广泛使用，建立合理的管网系统模型，真正实现智能化监控，降低人工成本，智能化监控系统能从根本上杜绝人工疏忽造成的不良影响，提高排水系统的稳定性及安全性，充分实现系统的水力平衡。

3 结束语：

通过上文论述，我们对当前煤矿井下供排水系统的短板有了比较全面的了解，并且意识到了煤矿井下供排水系统优化及改造的重要性，因此，当务之急就是针对煤矿井下供排水系统优化及改造进行更加深入、更加广泛的研究探讨，合理确定优化及改造方向，并着眼于多个方面，科学性的分析优化及改造措施，借此实现煤矿开采的安全生产，为井下作业人员的人身和生命安全保驾护航。

参考文献：

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