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。

矿井排水系统

煤矿井下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。煤矿井下排水系统

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。

系统介绍

适用于煤矿井下排水设施的集中监控，实现对水泵机组及其附属设备的自动控制和综合保护，通过控制网络实现多水平排水系统的联合控制，并结合先进的控制思想合理调度设备运行，提高排水效率。

煤矿井下排水系统功能

01 监测功能

实现对水仓水位、水泵轴温、电机轴温、电机定子温度、压力、负压、流量、电机电压、电流、功率、水泵运行效率等参数的实时监测。

02 控制功能

具有灵活多样的控制方式：1、就地控制：此种控制方式下，操作员通过就地箱上的按钮及指示灯完成对执行机构的直接控制，主要用于设备检修维护；2、井下集控：操作员通过触摸屏实现对水泵的半自动控制，控制命令由触摸屏下发至PLC，后者完成整个控制过程；3、远程集控：操作员在地面远程控制终端，通过鼠标电机控制控件，实现对于井下水泵机组的远程控制；4、全自动控制：该控制方式下，用户无需操作，PLC根据水仓水位等参控信息合理调度水泵机组，完成排水。

03 优化策略

根据水仓水位、供电峰谷时段划分等情况，合理调度水泵，节省运行费用。

04 保护功能

设备出现故障时，能自动采取停机等保护措施，并提示故障类型，保护类型包括温度保护、流量保护等多种类型。

05 报警功能

发生故障时能提供声光报警，报警记录可查询。

06 存档功能

能够将现场运行信息存入数据库，以便于随时进行历史数据查询。

07 曲线功能

绘制各水位参数的实时曲线及历史曲线。

08 报表功能

能生成控制参数的日报表、月报表及年报表，报表可打印。同时还具备事件打印功能。

09 管理功能

监控软件具有设备参数、运行、检修和维护的管理功能。