2024年5月10日发(作者：culture)

浅析煤矿主排水系统存在的问题

1 引言

煤矿生产过程中，井下要涌出一定量的水，加上生产排水，也是相当大。为

保障矿井安全，废水每天都要集中抽排至地面，防止水仓积满再流出。在煤矿机

电设备中，排水设备是用量较多的，耗电量也很大，且大都安装3、4台以上。

因此，正确选用水泵，合理配置系统排水，努力提高系统运行效率，始终保持经

济运行，这对煤矿节能降耗意义非常重大。

2 普遍存在的问题

1）设备运行工况效率低。煤矿排水设备，经过长期的运行，虽然其所用的

主排水泵本身效率较高，但多数运行工况效率却低下，根本没有发挥出高效率的

作用，需要进行不断地调整、维护。

2）排水设备本身效率低。如今仍有不少矿井继续使用GC型、DA型水泵，

而这些泵本身的效率就非常低，加上运行的工况效率再低，可见其能耗浪费还是

相当严重的。有些矿井虽然使用的是较先进的D型泵，但在运转初期的确能保

持较高的效率，经过检修、重新安装后产生了内部泄漏，其扬程特性被恶化，水

力损失加剧，机械损失增大，从而导致了效率的明显降低，体现不出效率高的优

势了。

3）管路系统效率低。许多排水系统设计不合理，致使排水管路挂垢严重，

水的过流断面被减小，排水能力大大降低，并使管路系统的阻力增大，管路效率

大大降低，排水系统效率也相应大幅度下降。

4）水泵运行时间安排不合理。主排水泵是煤矿的大负荷，做好调荷避峰尤

为重要。不少矿井不能按照电力部门划分的不同时段，合理安排运行时段，从而

导致了用电价格的抬高。矿井不能采取合理的避峰措施，就会导致矿井主排水系

统用电多支出电费，直接影响生产成本。

5）井下水仓容积过小的影响。煤矿井下水仓过小，或者由于未设计沉淀池，

就会使淤积严重导致水泵频繁启动，使得电机的负荷加大，最终会使能耗加大。

3 提高运行效率的措施

1）合理调节水泵运行工况点。①可以适当减少叶轮数目。大家知道，分段

式水泵的扬程与叶轮段数成正比。当矿井分段式主排水泵扬程大于实际排高并超

过一级时，则可根据实际运转情况拆级运行。减少叶轮应从排水侧减起，若从吸

水侧减起，则会增加吸水阻力，使临界汽蚀点左移，发生汽蚀。当减少叶轮数目

后，其水泵工况点被左移，节约了扬程量为ΔH，从而提高了经济性。这样也使

水泵的允许吸上真空度增大，并提高了吸水能力。②对余量不足一级扬程的，可

以适量车削叶轮叶片长度。通过削短叶片外缘直径，以减少叶轮圆周速度，降低

扬程，达到调节水泵特性的目的。而根据切削定律可知，在切削后的叶轮直径便

为：D´=D / ，式中：D、D′分别表示叶轮切削前后的直径，H、H′分别表示叶轮

切削前后的扬程。在实际切削时，应减少切削量，根据比转数不同乘一个不大于

1的修正系数。当叶轮切削后，其扬程特性曲线被下移。所以，在管路特性曲线

不变的情况下，工况点左移，那么就会落在工业利用区的合理区段，从而提高了

效率，并增大了水泵的允许吸上真空度。

2）提高水泵自身效率。对老型号、低效泵进行淘汰，选用高效新型水泵，

能显著提高自身的效率。如选用D型泵；提高水泵的检修、安装质量，降低其

容积、水力和机械损失，都是保证水泵长期高效运行的有效措施。同时，还应定

期检查和更换磨损超限的大小口环，以保证与叶轮前后边缘间隙合理；要均匀的

压紧填料盖（以水均匀外滴为准）；在无论配置新叶轮，还是检修安装泵时，都

应该清除叶轮和正反导叶流道内的飞边、毛刺，保持泵腔光洁，以减少阻力。

3）改善管网特性，提高管网效率。①实施多管并联排水。按照煤矿安全规

程规定，排水管路也应有工作的和备用的，这可在正常排水时充分利用备用管路

和不同时使用的工作管路进行多管排水，从而可较大的降低排水阻力，提高管网

效率，节省电能。根据现场的具体情况不同，以及使用的泵型，也可以采用1

泵双管、2泵3管、3泵4管等不同组合方式进行，这样均比单泵单管、2泵1

管的损失大为减少。②及时清除管内的结垢。一般煤矿的排水管路，经过多年的

使用，其管壁都结垢较厚，使得有效断面积逐步减小，严重的可减小一半以上。

显然，这不但增加了管道阻力，而且也减少了排水量，又增加了电耗。及时清除

结垢，也是减少阻力、提高管网效率和节能的一个重要手段。在清理结垢的方法

上，可采用水力清除法、化学清除法结合机械清管法（探水钻加装钢丝刷钻头或

水压棘球），目标都是减小排水阻力，提高效率。③钻孔排水。在排水上，可由

地面往井下钻孔装入管路，减少管路长度，可大幅度降低电耗。

4）做好维修管理，提高综合效率。①制定合理的百米吨水单耗考核指标，

以图实行经济运行。②按照煤矿规程规定，每年也必须及时清理水仓，以除去沉

淀物，增加有效容积，减少泵的开动和水泵的磨损。这样不但可以避免电机频繁

启动，也可以避免杂质流入泵内，降低水泵运转效率，并能减小吸水管路的堵塞，

减小吸水阻力，提高效率。③要合理安排开泵时间，实现经济运行。实现水泵的

经济运行，首先就需要合理安排运行时间，在保证排水安全的情况下，尽力降低

用电费用，即实施用电调荷避峰。

5）改进排水系统设计。①以经济流速设计、布局排水管路。由于管路损失

与流速的平方成正比，所以对于常年运转的水泵，要根据各地的水质、年限、价

格因素等条件，合理的设计经济流速，以图收益最大。②适当减少排水级别。由

于矿井排水设计扬程都留有的富余量较大，加上有的多水平采用多级提升，这样

适量减少级数或一次排至地面，那么总效率就会明显提高。

6）尽量减少井下涌水。矿井下涌水，多来自含水层或地面渗透等，为了减

小矿井排水量，降低排水费用。首先应整修地面的漏水，将河沟、岩石裂缝和塌

陷区等易向井下渗漏的地方堵好。有向井下漏水的地方，可用注浆的方法来堵水

防漏；其次是井下用水尽力就地取材，以节省用电和水资源；地面防尘、空压机

冷却用水、绿化及其它生产用水，应尽量使用地下水，以减小矿井的外排水量。

4 实施综合性水泵系统改造

在矿井主排水方面，可根据矿井排水量的大小，能耗高低问题，从离心水泵、

排水管路等多环节进行综合的实施技术改造。具体集中在以下几个方面：①定期

调整管网特性。定期调整水泵与排水管路的工作特性，使其达到最佳工况点运行。

②不断优化排水管网。通过优化排水系统，充分利用自然水头，采用串联或并联

等排水方法，以减小管路阻力系数，减少水头损失，提高排水效率，节约电能。

③定期調整水泵富裕扬程。通过改变水轮轮叶的直径或水泵段数，以避免水阻大、

水泵气蚀现象发生。④将水泵改为无底阀方式运行。改造水泵为无底阀水泵，可

增加水泵的吸水高度。比如对于200D43-9型水泵，每台可减少功率损失4.61kW，

而每排1吨水就可节约电能0.0131kWh。⑤电机实施磁性槽泥改造。在旧电机上

采用磁性槽泥，填充槽口，对电机进行改造。这样可减少电机的齿谐损耗和空载

损失，避免“大马拉小车”现象，使水泵的电机负荷率达到68%以上，节电效果也

非常显著。

5 结语

煤矿主排水系统是重点耗能设备，且占有矿井用电的比例相当大，需要不断

地进行优化改造，使之能在最佳工况点始终运行，这对于降低排水用电成本至关

重要。

参考文献

[1]白铭声.按耗能最少原则选择排水装置[J].煤炭科学技术，1995.

[2]马存义，等.矿井排水设备选型设计与节能[J].华北矿业高等专科学校学报，

2000，2（4）：7-13.