[摘 要]该文叙述了煤矿排水系统几种方案的突出优点和特点，从单水平开采的排水系统和多水平同时开采的排水系统介绍了水泵房、管子道和水仓的设计原则和现场情况要求，总结了煤矿排水系统方案的筛选和确定应遵循的标准。
　　[关键词]煤矿排水系统 水泵房 水仓 管子道
　　中图分类号：TD744 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0122-01
　　在煤矿地下开采过程中，由于地层含水的涌出，雨雪和江河中水的渗透，水砂充填和水力采煤的井下供水，使得大量的水昼夜不停地汇集于井下，矿山排水的任务就是将这些矿水及时排送至地面。所以，保证矿山排水系统和设备的运转的经济性与可靠性，也就是高效率低能耗具有十分重要的意义。
　　煤矿矿井涌水量的大小与煤矿地下水文地质、当地气候条件、地质的特征以及煤矿开采方式等因素有很大的关系，因此，不同地区、不同煤矿的涌水量差别很大，即使是同一个矿井，在不同个季节里，其涌水量也是不同的，一般在多雨季节和融雪季节出现的涌水量最大，此时的涌水量称作最大涌水量，其它季节的涌水量变化不是很大，这时的涌水量为正常涌水量。
　　煤矿矿井的涌水在穿过岩石层和沿坑道流动的过程中，溶解了各种矿物质，所以矿井涌水的密度要屄一般水的密度要大，大约在1015—1025kg/m3之间。因为矿井涌水中悬浮的固体颗粒状物质极易磨损水泵的零件，所以矿水必须经过沉淀池的沉淀和水仓的沉淀之后才能经水泵排出。
　　一、 单水平开采的排水系统
　　1、直接排水系統
　　在竖井单水平进行开采时，可以将全部的矿井涌水聚集于排水系统的水仓中，并使用排水设备即水泵直接排至地面，在斜井单水平进行开采时，排水管可以沿着井筒方向敷设或敷设在专用的钻孔中。直接排水系统具有系统简单，开拓量小，基建的费用低，管理方便等多种优点，它也是我国煤矿矿山排水通常采用的一种简便方案。
　　2、分段排水系统
　　在进行单水平开采时，如果矿井井筒较深，排水所需要的压头超过了水泵可能产生的扬程时，就可以采用可分段排水，这种排水方法共有两种方案，其一是在井筒中部的开拓泵房和水仓，下部泵房的水泵先把矿井涌水排至中间水仓，然后由中间泵房的水泵将水排至地面，其二是只开中间泵房，不开水仓，上下泵房中的水泵按间接串联方式工作。两者比较，前者的优点是上下设备互不影响，可靠性比较高，但开拓的工程量比较大，后者的优点是不开拓中间水仓，但因要求上、下任意两台水泵都能串联工作，从而使管路的布置十分复杂，并且下部的排水设备有可能受到全井深的水头压力，所以，为了保证工作的可靠性，应尽可能地采用前一种方案。
　　二、在多水平同时进行开采的排水系统
　　在两个或多个水平同时进行开采时，各个水平可以分别设置水仓、泵房和排水设备，以便将本水平的水直接排至地面，这种方案的优点是上下设备互不干扰，缺点是设备多，管路多，当上水平的矿井涌水量较小，没有必要单独设置排水设备时，可以将上水平的水下放到下水平，而后由下水平的水泵排至地面，这种方案的优点是只需一套排水设备，缺点是上水平的水下放之后，再进行上提，从而损失了水的位能，增加了电能损耗。
　　在多水平同时进行开采时，也可以采用分段排水，这种方案通常用于具有下山的缓倾斜煤层的矿井中，即将下水层的水用辅助的排水设备转排至上水平的水仓中，然后集中地排至地面，它的缺点是，一旦上水平的排水设备发生故障，不能进行正常排水，那么两个水平都有被淹没的危险。总的来说，无论是单水平开采还是多水平开采，在确定排水系统时都需要进行经济技术以及系统安全可靠和性能的综合比较。
　　1、水泵房
　　主排水设备的泵房一般都要设置在副井井底车场的附近，这样设置的优点是：
　　1、运输大巷的坡度都向车场倾斜，便于车场涌水沿水沟流向水仓；
　　2、有良好的新鲜风流，比较有利于电动机的冷却；延长电动机的寿命。
　　3、运输方便，易于装卸设备。
　　4、排水管较路短，水力的损失较小，同时还能节约管材；
　　5、靠近变电所，使得供电线路缩短，减少供电过程中出现的事故隐患。
　　6、在井底车场将要被淹没时，有利于抢险排水，必要时便于撤出设备。
　　根据同样的原因，辅助排水设备的泵房，应该设在靠近中央下山和下水平的井筒附近。泵房内排水设备的布置，主要取决于水泵和管路的多少，一般是沿泵房的长度方向进行布置水泵，以减少泵房断面。泵房尺寸，主要是根据水泵机组的数量和外形的尺寸而进行确定的。
　　泵房的高度 泵房的高度系指重梁下边至泵房底板间的标高差，一般为2.4—3.5m，其具体的数值依照拆装设备的需要而定，泵房底板应比车场轨面高出0.5m，以防止突然涌水淹没泵房。
　　2、管子道
　　排水管经管子道敷设入井筒，管子道是一个倾斜25°—30°的斜巷，斜巷与井筒相接处有一段2m长的平台，平台较井底车场钢轨轨面高7m，排水管沿管子道壁架设在管墩上，并用管卡进行固定，管子道中间铺轨，轨中间设人行台阶，万一突然涌水淹没了井底车场和运输大巷，管子道还可作为安全出口，必要时可以通行人员和运输设备。
　　3、水仓
　　水仓的形状和普通的运输大巷相同，它的作用是遇到突然断电或排水设备发生故障而停止运行时，受纳停歇期间的矿井涌水，此外还具有减小水流的速度，沉淀矿水中的泥沙，以利于水泵工作的作用。
　　水仓还应该有主仓和副仓，以便于轮换清理，水仓即主仓和副仓的总容量一般按照矿井8h的正常涌水量进行计算，采区水仓的有效容量应该能容纳4h的正常矿井涌水量。水仓的最高水位必须低于泵房地面1—2m，水仓巷道顶应低于水仓入口巷道水沟底的标高，以保证水仓能够容满水。在水砂充填和水力采煤的矿井中，还必须在水仓入口处设置专门的沉淀池，使得含有大量悬浮物质和固体颗粒的矿水，先进行沉淀，然后再流入水仓。
　　规程对主排水系统设备的水泵是有要求的：第一，必须有工作、备用和检修的水泵，其中工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量，（包括填充水和其它用水）。第二，备用水泵的能力，应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵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。第三，检修水泵的能力，应不小于工作水泵能力的25%.水文地质條件复杂或有突水3的矿井，还可根据具体的实际情况，在主要泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另外增设水泵。以保证在水泵能力不够的情况下，进行增容，保证矿井排水安全。
　　4、管材的选择
　　沿竖井敷设的排水管，应选用焊接钢管或无缝钢管，沿斜井敷设的排水管，在一般情况下，当压力小于1*106N/m2时，可选用铸钢管，反之，选用焊接钢管或无缝钢管。吸水管一般应选用无缝钢管。
　　5、管径的计算
　　对于排送一定流量的管路来说，当采用的管径越大，其扬程损失越小，电能损耗越低，但所需要的基建投资就越大，而采用的管径越小，扬程损失就越大，电能损耗就越高，基建投资就越小。所以，在确定管径的大小时，必须综合进行考虑投资和运营两个方面的问题。现在有不少文献给出了不同的最佳计算方法，但目前应用最多也是最为方便的是按经济流速的方法来确定管径。当矿井排水垂直高度小于400m时，可以选用管壁厚度较薄的一种，而井深超过400m时，应该选用管壁厚度较厚的管子。
　　综上所述，煤矿排水系统的水泵房、管子道和水仓一般都要建在井底车场附近。水泵房的尺寸大小要与水泵机组的数量和外形尺寸有关水仓容积的大小必须符合有关规程的要求。所选水泵和管路也必须要满足规程要求，并进行稳定性、汽浊性和经济性的验算，以保证在任何时候都能及时地将矿井涌水排至地面。
　　煤矿排水系统是否安全可靠、是否经济合理直接关系到煤矿的安全生产，所以，在确定排水系统时，应该进行多方案的经济技术的比较，安全性能的比较，以筛选出技术先进，经济合理，安全可靠的最佳方案。