矿山凹陷排水泵站的设计应用

・２４・　露天采矿技术　２００６年第５期　矿山凹陷排水泵站的设计应用　黄小荣　（江西铜业集团公司永平铜矿，江西铅山３３４５０６）　摘　要：矿山进入凹陷开采后，必然面对如何解决排水的问题。永平露天矿结合矿山采掘工作面的实际　情况，设计出组合式浮船泵站，解决了雨季矿山凹陷排水问题，使采区生产得以正常进行。　关键词：露天矿；凹陷开采；排水；组合式浮船泵站　中图分类号：ＴＤ　８２４．Ｃ２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—９８１６（２００６）０５—００２４—０２　（１）组合式浮冉／Ｌ　　：泵站由主船体、４个机翼形船体　附箱组合而成。耐酸泵和水位报警系统安装在主船　２００１年后永平铜矿露天开采采区　作面在＋　体内，组合式浮船可分体运输，解决了每年采矿场降　１３０　ｌｎ以下，进人较深凹陷开采。在＋１３０　Ｉｎ以下的雨　段时移位难的问题。　水和地下水需要利用水泵排到＋Ｉ３０　ｍ标高隧道进　（２）利用组合式浮船泵站自重使泵吸口始终在　人污水库。永平铜矿地处南　，根据当地（铅　ＩＩ县）　水下，启动泵时不需要耐酸真空泵。可随时启动，节　１９８０—１９９９年的气象统计资料表明，降雨量≥５　ｍｍ／ｄ　约了投资（一台耐酸真空泵５～６万元）。　的降雨日平均降雨量为　＝２６．７　ｍｉｌｌ／ｄ。作为正常日　（３）为了使浮船　沉没，设计采用机翼形船体附　降雨量，取迳流系数　＝０．９，凹陷汇水面积４８０　１２０Ｈ１：，　箱成封闭式，４个机翼形船体附箱的排水质量大于　日降雨迳流量１１　５３７　ｍ　，取样水质化验ｐＨ值为３～　组合式浮船泵站装满水的总质量，即使某种原因造　２．５，如此大量的酸性水，如何排出工作面，满足今后　成组合式浮船泵站进水，浮船泵站不会沉没。４个机　１０来年露天生产。所以摆在我矿面前的主要任务是　翼形船体附箱各自独立，如其中某一个漏水，组合式　急需解决凹陷排水问题。选择经济合理，运行可靠，　浮船泵站会倾斜，容易及时发现。主船体内有水位报　适应实际情况的排水方式意义重大，而且迫在眉睫。　警装置，当水位超过：水泵底座，自动报警，及时启动　根据当时经济成本运行情况，矿里决定自行研　手提式潜水泵，排除主船体内积水。４个机翼形船体　究、设计，开展露天矿凹陷排水组合式浮船泵站的研　附箱面积较大，使整台浮船运行平稳。能够在浮船上　制与应用。　做一些检修工作，既安全、又方便。　（４）每年可在储水仓没有积水时组装组合式浮　２设计方案　船、橡胶管、双园柱筒（支撑橡胶管）。当水位逐渐上　排水泵站方案要考虑以下因素：①由于受到采　升组合式浮船、橡胶管、双园柱筒也随着浮起。水位淹　区　作面条件和水泵吸程的限制，因而储水仓不能　过吸水口，可以随时启动水泵，浮船能在高差１２　ｍ　建的太大；②在确保正常排水和保证水泵及其他生　范围内丁作，解决了水位变化大水泵吸水难问题。同　产设备不被水淹没的前提下，要解决暴雨时水上涨　时安装、检修、移动简单方便。　速度较快和水位大幅度的变化时排水需要；③同时　（５）我矿采区台阶高为１２　１１１，把储水仓深设计　要解决每年采矿作业场降段变化时设备移动方便、　为１０　ＩＩ１，容量１．０×１０ｓ　ｍｓ，使组合式浮船始终在水　维修简单、安全、可靠；④要解决浮箱的防腐问题；⑤　仓底部，等待启动，充分用足了水仓的容积，达到储　保证安全、可靠的生产。根据上述要求提出了组合　排平衡，解决了工作面窄小、储水仓小问题，增强了　式浮船泵站方法。　抗暴雨的能力同时提前１年下了１个台阶，节约了　２．１　设计特点　成奉，给采矿作业带来方便。　收稿日期：２００６—０５—２６　（６）组合式浮船采用钢制结构，然后里外和水泵　作者简介：黄小荣（１９６７一），男，江西赣县人，３－程师，　底座涂刷玻璃纤维增强塑料防腐处理，使组合式浮　从事矿山设备技术和管理３－作　船具有钢结构的强度，又达到浸泡在酸性（含铜、硫）　维普资讯 http://www.cqvip.com

重霍固　露天采矿技术　２００６－ｇ＝ｇ　５期　・２５・　水质中化学稳定性好、绝缘好和无渗漏，清洗十分容　易，修补简单、方便、安全、经济合理。该浮船造价是　不锈钢泵船的１／３。　（７）排水系统优化设计。由于按正常年日平均降　雨（　＝４．７ｍｍ／ｄ），或历年雨季日平均降雨量（　＝７．９　ａｒｍ／ｄ），或历年实际降雨日的平均降雨量（　：１０．８　ｍｍ／ｄ）三者中的任何一种降雨量来计算，其降雨量　的值均偏小，南此将造成选择的排水设备太小，出现　淹没Ｈ－，ＩＩＮ过长等问题；若按≥５０　ｍｍ／ｄ的降雨量（气　象部门规定≥５０　ｍｍ／ｄ为暴雨）来计算，则平均每年　仅出现５．５　ｃｉ，这样将使选择的排水能力过大，平时　造成“大马拉小车”现象。为此本设计选择雨季降雨　量≥５．０　ｍｍ／ｄ（气象部门规定≥５．０　ｍｍ／ｄ的降雨量　才会形成迳流）降雨日的平均降雨量（　＝２６．７　ｍｍ／　ｄ）作为选择正常排水设备的控制雨量，取迳流系数　＝０．９，正常降雨迳流量按下述公式计算：　Ｑｚ＝Ｆ×Ｈ×　式中：Ｑ　——正常降雨迳流量，ｍ　／ｄ；　卜汇水面积，ｍ　，Ｆ＝４８０　１２０；　——正常降雨量，ｍ／ｄ，Ｈ＝２６．７×１０　；　一一正常地表迳流系数，　＝０．９。　计算得Ｑ＝１　１　５３７　ｍ　／ｄ。　２．２水泵选择的原则　（１）正常　【作水泵应在２０　ｈ内排除日正常降雨　迳流量与地下涌水量之和，备用水泵的能力应不小于　正常工作水泵能力的５０％。　（２）全部水泵开动时应在７天内排除２０年一遇　连续７天最大暴雨迳流量和地下涌水量之和。　（３）水泵及管道材质按ｐＨ值３左右的酸性矿　坑水考虑。　（４）水泵规格尽可能统一，便于维护管理。　通过计算及各方案比较，最后选用１５０　ＦＢ一９０耐　酸泵４台做浮船泵，作为正常排水使用；１０ＳＡ一６型　水泵２台做半固定泵站，作为２０年一遇连续７天最　大暴雨时使用。　（５）按设计力　案，最大水锤压头出现在１５０　ＦＢ一　９０耐酸泵工作在最大几何高差下突然发生停泵时，　故仅计算该　况。　水锤波传递速度Ⅱ：１　４３５／（１＋ｋｄ／ＥＳ）～＝５３３．５　ｍ／ｓ，　最大水锤压头Ｈ　＝　。　＋ｌ／２Ｈｚ＝２６９Ｉｌｌ。　为了减少最大水锤压头，首先采用了软启动器，　使水泵缓慢启动、停止。启动和停止泵时管内压力逐　渐上升、下降，减小水锤压头的危害，起到保护作用。　其次自行设计了组合式逆止阀（逆止阀和安全阀组　合），当突然事故水管压力大于１．１　Ｍｐａ时，组合式　逆止阀旁边的安全阀自动打开卸荷，使管路压力迅　速下降，解决了囚水锤压头造成的橡胶管破裂。同时　节约了耐酸消锤缓闭止回阀，节约了投资。　（６）橡胶管在排水时，水和橡胶管较重，使组合　式浮船倾斜．水泵不在水平面工作，备件磨损快，采　用双园柱筒（涂刷玻璃纤维增强塑料防腐处理）支　撑，使双园柱筒和水位一同上升和下降，起到平衡的　作用。　２．３移动变电站的建设　采用移动变电站为１０ＳＡ一６型水泵和１５０ＦＢ一９０　耐酸泵提供电源，每年移动控制柜不需安装、调试，　只需整体搬迁即可，经济合理、搬迁方便。　３工业应用　２００１年组合式浮船泵站投入采区排水工程中，　运行表明，各项设计参数均满足生产要求。特别是在　雨季，汇水面积达４８　０１２０　ｍ。，暴雨时使用雨量记录　仪测得，正常降雨迳流量约为１１　５３７ｍ３／ｄ；酸度ｐＨ　值达到２．５～３，连续３天最大暴雨时水位上升约１２ｍ　左右的情况下。２４　ｈ开启１５０　ＦＢ一９０型水泵４台　（水泵流量１９０．８ｍ３／ｈ），并启动１０ＳＡ一６型水泵及时将　水排出，确保矿坑未被水淹，保证了矿山正常生产。　通过几年运行。证明组合式浮船泵站设计合理、　技术先进，排水设施运转正常、可靠。连续７天暴雨　时排水能力足够；水泵品种少、数量少、正常运行台　数少；可根据水位变化，开启水泵。正常降雨量时只　开启浮船水泵，既节约了运行费用，安全性又好，节　约总投资。该泵站可服到露天开采结束。　４结语　凹陷露天矿组合式浮船排水泵站在江铜集团永　平铜矿采矿场已使用５年，设备运行可靠，运行状况　良好，确保了采场的设备和人员的安全；保证了采区　酸性水全部通过污水厂处理后排放，减少污染，保护　了环境。该项目投资少、见效快、节约能源、降低了生　产成本；能提高生产管理水平，减少工人劳动强度，　是用新技术与传统技术相组合，改造现有产业的成　功范例。