摘要：矿山基本生产条件对金属矿山排水系统设计质量有直接关系。当前，矿山排水系统设计注重的是实用性、自动化、节能化的设计方案。对矿山排水系统设计之前，对矿山的水质、水体基本情况要进行了解，然后对排水设备、排水方法及管道的走向等进行合理选择，才能提高排水系统的节能性、环保性、高效性、安全性、智能化及可靠性。
关键词：排水系统；金属矿山；设计；措施
1矿山排水系统设计需考虑的问题
当前在矿山排水系统设计中，也不但将更多的先进设计理念融入其中，但是在智能化的应用中，目前我国矿山排水系统设计还相对欠缺，主要是在排水设施优化、排水方案细化及管道合理布置方面取得的成果较满意。进行矿山排水系统设计，主要是按照矿山井最大用水量、正常涌水量来设计。同时对进入矿井的外来水源及矿山水质方面也要进行考虑，国外在矿山水质考虑中，包含腐蚀指数、悬浮固体及酸碱度等指标。随着技术的不断发展，矿山排水系统设计中，除了要满足《金属非金属矿山安全规程》中相关要求外，还应该对环保、节能、高效、智能等方面考虑。现阶段，国内部分矿山中已经应用了无人值守泵房，具有远程操控、数据采集检测、自动灌泵、早期预警、自动启停、故障分析及视频监控等功能，应用的效果也较为理想。
2排水系统设计
2.1水泵设计
水泵在矿山行业中具有重要作用，水泵种类较多，其中卧式多级离心泵应用最多。该水泵技术比较成熟，可满足各种扬程和水量需求。国内生产该类型水泵的厂家也比较多，主要区别是材质不同，不同材质适用不同水质，同时对水泵的寿命、价格也产生影响。此外，对水泵及配套电机进行选择时，根据实际情况，尽可能选择节能、高效的产品。水泵的日常维护非常重要，由于水泵工作环境比较恶劣，长期在水质侵蚀作用下，水泵会受到破坏，除了改变水泵材质外，加强日常维护保养也非常重要。目前的泵房维护中，平衡盘更换相对频繁，该部件是多级离心泵中重要的一部分，属于易损耗构件，如果水泵启停不规范，对平衡盘的损害非常大，一方面增加了劳动量，另一方面也增加了矿山生产成本。出于这一原因，现阶段，诸多矿山中也采用了自平衡多级离心泵，该泵具有两组对称布置的叶轮转子部件，产生轴向力可相互抵消，不需要平衡盘结构，能够自平衡。与普通离心泵相比，自平衡多级离心泵具有以下优势：①运行效率稳定。普通离心泵因平衡盘磨损频繁，使用效率明显下降，而自平衡泵不需要平衡盘，不存在磨损，对效率几乎不产生影响，所以节能效果较好；②可靠性高。不需要更换平衡盘，启动电流降低，启动稳定性提高；两组叶轮对称布置，泵转子临界转速及刚性提高，降低了密封环与叶轮的磨损；转子部件不会窜动，电机轴承过载、发热等发生概率降低；③应用广泛。平衡盘的取消，提高了流道通过能力，适合含有大颗粒介质的场合应用；④维护成本低。不需要频繁更换平衡盘，由增加了辅助支撑，易损件磨损数量减少，零部件使用寿命雁行，维修次数减少，维修周期延长，设备维护成本降低。当然，与普通多级离心泵相比，自平衡多级离心泵的价格相对较高，这就需要矿山企业在经济性与技术性方面做好研究对比，按照自身实际需求和设备性价比，对水泵类型合理选择。
2.2管道设计
对于矿山排水系统而言，在选择管道材料时，主要考虑排水速度及耐侵蚀性两个方面，在充分考虑这两方面因素的基础上进行选择。通常而言，除采用耐磨内衬对腐蚀防止外，管道内的流速也不应超过3m/s。如果水质不具有腐蚀性，管道材质可选择碳素钢；如果水质有腐蚀性，就需要考虑选择耐磨内存及不锈钢材质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，管道壁厚也是需要重点考虑的因素，压力对管道壁厚产生影响，所以按照水锤附加、最大扬程需求进行合理选择。选择何种管道材料，需要与矿山实际情况结合在一起，对各种因素充分考虑，在最小化投资的基础上实现最大化的使用效率，确保企业经济效益的提高。排水系统设计中，也要敢于对新型材料急性尝试，新型材料通常在降低维修率、延长使用周期等方面具有显著优势。对矿山排水系统设计中，管道布置也至关重要，在管道布置中，要进行实地考察，对布置方案反复研究，如果有必要可以进行建模分析。管道设计方案是否合理，对投资、效率都会产生影响。对于固定式排水泵房来说，必须安装双排管道，确保排水系统安全，尤其是在水有腐蚀性可能或压力超过7MPa时更需要该布置方法，安装双排管道并非浪费行为，两个管道也部分主次。这就解决了目前很多矿山企业留有备用管道，而备用管道也往往在维护检测中被舒适，且管道长时间处于闲置状态，存在资源浪费现象。受水锤及水的自重的影响，对深井井筒内管道进行安装的时候，管道间隔150ms设置垂直管道支撑，分担井筒托梁承受的压力。尽管在使用过程中，温差变化不大，但也有影响，造成管道轴向可能出现伸缩，反复伸缩可造成支架变形，长期存在变形影响，就可能造成安全事故的发生。目前，我国大多数矿山企业采用增多或加强直管支撑的方法，而国外采用套管接头疏导的方法比较多，管道伸缩量可被接头充分吸收，且在高扬程、大流量排水需求中，该管道非常适合。
3金属矿山排水系统设计构想
3.1节能排水方案的选择
对于矿山井下排水而言，具有水源错综复杂、排水量大、涌水量不均匀的特点，所以排水系统面对不确定性因素也比较多，为了满足井下排水需求，排水系统设计也就变得非常复杂。而排水系统中包含的设备中，最主要的就是水泵，具有功率大、设备余量大及耗电量大的特点，井筒、巷道对管路布置有直接影响，往往会导致管道长度的增加，对排水管径有一定的限制，管径变小、管路边长，导致排水的阻力会增大。此外,对于矿井排水来说，其与生产、生活用水存在转换利用的关系。综上所述，对于在排水系统节能方面，发展的潜力还非常大，企业面对的节能降耗任务的实现，对矿山排水节能具有重要的意义。
3.2排水方案优化
矿山排水系统由多个小系统沟通，主要包含中央泵房、采区泵房、地面、生活用水、矿井水处理等系统，对多种系统如何综合排水，需要对多种排水方案进行优化设计：①从安全角度分析，作为一切生产活动的基础；②排水节能方面，排水属于高磨损、高能耗的系统，所以排水方案设计中必须贯彻节能降耗的原则；③从细节方面入手对排水方案进行优化。可利用分级、分质、处理利用、排水与处理配套等排水原则进行排水方案设计，得到最优化的排水方案。
结束语：
金属矿山排水系统设计是否合理，对矿山经济效益、安全生产等诸多方面都会产生直接影响，所以必须要提高设计的质量和有效性，在满足矿山排水需求的基础上，对节能降耗因素充分考虑，确保矿山排水实际需求得到满足的情况下，又能降低能耗、提高运行效率，降低排水系统运维成本，保证矿山企业能够正常生产、安全运行，提高企业经济效益与社会效益。
参考文献：
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论文作者:于海泉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/22
标签：矿山论文; 管道论文; 排水系统论文; 水泵论文; 离心泵论文; 泵房论文; 水质论文; 《基层建设》2017年第36期论文;