矿 井 排 水

0 概述

煤矿井下水的来源

煤矿井下的水主要来自大气降水、地表水、含水层水、断层水和老空积水，在使用水砂充填法、水力采煤法开采的矿井中，井下水还包括涌入矿井的一些废水。 煤矿井下水的特点

矿井涌水在井下流动的过程中，溶解了许多矿物质，同时也含有一定数量的煤屑、流砂等杂质。因此，矿井水比重较一般清水大，在水温15℃时为1015～1025kg/m3。矿井涌水含有的杂质很多，其中有悬浮状态的颗粒，容易磨损水泵零件。矿井涌水中还含有游离酸，其含量表明水的酸性强度，酸性越大，对水泵及管路的腐蚀作用就越大。一般按水中pH值来说明酸性程度。

矿井涌水 酸性 0～3 强酸性 4～6 弱酸性 pH值 7、8～10 中性 11～14 弱碱性 物理性质

混浊浓茶色 混浊黄色 微混 清洁透明 当水的pH值<3时，水呈强酸性，对金属腐蚀严重，在排这种水时，必须采用耐酸泵及其它措施，以防治对排水设备和管路的腐蚀。 矿井排水系统

矿井排水系统的建立是煤矿安全生产必备的环节之一，必须符合《煤矿安全规程》（以下称《规程》）规定的要求。多事故大水矿井在加强防治水工作的同时，必须保证《煤矿防治水工作条例》规定的抗灾抢险的排水能力，只有这样，煤矿的安全正常生产才能得以保证，在水量一旦意外有所增大的情况下，才能避免淹井事故的发生，至少能争取时间撤出危险区的工作人员。 1 矿井排水种类

（1）常规排水：事先预计得知矿井正常和最大涌水量后，有充足的时间进行设计和准备的排水。

（2）抗灾排水。大水矿井的突水，水量难以预计，其规律往往是先有一个高峰流量，而长期的稳定流量要小些，只要配合水闸门（墙）的作用，抗信高峰流量，就可保证矿井安全。《煤矿防治水工

作条例》第21条和《规程》第278条规定，有突水危险的矿井，可较常规排水适当扩大泵房能力，或另行增建一定能力的抗灾泵房。 《煤矿防治水工作条例》第21条：水文地质条件复杂或有突水危险的矿井，可根据具体情况，在主泵房内预留安装一定数量的水泵，或另外增加排水能力。

《规程》第278条：有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾强排能力泵房。

（3）抢险保矿和追水复矿排水。这是特殊条件下的排水，往往水量大、时间紧，不具备条件也要创造条件排水。 2矿井排水系统的主要内容及《规程》对其有关规定 水仓

水仓的作用一是贮水，二是沉淀。

水仓容量保证能在一定时间内储存一定的涌水量，以便能有缓冲时间来排除排水系统的一些偶然停运故障。应具备以下功能：

（1）有相应连接又可控制隔离的主、副水仓，便于轮流清理淤泥杂物，保证水仓容量的有效性。主、副水仓的控制隔离设施要有防御失效的措施；

《规程》第280条规定：主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。

新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。

正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓的有效容量可按下式计算：

V=2（Q+3000）

式中 V——主要水仓的有效容量 m3

Q——矿井每小时正常涌水量 m3。

但主要水仓涌水量不得小于4h的正常涌水量 ……

水仓进口处应设置箅子。……水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。

《规程》第281条规定：……水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，，每年雨季前必须清理1次。

（2）有足够的供水泵吸水管（阀）安放且与水仓连接的吸水井。该小井有利于司泵人员经常观察清理其淤泥杂物，它与水仓连接段必须有灵活控制水量的阀门，一旦关闭泵房密闭门，能控制水仓配给水

井的供水量，保证水泵满负荷运转，又不超过其能力，具备一定时段内的抗灾排水能力，不淹泵房；

（3）水仓进水口沉淀池和流量堰口要根据水量大小，有足够的稳流沉淀容积、稳定的隔板和标准的不漏水堰口，便于及时准确测定流量；

（4）应急储水区。矿井有时可能出现短时大流量涌水，远远超过泵房的排水能力，但无长期补给水源，只要避过高峰期，完全可以保证矿井的安全生产。因此，有条件时，应在主泵房附近利用一部分废弃不用的具备隔离条件的井巷或采空区，将凶猛的来水引入其中临时储存，在险情过后逐步排除恢复，这是排水系统的防水措施之一；

（5）与泵房相连的水平大巷临时抢险隔离闸板门。一些矿井为预防突然来水，水仓容量不足或排水能力难以应付，在通向泵房的水平大巷里，间隔一定长度设置闸板门。其功能是利用预先砌筑的井巷规整断面，留出放闸板的槽，旁边放储与槽口相匹配的闸板若干块，一旦意外来水或泥石流，立即放置闸板，节节隔绝泥石流或水流，使大巷成为临时水仓或沉淀池，以保证泵房和井底大门的安全。

典型水泵房、水仓布置方式见附图 泵房

泵房主要是安装水泵和配电设施，所建泵房应满足以下要求： （1）有便于水泵及电机进出的通道。通道内设置合格的密封门，有高于泵房地面7m的进回风安全出口，通向立井筒或斜巷相应的标高点。通过密封门的电缆孔要严格密封，一旦意外来大水，可控制吸水井的放水闸阀，关紧密封门，可实施抗灾排水，确保井底大巷被淹时泵房仍不进水。万一需要撤离抢险人员时，可从安全出口离开泵房；

《规程》第279条规定：主要泵房应至少有2个安全出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高出泵房底板7m以上；另一出口通到井底车场，在此出口通路内，应设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门。

为了水泵安全，泵房的底板标高应高出井筒与井底车场连接处巷道轨面0.5m。

（2）必要时要预留安泵位置和接电开关，一旦需要可突击增加水泵；

（3）泵房内的环形管路及相应的闸阀能有利于充分发挥排水管路和各台水泵的能力，启动和调配水量方便合理；

（4）当同一矿井、同一水平有数个水泵时，其底面标高应尽可能一致，这样便于协同排除该水平的来水，形成统一的排水能力，防止低位泵房被淹，高位泵房还发挥不了排水功能。 排水管道

其管经要与水泵能力相匹配，其趟数要与总设计排水能力相匹配，其壁厚要与相应的扬程相适应。

《规程》第278条第二款规定：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。

排水管和吸水管的直经

水在管道中流动要受到一定阻力，一定量的水流经较粗的管道，所受的阻力较小，耗电低，但管子粗了，投资增加；反之，较细的管子，投资少，但水流受到的阻力增大，电耗增加。综合考虑这两个因素，可以按照经济流速Vp=1.5～2.2m/s来计算排水泵直经dp，吸水管直经dx。

dp=（4QB/3600∏Vp）1/2=18.8 (QB/Vp）1/2（mm） 式中: QB——正常涌水量 m3/h

dx= dp+25（mm）

排水管管排能力的粗略计算可按下式计算：

Q=900D2∏V

式中：Q——管排能力 m3/h D——排水管内经 m

V——排水管内水的流速，一般钢管取2.5～3.0m/s、塑料管取3.0～3.5m/s。 水泵

水泵的选型要依据扬程、排量和匹配的管经及电动机类型、电压等综合分析确定。其台数及排水能力必须符合《规程》的有关规定，满足同时有运转、备用和检修水泵的条件。根据生产实践和防治水需要，一个泵房最合理的水泵选型应该是：潜水泵和卧泵配套使用，经常涌水部分一般由卧泵排除，潜水泵主要排除大水或抢险抗灾使用。这种配套使用的优点是：

（1）大流量的潜水泵平时封存保护不用，大水时才排水抢险，操作人员安全，也不怕淹泵，连排水时也不存在移泵问题；

（2）正常涌水时用卧泵排除，维修管理方便，如管路长度与潜水泵一致时，吨水电耗低；

（3）水仓与配水小井要专门设计，泵房封闭门和配水小井的控水闸阀均可简化；

（4）水仓容量、泵房及配电室规格尺寸均可科学调整，以节约井巷工程为目的。

《规程》第278条第一款规定：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。

水泵经过一段时间运转后，在计算水泵的排水能力时，不应采用水泵额定流量，而应采用实测流量。实际流量一般为额定流量的80%～90%，如曲江井的D160-120×8型水泵，其额定流量为160m3/h，扬程960m，经江西煤矿矿用产品检验中心测定实际流量146.8m3/h，扬程919.6m。 供电系统

供电系统要与水泵供电负荷相匹配，并保证双回路供电，以便一路电源发生故障时，另一路电源能立即供电，保障排水系统的不间断

正常工作。《规程》第278条第三款规定：配电设备应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。

《规程》第442条规定：对井下各水平中央变（配）电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。

……。

本条上述供电经路应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。

……。

《规程》第454条规定：硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。 40kW及以上的电动机，应采用真空磁起动器控制。

供电线路的允许载流量大于所对应的排水泵的定子电流，控制开关的额定电流应略大于供电线路的允许载流量。

P=√3UIcosΦ

式中：P—电机功率 U—额定电压

I—额定电流 cosΦ—功率因子 取0.8 四芯电缆允许的最大载流量

电缆截面: 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120

最大载流量:34 44 63 84 116 143 177 224 273 316 主排水泵双回路供电系统图的绘制（附图）。 联合排水试验

《规程》第281条规定：水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季前，必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水实验，发现问题，及时处理