关键词：矿山；自动化排水技术；节能减排；应用
1、矿山自动化排水控制系统的结构分析
在对自动化排水系统进行实际应用时，必须在排水前处理耐磨离心泵，通常采用的方法是管道余水射流、水环真空泵射流、管道余水抽空等方式。如果选择射流方式，就必须选择配套的射流管道控制阀门、射流总成、真空管道阀门等部件，将水泵体内的空气抽空，以便后续应用。如果选择水环与之相结就必须选择配套的真空管道控制阀门、水环真空泵和管道控制阀门等。此外在实际运用时，还必须估算真空体积，明确真空泵的型号，以免出现真空泵不匹配的情况发生。
2、矿山自动化排水系统的原理
矿山自动化排水系统是通过以太网来控制输入输出的模块,加入水泵工作中的参数,通过收发器的接受和以太网交换机的控制,来实现自动调节的过程。矿山自动化排水系统的工作方式主要分为三种,分别是:远程手动控制、全自动控制和就地手动控制,在工作的过程中,技术人员可以通过上位机来控制水泵的开始和停止。矿山自动化排水系统的工作原理都是以太网控制实现,通过数据的传输会把参数和采集的数据及时的反馈给调度室的工作人员,这时自动化排水系统处于就地手动控制的状态,通过控制水仓的水位可以实现手动控制的功能,当自动化排水系统处于完全手动的状态时,水位就可以由系统的配置来控制。矿山自动化排水系统通过现代化技术的操作实现了节能减排的目标,并在应用的过程中实现了安全施工的要求,既提高了工作效率,也实现了环保施工的要求,所以我国矿产开发的企业要充分重视自动化排水系统的重要作用,加大对其应用的力度,提高企业的生产水平。
3、矿山自动化排水技术在节能减排中的应用
3.1、科学设计系统
3.1.1、采掘系统设计
采掘工作面设计时必须充分考虑矿井防治水利与弊，回采时排水的安全性、节能性。优先设计为由低至高顺序布置工作面，仰采效果较好，让新采空区出水直接流进老采空区，减少排水，降低电耗。
3.1.2、基础工程建设
（1）水仓设计
中转水仓必须根据巷道长度、坡度、水泵排水能力、涌水量大小综合考虑，一般1000～1500m左右设置一处中转水仓为宜，下坡时可适当延长，上坡坡度较大可适当加密，但不得过密，龙门增加会增加管损，降低系统效率。
巷道条件允许的情况下，中转水仓应设置双水仓周转使用，即一个水仓排水，另一个沉淀清淤，可有效提高水仓沉淀效果，减少管路淤泥堵塞，提高管路效率，提高水泵效率，降低能耗。
（2）水窝设计
巷道小股水流抽排，必须设置水泵小水窝，特别是顺槽巷道、掘进巷道，零星小股水较多，不设水窝，水浅水泵底座高，无法抽排。小水窝最好能存储半小时涌水量，减少水泵频繁起停造成大电流高能耗，降低水泵寿命。
（3）水沟设计
矿井一般巷道的巷边均应设计施工水沟，水沟必须设计在巷道较低一侧，施工混凝土底板时必须水沟一侧略低，便于巷道水自流到水沟内，减少巷道积水。主要大巷的水沟必须调坡，有条件的可全长度巷道整体调整坡度，不具备条件的可分段调整坡度，对于高低起伏较大的巷道，还可以将高处水沟挖深，低处砌筑挡墙修沟，在保障巷壁安全的前提下，最大限度的调整坡度实现水沟自留，减少水泵排水，降低能耗。
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3.1.3、排水系统设计
（1）管路的设计安装
1)排水管路能力设计必须结合采掘工作面的布置方式及采场条件，参考本地区历史降水量及近年降水量;要充分依据地测预测预报正常用水量及最大涌水量。同时要考虑管路淤积增加阻力系数。2)管路流速选择1.5～1.8m/s左右，流速过高管损剧增，系统效率低能耗增加。3)管路安装位置应统筹兼顾两个或多个工作面共用，管路安装在共用巷道内;管路尽可能综合利用，一管多用，压风管、注浆管、供水管均可应急切换为排水管用，增加系统应急能力，减少管路安装。4)管材优先选择PE管类管内壁光滑的管件，PE管具有较高的抗外冲击性，极高的抗内冲击性能，内壁光滑水阻系数小，使用寿命长，耐腐蚀性强，柔韧性好，重量轻，不结垢等优点。
（2）主排水泵选择
应选用高效节能产品，并宜选用耐磨泵;水泵在整个运转期间其工况应位于高效区，效率不低于80%。固定水泵房水泵的控制应优先选用变频控制，既有利于电机的软启动，更有利于电耗的有效降低。
（3）综合循环利用
设计以采空区矸石作为过滤、净化污水的载体，将井下排水直接注入采空区进行初级净化，然后再进行二次处理后供井下及地面生产使用;通过水质保障、清污分离等措施，将未经生产污染的采空区涌水、探放水、顶板淋水收集后集中抽排到地面，供地面生活使用，实现矿井水的综合循环利用。
3.2、排水管路经济运行
1)均衡排水。有计划的均衡排水，杜绝高度集中、突击排水，造成管路排水拥堵，降低了水泵效率，增加了能耗。根据排水系统能力，提前有计划的安排新的掘进、回采工作面疏放水钻孔疏放水，科学合理组织、调控，适量排放水，最大限度的有效利用现有排水系统的能力，减少突击排水、新增管路安装费用。
2)集中排水。应先将顺槽零星小股涌水用小泵抽排到中转水仓，然后集中用较大水泵直接抽排到主管路至中央水泵房或采空区，然后由中央水泵房或采空区再集中抽排到地面或井下管网重复利用。
3)高低压分设系统排水。即扬程相近的水泵可共用管路同时排水，扬程相差较大的水泵严禁共管排水。若条件限制必须共用管路排水，则应分时段排水，即高、低扬程水泵分别分时间段排水，防止扬程高的水泵将扬程低的水泵堵压，低扬程水泵无效或低效运行，造成积水并增加能耗。
4)排水管路的定期检查。矿井水中含有泥等悬浮物以及一些难溶盐类，所以矿井水排放会导致排水管道结垢，增加管道阻力，管道结垢达到一定程度，会大大降低排水管道的排水效率，影响矿井下安全生产，同时增加排水电耗。定期检查管路积淤情况、检查中转水仓积淤情况。管路积淤检查必须分段断开检查，特别是龙门处、低洼处等易积淤的地方要加强检查。根据检查情况定期清淤，严重的必须拆换管路。清淤可采用多种方法，直径200mm以上的管路可采用高压水射流清理技术清淤，利用管道除垢机器人，高压水射流是从20世纪70年代发展起来的新技术，利用高压泵提供的高压水，经高压胶管送至喷头，由喷嘴将高压流速水流转变为低压高流速射流，冲击管壁结垢，利用其冲力作用、磨削作用等使污垢和附着物从管壁脱离。由于人无法深入排水管道并进行清洗作业，所以将机器人技术与高压水射流技术相结合，可高效完成对排水管路的清洗。
总之，随着环境的不断恶化,国家要求企业在发展的过程中要实现可持续发展的标准,节约使用能源,保护生态环境,同时可持续发展的战略目标也可以为企业带来更丰厚的经济利益,所以企业要不断探索可持续发展之路。在矿山开采的过程中,为了节约能源的实现,技术人员要合理的采用自动化控制系统来实现节能减排的生产要求,合理的应用节能减排技术,通过控制水位来提高节能减排的效率,提高矿山开采的水平和效率。
参考文献：
[1]许德敏.浅谈煤矿的排水综合自动化技术[J].科技风,2013(01):126.
[2]卢德明,叶仿拥,徐晋勇,侯原亮.CC-link总线技术在煤矿自动化排水系统中的应用[J].装备制造技术,2012(12):78-80.
论文作者:杜少卿
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：管路论文; 水泵论文; 巷道论文; 采空区论文; 矿山论文; 水沟论文; 扬程论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;