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【摘要】随着金属矿山开发的进行, 矿井排水量越来越大, 矿山排水节能问题也得到了重视。矿山排水量大，耗电量大，水泵功率大，水源面广层多，排水系统复杂，涌水量不均衡，变化量大，排水设备余量大，上述这些原因，为矿山排水节能提供了不少选择。本文阐述了矿山排水节能的意义和当前矿井排水系统存在的问题，提出了提高排水系统效率为主的各种排水节能措施，希望这些措施可以推广到矿山排水应用中。
【关键词】矿山；排水；节能
中图分类号： S276 文献标识码： A 文章编号：
引言
目前,矿山的排水效率很低,达不到经济运行的标准,节能潜力还是比较大。冶金地下矿山固定设备耗能占采矿总耗能的80％左右，由于通风、排水、压气和提升系统设备的重要性和可靠性直接影响安全生产，因此，节能改造应遵循安全、可靠、经济，先进和可行的原则进行。排水系统是生产的主要耗能设备, 是矿山安全生产的关键环节,排水系统的电耗一般占生产电耗的27%,涌水量大的电耗率可高达60%,我国每年排出22 亿m3 矿井水，相当于100 个十三陵水库的蓄水量。所以,对排水系统的节能是十分必要的。为保证社会及经济的可持续发展，节能降耗成为时代重要课题， 矿山排水节能方法多、效益显著，企业必须十分重视。所以在金属矿山排水节能中就需要控制矿井的水源和涌水量，选择泵的最佳工况运行，采用合理的排水优化方案，并在运行中加强管理。在节能降耗为企业法定艰巨任务的今天，研究和处理好矿山排水节能意义重大，具有巨大的技术价值、经济价值、社会价值。
一、当前矿山排水系统存在的问题
1、设备运行工况效率低
有一些矿井所用的排水泵设备本身效率比较高，但设备运行工况效率比较低，完全没有发挥出设备的高效率。
2、排水设备自身效率低
但是现在依然有一些矿山依然使用如DA型、GC 型一类的水泵。这些泵效率低，工况效率差。虽然有些金属矿山使用的是先进的D型泵，在运转初期还可以保持较高的效率，但是经过检修安装后就会产生内部泄漏，机械损失增大，水力损失加剧，这就会导致效率明显降低。
3、设计未考虑富余
排水系统由设计根据当地水文地质报告设计，涌水量大时原有排水设备无法满足排水需求，造成排水系统频繁改造，增加经济成本。
4、管路效率低
排水系统设计不合理，排水能力降低，水的过流断面减小，排水管路挂垢严重，管路效率就会降低，这样就会严重的影响排水系统效率。
5、水泵运行时间安排不合理
电力部门按照不同时段，规定了用电的平、峰、谷、尖不同时段的用电价，矿井如果不采取措施避峰，导致水泵运行时间安排不合理，就会导致矿井每年排水系统的用电多。
二、排水系统运行效率分析
排水系统运行效率主要取决于水泵管路和水泵的运行效率的特性。管路决定了水泵的流量、扬程等参数,排水管路设计、安装不合理。导致整个排水系统的运行效率降低。水泵检修不及时、性能降低。水泵的容积效率降低,平衡盘磨损,闸阀关闭不严产生串水、漏水现象,都会使水泵效率降低。
三、排水节能措施
实践证明，矿山排水系统是主要用电设备，其消耗量在金属矿山中占有相当的比例，所以就需要控制矿井的水源和涌水量，根据矿井的水源、水量、水质确定排水系统，减少管路的损耗，更换旧的排水系统，定期检查和维修，选择泵的最佳工况运行，提高排水系统运行效率，采用合理的排水优化方案，并在运行中加强管理，对提高排水经济性的是有效的，应切实加以重视，另外还要进行无功补偿减少用电损失。
1、控制矿井的水源和涌水量
矿井节能排水的关键是减少矿井的涌水量。可以通过减少少地表水向井下渗漏和控制住井下岩层水的涌出的方法减少矿井涌水量。井下涌水量受降雨量以及春季桃花水和地表水的影响为了减少地表水向井下渗漏,我们可以采取“填、铺、封、排”的办法,主要就是填平地面裂隙和塌陷。随着矿井开采面积的扩大,井下漏水量增加,我们可以采用建筑混凝土堵水墙和注浆的方法堵水。
2、根据矿井的水源、水量、水质确定排水系统
简化矿井排水系统,减少转排水的级数,尽量采用用电单耗最低的一级排水;为了减少水的位能损失,在涌水量较大的水平设计排水泵房,避免从上个水平向下个水平放水;根据水的pH及变化规律选择水泵,根据不同的情况采取不同的方案。
3、减少管路的损耗
为了减少水泵吸水侧的阻力损失,适当加大滤水器的过水孔面积;加大水泵的进水管径,减少进水管中的损失水头;在管路安装时,尽量避免急弯,减少局部损失;将排水主管的直管接头进行焊接,减少沿程损失;及时清楚污垢。提高矿井排水系统的工效,实现节能降耗,是一个系统工程,须充分利用新技术、新工艺、新设备,从设计选型、基础管理、更新改造、定期测定调试、制造维修和资金等方面采取综合措施,才能提高排水系统的综合效率,提效节能。
4、更换旧的排水系统，定期检查和维修
有一些矿山使用如DA型、GC 型一类的水泵。这些泵效率低，工况效率差。所以要淘汰这样的低效泵，选用如D型泵一类的高效泵，提高水泵的安装与检修质量，降低其机械、水力和容积损失，这样就可以保证水泵比较高效的运行。还需要更换和定期检查已经磨损超限的口环，保证口环与叶轮前后边缘间隙合理；
无论检修安装泵还是配置新叶轮，都应清除叶轮，使泵腔光洁，定期清除排水管内的水垢,减少管网的阻力。
5、提高排水系统运行效率
为了避免增加节流损失, 在水泵正常运行中应避免用闸阀控制流量，为了避免出现低效率工况点, 在水泵正常运行中同时还要尽量的避免不同型号的水泵并联运。系统效率随流量的增加而增加。因此,如果合理选择较粗的排水管,就能提高系统效率。为了减少水头损失,应利用自然水头,降低电耗，提高水泵效率，水泵采用无底阀运行。取消水泵吸水端底阀,采用射流真空泵启动水泵工作。由于这种启动水泵的方式改进了水泵吸水侧的条件,增大了吸水管管径,加大了吸水笼头的过水孔面积,有助于减少阻力,降低电耗。确保将水仓水位控制在安全范围内的则下,采用高水位运行。在用电高峰时段之前将水排到最低水位,高峰时段尽量少开泵。用电高峰后进行高水位排水,可提高水泵效率,降低电耗。
6、合理利用排水资源
利用水平衡原理，通过对排水系统进行改造，弥补矿山厂区水循环系统的缺陷。金属矿山选矿工艺对水资源要求不高，部分生产废水、矿井涌水完全可以加以利用，可以从设计上考虑排水的循环利用问题。这样不仅解决了污水排放问题，而且减少了水资源的消耗，使经济效益和环境保护达到了双赢。
7、进行无功补偿减少用电损失
排水泵电机功率大，且多为异步鼠笼电机，但是功率因数不高，使得线损加大，电网无功增加，利用电容器就地补偿，不仅仅提高了功率因数，还可以减少了线损，且保证供电电压。矿井排水方面，根据矿井能耗高，排水量大的问题，从排水管路、离心水泵等方面来进行技术的改造。
（1）、优化排水系统，并且要充分利用自然水头，采用并联或串联等排水方法，减少水头损失，减小管路阻力系数，节约电能，提高排水效率。
（2）、在旧电机上采用磁性槽泥，填充槽口，然后还可以对电机进行改造，以减少电机的空载损失，务必要合理选择电机，使电机的负荷率大于68%。
（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，避免水泵气蚀、水阻大的现象发生。
（4）、定期调整排水管路及水泵的特性，这就可以使其达到最佳工作点。
结束语
企业要要从管理措施上减少水资源浪费和设备运行浪费，要从技术措施上提高水循环利用次数，提高金属矿山矿井水处理利用率，从而提高各排水系统效率，从设计决策上优化企业综合排水、供水方案。只有这样才可以真正的做好排水节能，为企业节约资金，取得战略性节能效果。
参考文献:
[1] 周乃荣，矿山固定设备技术测定[M]．煤炭工业出版社，2008．
[2] 董兆祥等. 矿区环境地质问题的预测与防治[M]北京: 地质出版社, 2007, 27
[3] 李甲亮，姜军，王亚博．金属矿山矿井水资源与循环经济[J]．能源环境保护，2004（2）：20-22．
[4] 张发旺等.金属矿山开发对水土资源的影响及其保护技术[J]水文地质工程地质, 2000, (2)
【关键词】矿山；排水；节能
中图分类号： S276 文献标识码： A 文章编号：
引言
目前,矿山的排水效率很低,达不到经济运行的标准,节能潜力还是比较大。冶金地下矿山固定设备耗能占采矿总耗能的80％左右，由于通风、排水、压气和提升系统设备的重要性和可靠性直接影响安全生产，因此，节能改造应遵循安全、可靠、经济，先进和可行的原则进行。排水系统是生产的主要耗能设备, 是矿山安全生产的关键环节,排水系统的电耗一般占生产电耗的27%,涌水量大的电耗率可高达60%,我国每年排出22 亿m3 矿井水，相当于100 个十三陵水库的蓄水量。所以,对排水系统的节能是十分必要的。为保证社会及经济的可持续发展，节能降耗成为时代重要课题， 矿山排水节能方法多、效益显著，企业必须十分重视。所以在金属矿山排水节能中就需要控制矿井的水源和涌水量，选择泵的最佳工况运行，采用合理的排水优化方案，并在运行中加强管理。在节能降耗为企业法定艰巨任务的今天，研究和处理好矿山排水节能意义重大，具有巨大的技术价值、经济价值、社会价值。
一、当前矿山排水系统存在的问题
1、设备运行工况效率低
有一些矿井所用的排水泵设备本身效率比较高，但设备运行工况效率比较低，完全没有发挥出设备的高效率。
2、排水设备自身效率低
但是现在依然有一些矿山依然使用如DA型、GC 型一类的水泵。这些泵效率低，工况效率差。虽然有些金属矿山使用的是先进的D型泵，在运转初期还可以保持较高的效率，但是经过检修安装后就会产生内部泄漏，机械损失增大，水力损失加剧，这就会导致效率明显降低。
3、设计未考虑富余
排水系统由设计根据当地水文地质报告设计，涌水量大时原有排水设备无法满足排水需求，造成排水系统频繁改造，增加经济成本。
4、管路效率低
排水系统设计不合理，排水能力降低，水的过流断面减小，排水管路挂垢严重，管路效率就会降低，这样就会严重的影响排水系统效率。
5、水泵运行时间安排不合理
电力部门按照不同时段，规定了用电的平、峰、谷、尖不同时段的用电价，矿井如果不采取措施避峰，导致水泵运行时间安排不合理，就会导致矿井每年排水系统的用电多。
二、排水系统运行效率分析
排水系统运行效率主要取决于水泵管路和水泵的运行效率的特性。管路决定了水泵的流量、扬程等参数,排水管路设计、安装不合理。导致整个排水系统的运行效率降低。水泵检修不及时、性能降低。水泵的容积效率降低,平衡盘磨损,闸阀关闭不严产生串水、漏水现象,都会使水泵效率降低。
三、排水节能措施
实践证明，矿山排水系统是主要用电设备，其消耗量在金属矿山中占有相当的比例，所以就需要控制矿井的水源和涌水量，根据矿井的水源、水量、水质确定排水系统，减少管路的损耗，更换旧的排水系统，定期检查和维修，选择泵的最佳工况运行，提高排水系统运行效率，采用合理的排水优化方案，并在运行中加强管理，对提高排水经济性的是有效的，应切实加以重视，另外还要进行无功补偿减少用电损失。
1、控制矿井的水源和涌水量
矿井节能排水的关键是减少矿井的涌水量。可以通过减少少地表水向井下渗漏和控制住井下岩层水的涌出的方法减少矿井涌水量。井下涌水量受降雨量以及春季桃花水和地表水的影响为了减少地表水向井下渗漏,我们可以采取“填、铺、封、排”的办法,主要就是填平地面裂隙和塌陷。随着矿井开采面积的扩大,井下漏水量增加,我们可以采用建筑混凝土堵水墙和注浆的方法堵水。
2、根据矿井的水源、水量、水质确定排水系统
简化矿井排水系统,减少转排水的级数,尽量采用用电单耗最低的一级排水;为了减少水的位能损失,在涌水量较大的水平设计排水泵房,避免从上个水平向下个水平放水;根据水的pH及变化规律选择水泵,根据不同的情况采取不同的方案。
3、减少管路的损耗
为了减少水泵吸水侧的阻力损失,适当加大滤水器的过水孔面积;加大水泵的进水管径,减少进水管中的损失水头;在管路安装时,尽量避免急弯,减少局部损失;将排水主管的直管接头进行焊接,减少沿程损失;及时清楚污垢。提高矿井排水系统的工效,实现节能降耗,是一个系统工程,须充分利用新技术、新工艺、新设备,从设计选型、基础管理、更新改造、定期测定调试、制造维修和资金等方面采取综合措施,才能提高排水系统的综合效率,提效节能。
4、更换旧的排水系统，定期检查和维修
有一些矿山使用如DA型、GC 型一类的水泵。这些泵效率低，工况效率差。所以要淘汰这样的低效泵，选用如D型泵一类的高效泵，提高水泵的安装与检修质量，降低其机械、水力和容积损失，这样就可以保证水泵比较高效的运行。还需要更换和定期检查已经磨损超限的口环，保证口环与叶轮前后边缘间隙合理；
无论检修安装泵还是配置新叶轮，都应清除叶轮，使泵腔光洁，定期清除排水管内的水垢,减少管网的阻力。
5、提高排水系统运行效率
为了避免增加节流损失, 在水泵正常运行中应避免用闸阀控制流量，为了避免出现低效率工况点, 在水泵正常运行中同时还要尽量的避免不同型号的水泵并联运。系统效率随流量的增加而增加。因此,如果合理选择较粗的排水管,就能提高系统效率。为了减少水头损失,应利用自然水头,降低电耗，提高水泵效率，水泵采用无底阀运行。取消水泵吸水端底阀,采用射流真空泵启动水泵工作。由于这种启动水泵的方式改进了水泵吸水侧的条件,增大了吸水管管径,加大了吸水笼头的过水孔面积,有助于减少阻力,降低电耗。确保将水仓水位控制在安全范围内的则下,采用高水位运行。在用电高峰时段之前将水排到最低水位,高峰时段尽量少开泵。用电高峰后进行高水位排水,可提高水泵效率,降低电耗。
6、合理利用排水资源
利用水平衡原理，通过对排水系统进行改造，弥补矿山厂区水循环系统的缺陷。金属矿山选矿工艺对水资源要求不高，部分生产废水、矿井涌水完全可以加以利用，可以从设计上考虑排水的循环利用问题。这样不仅解决了污水排放问题，而且减少了水资源的消耗，使经济效益和环境保护达到了双赢。
7、进行无功补偿减少用电损失
排水泵电机功率大，且多为异步鼠笼电机，但是功率因数不高，使得线损加大，电网无功增加，利用电容器就地补偿，不仅仅提高了功率因数，还可以减少了线损，且保证供电电压。矿井排水方面，根据矿井能耗高，排水量大的问题，从排水管路、离心水泵等方面来进行技术的改造。
（1）、优化排水系统，并且要充分利用自然水头，采用并联或串联等排水方法，减少水头损失，减小管路阻力系数，节约电能，提高排水效率。
（2）、在旧电机上采用磁性槽泥，填充槽口，然后还可以对电机进行改造，以减少电机的空载损失，务必要合理选择电机，使电机的负荷率大于68%。
（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，避免水泵气蚀、水阻大的现象发生。
（4）、定期调整排水管路及水泵的特性，这就可以使其达到最佳工作点。
结束语
企业要要从管理措施上减少水资源浪费和设备运行浪费，要从技术措施上提高水循环利用次数，提高金属矿山矿井水处理利用率，从而提高各排水系统效率，从设计决策上优化企业综合排水、供水方案。只有这样才可以真正的做好排水节能，为企业节约资金，取得战略性节能效果。
参考文献:
[1] 周乃荣，矿山固定设备技术测定[M]．煤炭工业出版社，2008．
[2] 董兆祥等. 矿区环境地质问题的预测与防治[M]北京: 地质出版社, 2007, 27
[3] 李甲亮，姜军，王亚博．金属矿山矿井水资源与循环经济[J]．能源环境保护，2004（2）：20-22．
[4] 张发旺等.金属矿山开发对水土资源的影响及其保护技术[J]水文地质工程地质, 2000, (2)