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（平顶山煤业股份一矿，河南 平顶山 467000）

一、研究背景

在煤矿生产过程中，由于开采影响，导致含水层的水不断涌向采掘空间，严重影响了煤矿的安全生产，因此排水系统的合理设计与运用显得尤为重要。在许多煤矿建矿初期，井下泵房的设计显然都必须符合生产设计要求，具备的排水能力符合煤矿生产要求[1]。随着煤矿的开采环境不断的发生变化，原有设计的排水能力显然满足不了生产的要求。因此，国内外许多煤矿企业靠增加水泵数量或者更换大功率水泵等办法来对井下泵房进行改造或升级，以达到提高排水系统的排水能力。尽管有许多方法，但都是结合工作环境实际情况进行改造的，因地制宜，所以还是要结合各单位实际情况进行改造升级[2-6]。特别是针对复杂开采条件下多水平开采的老矿井，排水系统的优化改造升级以及提高工作效率显得尤为重要。某矿三水平中央水泵房（-517水泵房）是目前该矿三水平排水系统的核心部分，排水能力符合安全生产要求。然而，地面的污水处理系统却远远满足不了排水系统的处污要求。并且由于目前国家对环境保护要求越来越严格，地面污水处理厂由于位置的特殊性（地面污水系统位于一个小山坡上）造成地面污水处理系统也无法更改，如果要更改地面污水处理系统将会付出更高的代价。因此该矿迫切需要对三水平排水系统进行改造，既能满足排水处污的能力，又要符合环境保护的要求，确保该矿实现绿色高效的安全生产。

二、三水平排水系统概况

该矿有三个开采水平，二水平标高为-240米，三水平标高为-517米。二水平中央泵房处理二水平所排污水，但是现在二水平基本上已经没有采掘头面，所排污水量较少，采掘头面主要集中在三水平，因此三水平中央泵房压力较大。

三水平中央水泵房（-517水泵房）现安装三台MD300-65×12矿用离心式耐磨水泵(如图1中的1、2、3#泵)，单台水泵流量300m3/h、扬程745.9m，泵站预留一台水泵安装位置（目前该位置被三台高爆开关和操作台占用），沿北二进风井（井口标高+185m）敷设有两趟DN250排水管路至北二工业广场水厂。三水平各采区正常涌水量78m3/h、最大涌水量130m3/h，目前三水平实际涌水量78m3/h，三水平矿井涌水量为1872m3/d。

三、三水平排水系统的方案

结合三水平排水系统的实际情况，我们研究并制定出以下三种可行性方案，以供选择。

（1）方案Ⅰ：改造-517排水系统，拆除一台MD300-65×12水泵，移动高爆开关和操作台，安装两台MD155-67×5（额定排水量155m3/h）水泵），利用井筒的一趟DN250管路排至-240车场。

排水系统改造完成后，-517m水泵房共计安装四台水泵，其中两台MD300-65×12矿用离心式水泵（原来2、3号水泵不变）、增加两台MD155-67×5（或者两台MD155-30×10）矿用离心式水泵，两台MD300-65×12水泵对应井筒一趟DN250管路排至北二地面水处理厂，两台MD155-67×5（或者两台MD155-30×10）水泵对应另外一趟DN250管路排至-240车场。

根据-517水仓水排至-240车场后的排水方式不同，该方案细分为两个方案：

方案Ⅰa：-240井口至-240水仓，全程敷设一趟DN200排水管路，涌水从-517水仓沿管路直接排至-240水仓，排水管路共计2800m。

方案Ⅰb：-240井口至-240水仓,敷设1300m DN200排水管路，然后清淤1500m水沟，水沟净断面不能小于宽×深=400mm×400mm。（该断面排水量约为150m3/h,充满系数取0.75m）

（2）方案Ⅱ：-517排水系统维持不变，在北二水处理厂沉淀池上增设阀门，水厂处理不了的涌水利用原有的DN200管路沿北二进风井井筒排至-240大巷，在大巷进行减压后再排至-240水仓，-240井口至-240水仓全程敷设一趟DN200排水管路，排水管路共计2800m。

（3）方案Ⅲ：改造-517排水系统，不拆除原有MD300-65×12水泵，移动高爆开关和操作台，安装一台MD155-67×5（额定排水量155m3/h）水泵（具体布置见图4），利用井筒的一趟DN250管路排至-240车场，在-240井口安装阀门，可以实现三水平直接往二水平排水，利用二水平排水系统进行排水。同时还可以实现北二工业广场的水厂直接往二水平排水。因此，最后由二水平再往地面进行排水并进行污水处理。

此方案和方案Ⅰ存在同样的两个小方案，是铺设水管还是清挖水沟则根据工程费用和排水性能综合考虑。

四、总结

综合以上分析，我们可以看出方案Ⅲ在工程量和费用上，以及排水系统的稳定性上，都优于前两种方案。特别是选择清挖水沟的办法，我们可以节省更多的费用，并且减少的排水系统的维修工程。该矿人员储备充足，对于清挖水沟所需的人工问题，则需要矿协调一些辅助单位，配合运输一队（该队负责二水平大巷水沟的清挖工程）去清挖-240井口到水仓这段大巷的水沟。

该矿根据我们所定的方案Ⅲ进行了排水系统改造。经过几个月的运行，基本上保证了排水系统的稳定性，并且保证了污水处理能力。

根据该矿三水平排水系统改造方案的研究过程，我们可以得出以下结论：

煤矿排水系统不仅要考虑自身的安全生产，而且要考虑环境保护，做到绿色发展。

排水系统要做好超前设计规划，防止因企业发展，后期不断改造，造成工程费用的叠加和浪费。

排水系统的改造方案，要根据实际情况，选择最优方案，既能保证系统稳定，又要保证节约费用。