井工煤礦生產時期排水技術規范

ICS73.020CCSD14中華人民共和國礦山安全行業標準KA/T3—2023代替MT/T674—1997井工煤礦生產時期排水技術規范Technicalspecificationfordrainofundergroundcoalminewaterduringtheperiodofproduction2023-10-26發布2024-01-31實施國家礦山安全監察局發布ⅠKA/T3—2023前言 Ⅱ1范圍 12規范性引用文件 13術語和定義 14基本規定 15排水泵房 15.1主排水泵房 15.2采區排水泵房 45.3潛水泵房 46水倉、水溝和沉淀池 57排水管路 58排水設備 6 710地面排放與環保 8ⅡKA/T3—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。本文件代替MT/T674—1997《礦井生產時期排水技術規范》,與MT/T674—1997相比,除結構調整和編輯性改動外,主要技術變化如下:a)增加了“術語和定義”一章(見第3章);b)增加了基本規定內容條款(見第4章);c)對主要泵房應設置在由礦井防水閘門群構筑的保護范圍內的規定進行了更改(見5.1.4,1997年版的3.1.4);d)對兩吸水管濾網中心距離的規定進行了更改(見5.1.6,1997年版的3.1.6);e)對水泵軸中心線到水倉底板的高度的計算公式的規定進行了更改(見5.1.7,1997年版的3.1.7);f)對配水閘閥公稱直徑的公式的規定進行了更改(見5.1.8,1997年版的3.1.8);g)增加了主排水泵房尺寸、斷面、支護型式與管線布置的有關規定(見5.1.15);h)對采區泵房的規定進行了更改(見5.2,1997年版的3.2);i)對潛水電泵吸水口間距的規定進行了更改(見5.3.2,1997年版的3.3.2);j)對潛水電泵泵井的布置的規定進行了更改(見5.3.8,1997年版的3.3.8);k)增加了抗災排水泵房布置的有關規定(見5.3.13);l)對水倉容量的規定進行了更改(見6.1,1997年版的4.1);m)增加了抗災排水系統水倉有關規定(見6.11);n)對管路水壓試驗的規定進行了更改(見7.2,1997年版的5.2);o)對斜井管路的安設的規定進行了更改(見7.4,1997年版的5.4);p)增加了潛水泵排水系統及抗災排水系統管路的有關規定(見7.14和7.15);q)更改了檢修水泵能力的規定(見8.1,1997年版的6.1);r)對排水設備的經濟指標的規定進行了更改(見8.5,1997年版的6.5);s)增加了抗災排水設備供配電的有關規定(見9.7);t)增加了排水系統照明和通信的有關規定(見9.12和9.13);u)增加了下山開采的采區泵房控制系統的有關規定(見9.16);v)增加了參考文獻(見參考文獻)。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國煤炭工業協會提出。本文件由煤炭行業煤礦安全標準化技術委員會歸口。本文件起草單位:淮北礦業股份有限公司、中煤科工西安研究院(集團)有限公司。本文件及其所代替文件的歷次版本發布情況為:—1997年首次發布為MT/T674—1997;—本次為第一次修訂。1KA/T3—2023井工煤礦生產時期排水技術規范1范圍本文件規定了生產礦井排水系統的基本規定、排水泵房、水倉、水溝、沉淀池、排水管路、排水設備、本文件適用于井工煤礦生產時期的排水工作。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB50017鋼結構設計標準GB50416煤礦井下車場及硐室設計規范GB50417煤礦井下供配電設計規范GB/T50451煤礦井下排水泵站及排水管路設計規范GB51070煤炭礦井防治水設計規范MT/T1097煤礦機電設備檢修技術規范MT/T5010煤礦安裝工程質量檢驗評定標準3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1吸水井suctionwell位于泵房一側,與水倉或配水巷相通,供水泵吸水的小井。3.2管子道pipeway用于安裝排水管路的通道。4基本規定4.1礦井應配備與礦井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配電設備和水倉等,并滿足礦井排水的需要。4.2采掘工作面,應建立排水系統,并與開采同時設計、同時施工、同時投入生產和使用。采掘工作面的排水能力不低于預計的最大涌水量。5排水泵房5.1主排水泵房5.1.1主排水泵房至少有兩個出口,一個出口用斜巷連接到井筒,并高出泵房底板7m以上;另一個出2KA/T3—2023口通到井底車場或大巷,在此出口通路內,應設置易于關閉的既能防水又能防火的密閉門;泵房和水倉的連接通道,應設置控制閘門。5.1.2主要泵房的地面應高于與之相連通的井底車場底板0.5m。泵房應無淋水;底板、電纜溝、通路應無積水。5.1.3主排水泵房應設置在圍巖穩定的地段,應避開采動影響范圍與破碎帶;硐室與井筒或巷道的距離應滿足安全巖柱要求。5.1.4礦井井底車場設置防水閘門時,主排水泵房應設置在由礦井防水閘門群構筑的保護范圍內。當防水閘門關閉時,泵房應留有能形成獨立通風的巷道。標引序號說明:1—水泵;2—吸水管;3—吸水管濾網;4—配水閘閥。注:此圖相關參數說明:a0—短管長度(mm),大于或等于0;a1—偏心異徑管長度(mm),不宜小于大小管徑差的5倍;(a0+a1)—水泵入口前直管段總長度(mm),不宜小于3倍的水泵吸水口直徑;b1—吸水管濾網中心線距最近井壁的間距(mm),距水泵側井壁可取(0.8~1.0)DN,距側壁可取1.5DN,且不小于DN+100mm;DN—吸水管濾網直徑(mm);h1—配(吸)水井最低水位到吸水管濾網上緣的距離(mm),不應小于(1.0~1.25)DN,且不應小于500mm;hx—吸水管濾網下緣距配(吸)水井底距離(mm),不應小于(0.6~0.8)DN,且不應小于700mm;Lx—吸水管濾網中心線至配(吸)水井入口距離(mm),不應小于4DN圖1水泵、吸水管、配水井(吸水井)及水倉之間相互關系5.1.5泵房位置應在管線最短、便于撤人、運物、通風良好的地方,一般宜設置在副井井底出車側。泵房與井下中央變電所宜組成聯合硐室。3KA/T3—20235.1.6每臺泵應有單獨的吸水井,單臺水泵流量小于100m3/h時,可以兩臺共用一個吸水井,但兩吸水管濾網中心線距離不宜小于3.5倍的吸水管濾網直徑。吸水井應裝設活動蓋板。5.1.7水泵、吸水管、吸水井(配水井)及水倉相互之間主要相關尺寸的確定,應滿足圖1和圖2中有關尺寸的規定。吸入式離心泵的安裝高度應符合下列條件,見公式(1)和公式(2):Hz≤Hsmax…………(1)H=-Δhs………………式中:Hz—水泵軸中心線至水倉底板的安裝高度,單位為米(m);Hsmax—水泵允許的最大吸水高度,單位為米(m);p—水泵安裝地點的大氣壓力,單位為帕(Pa);p—水泵安裝地點實際水溫的飽和蒸汽壓力,單位為帕(Pa);γ—礦井水重度,單位為牛每立方米(N/m3);[Δh]—水泵樣本必需的汽蝕余量,單位為(m);Δhs—吸水管阻力損失,單位為米(m)。標引序號說明:C1—配水閘閥法蘭之間最小凈距(mm),不應小于150mm;C2—配水閘閥操作手輪之間凈距(mm),不應小于500mm;C3—配水閘閥操作手輪距配水井井壁間距(mm),不應小于700mm,當雙配水井集中布置共享一個壁龕時,可不受限制;C4—配水閘閥法蘭距配水井井壁間距(mm),不應小于200mm。圖2配水閘閥與吸水井(配水井)之間相互關系5.1.8泵房與操作配水閘閥的巷道應通路暢通,以備密閉門關閉后控制配水閘閥。配水閘閥直徑應符合公式(3)的要求:DN≥27Qp………(3)式中:4KA/T3—2023DN—配水閘閥公稱直徑,單位為米(mm);Qp—通過配水閘閥的最大流量,單位立方米每小時(m3/h);連接水倉的控制閘門公稱直徑應符合公式(4)的要求:DN1≥19Q………(4)式中:DN1—水倉控制閥門公稱直徑,單位為毫米(mm);Q—通過水倉控制閥門的最大流量,單位立方米每小時(m3/h)。5.1.9有淤堵風險的主要泵房應配備有水力射流泵或氣升泵、排污潛水泵等作為清理吸水井淤泥的工具。5.1.10泵房高度應滿足檢修時起吊的要求,應在吸水井壁龕和排水設備的頂部,設起重梁。5.1.11主排水泵房排水設備之間應設有充分的檢修空間,泵房輪廓尺寸要滿足設備最大外形尺寸、通道寬度和安裝檢修的要求。水泵機組的基礎應高于泵房地面50mm以上,基礎邊緣到吸水井一側硐室壁的距離應不少于700mm。泵房地面向吸水井方向應呈負坡度。5.1.12當所有排水設備同時使用時,泵房溫度應不高于34℃,否則應采取降溫措施。5.1.13泵房應采用阻燃材料支護。5.1.14按設計要求預留有備用泵及相應設施的位置。5.1.15主排水泵房尺寸、斷面、支護型式與管線布置應符合GB/T50451和GB50416的有關規定。5.2采區排水泵房5.2.1采區排水泵房應設在輔助運輸下山(大巷)或帶式輸送機下山(大巷)人行道一側;采區排水水泵房應有兩個出口,其中一個出口宜與輔助運輸下山(大巷)連接;采區排水泵房、管子道與采區下山(大巷)連接處應設柵欄門。5.2.2采區排水泵房地面應高于沉淀池或水倉最高水位0.5m以上,并應設3‰的泄水坡度。5.2.3采區排水泵房尺寸、斷面、支護型式、管線布置、運輸型式、溫度等方面要求應按照采區設計要求執行。5.3潛水泵房5.3.1泵井井深應滿足泵長、淹沒泵頂深度、泵底容渣距離和布置清淤設備空間的要求;井徑應滿足吸水罩最大外廓尺寸、過水面積、安裝間隙的要求。5.3.2當2臺或多臺潛水泵布置于同一個吸水井內時,潛水泵吸水口宜交錯布置,吸水口凈間距不應小于吸水口直徑的1.5倍或設備說明書規定距離的要求,脫罩布置時,來水流向、流速應滿足電機散熱、不積垢的要求。5.3.3采用暗井布置方式時,井窩以上反井部分高度應滿足承重梁、檢修操作盤、提吊機具所需高度。5.3.4采用鉆孔管道井直通地面排水布置方式時,承重梁、操作盤、提吊機具應設置在地面。井架允許荷重應滿足提吊一組泵組(泵、管)的重量。井架高度應滿足潛水泵和水管裝拆以及吊具所需高度。5.3.5承重梁的強度、剛度和總體及局部穩定性計算應符合GB50017的有關規定,能承受停電時所有水泵同時發生水錘作用引起的動、靜載荷。5.3.6承重梁應用地腳螺栓固定在混凝土基礎上。在地面建筑時,基礎底面積應滿足上述載荷條件下承力土層的允許地耐力的要求。5.3.7泵井應設置在基巖中,離煤層的隔離巖柱厚度應能承受煤與瓦斯突出壓力和地應力的要求。應揭露煤層時,應采取防突和隔離措施。通過含水巖層時,應采取處理措施防止突水(疏干井除外)。5.3.8不應利用提升井筒、水倉作為潛水泵井。5.3.9斜式潛水泵井,應設有軌道、滑架提吊裝置。滑架高度應滿足吸入水影響范圍要求,并有防脫軌5KA/T3—2023裝置。5.3.10臥式潛水泵井應設有支承泵體的底架,底架高度應滿足吸入水影響范圍和容淤容積的要求,臥式潛水泵井頂部應設置提運設施。5.3.11無論潛水泵作立式、臥式、斜式布置,其泵井底部均應留有足夠的容淤容積和配備清淤機具,如潛水攪拌機或射流(水槍)器械,保證任何時候淤積物頂部距泵底不少于0.5m。5.3.12礦井水應經沉淀池、水倉進入潛水泵井,與潛水泵井相接的流水通道的標高,應低于水倉水面以下,防止懸浮物進入。5.3.13抗災排水泵房布置應符合GB/T50451和GB51070的有關規定。6水倉、水溝和沉淀池6.1新建、改擴建礦井或者生產礦井的新水平,正常涌水量在1000m3/h以下時,主要水倉的有效容量應能容納所承擔排水區域8h的正常涌水量;正常涌水量大于1000m3/h的礦井,主要水倉有效容量應符合《煤礦安全規程》規定;采區水倉有效容量應容納4h采區正常涌水量。礦井最大涌水量與正常涌水量相差大的礦井,排水能力和水倉容量應編制專門設計。6.2水倉的底板標高應滿足水泵允許吸上真空高度的要求。6.3水倉流水斷面和坡度應滿足在正常涌水量條件下的沉淀需要,否則,應另設沉淀系統。為便于淤泥沉淀和清理,水倉向配水倉方向設反坡,坡度為1‰~2‰。并應在水倉最低點設積水窩。6.4主要水倉應有兩個或兩個以上獨立的水倉,當一個水倉清理時,其他水倉能正常使用,水倉之間應互不滲漏。6.5水倉位置應設置在穩定基巖中,應位于礦井防水閘門群所形成的保護范圍內。水倉入口一般應位于井底車場內標高最低處。6.6水倉應設有水位監測設施。對潛水泵水倉的最低水位應有監控功能。水倉的空倉容量應經常保持在總容量的50%以上。主要水倉最高存水面應低于主要水倉入口水溝底面和主排水泵房電纜溝底面,主要水倉高度不宜小于2m。6.7大巷水溝、分區沉淀池和水倉等應能共同承擔采煤工作面出水點所帶出的煤泥沉積要求。沉淀池的流動速度應限制在100mm/s以內。6.8大巷水溝的坡度、斷面(或稱過水量)應滿足最大涌水量需要。采用平硐自流排水的礦井,平硐內水溝的總過水能力應不小于歷年礦井最大涌水量的1.2倍;專門泄水巷的頂板標高應低于主運輸巷道底板的標高。6.9水倉清理方式根據主要水倉清理量的大小確定,配有清倉系統或清倉工具。水倉、沉淀池和水溝中的淤泥,應及時清理,每年雨季前應至少清理1次。6.10水倉入口處應設置篦子。涌水中帶有大量雜質的礦井,以及采用潛水泵排水的礦井,井下應設置專門的沉淀及清理系統。6.11抗災排水系統水倉宜設置獨立水倉,水倉的有效容積不應小于1h的礦井最大涌水量。7排水管路7.1排水管路應有工作和備用水管。工作排水管路的能力,應能配合工作水泵在20h內排出礦井24h的正常涌水量。工作和備用排水管路的總能力,應能配合工作和備用水泵在20h內排出礦井24h的最大涌水量。7.2排水管路應能承受內水靜壓、水錘動壓、鋼管自重和溫度應力等疊加產生的載荷。井筒排水管路安裝完畢后,應進行水壓試驗;試驗壓力應取工作壓力的1.1倍。6KA/T3—20237.3在立井井筒中,當井筒中有梯子間或罐道梁時,排水管路宜靠近梯子間梁或罐道梁,宜與提升容器長邊平行布置,并用導向卡定位,最大允許卡距應滿足軸心受壓構件不失穩條件。7.4在斜管子道和斜井井筒中,當排水管路沿底板敷設時可采用混凝土墩支撐,沿井壁敷設時可采用梁支撐或吊掛,間距可取4m~10m,每隔50m固定,并應留有足夠的安裝和檢修位置;沿人行道側巷道壁敷設時,若需架高敷設,其最低點至人行道踏步的高度不應小于1.8m。管道防滑支墩或支撐梁應有專項設計,防止管路下滑。7.5當排水管路垂高較大時,應分段選擇管壁厚度。選擇管壁厚度時,結合管路服務年限,宜適量增加管壁厚度。管路下端應設金屬彎管支座。管路應分段設直管支座,第一道直管支座宜布置在距井口100m左右處。管座應固定在專設鋼梁上,底部和中間支座梁的強度、剛度、總體和局部穩定性及梁基礎強度計算均應符合GB50017的有關規定,能承受所有管道同時發生水錘時的動、靜載荷。7.6在下端與支撐梁剛性連接的排水管路段,當上端設有支撐梁時,要根據當地氣候條件設置管路伸縮補償裝置。7.7水泵出水管上應裝逆止閥和操作閘閥。泵排出管與泵房環形管路之間應裝控制閥。排水泵房的干管上應裝設放水管和放水閥,放水管應伸入吸水井或配水井內;排水泵房與井筒間的主排水管路上應設置閘閥。7.8潛水泵出口管路上應設置逆止閥和放空管。大比轉數泵(如大型潛水泵)須開啟閘門起動者,逆止閥座上要留有泄流孔,水泵不應并聯布置。7.9水泵吸水管內不應有殘存氣體的空間;吸入式離心泵吸水管的任何部分均不應高于水泵的吸入口,吸水管直徑不應小于水泵吸入口直徑;吸水管下口應裝設濾網,濾網的總過流面積應不小于吸水管口面積的2倍。7.10管路、管件、連接螺栓及支撐梁應進行防銹、防腐處理。7.11排水管路通道和鉆孔管路應設置在穩定地層,不受采動影響。鉆孔管路的落地位置不應在泵房、硐室、巷道頂部布置,孔間距宜大于10m,落地端應設彎管支座支承,管座上部空幫高度應不大于5m。7.12鉆孔管路的鉆孔直徑宜比管徑大50mm~60mm。鉆孔施工時應防止塌孔,管壁間應用水泥漿等固井,應無漏水、淋水。7.13鉆孔管路接頭的強度不應低于管路材料強度。7.14抗災排水管路宜獨立設置,排水能力應與抗災潛水電泵的排水能力相匹配。水文地質類型復雜、極復雜或有突水危險的礦井,當采用多水平或多采區開采時,抗災排水系統宜采用直排方式。不具備形成獨立潛水泵排水系統條件,與正常排水系統共用排水管路的老礦井,應安裝控制閥門,實現管路間的切換。7.15抗災排水系統宜采用2泵1管工作方式;當單臺泵流量大于725m3/h時,宜采用1泵1管工作方式。抗災排水系統為單泵單管時,潛水電泵出水管上可不裝設閘閥;抗災潛水電泵出水管上裝設的操作閘閥應處于常開狀態;當抗災排水系統的配水巷裝有控制閥門時,控制閥門應處于常開狀態。8排水設備8.1主排水泵的工作水泵能力,應能在20h內排出礦井24h的正常涌水量(包括充填水及其他用水);備用水泵的能力不應小于工作水泵能力的70%;檢修水泵的能力不應小于工作水泵能力的25%;工作和備用水泵的總能力,應能在20h內排出礦井24h的最大涌水量。8.2水文地質類型復雜、極復雜的礦井,可以在主泵房內預留一定數量的水泵安裝位置,或者增加相應的排水能力。8.3排水設備的檢修應符合MT/T1097的有關規定。8.4排水設備的安裝應符合GB50451和MT/T5010的有關規定。7KA/T3—20238.5排水設備的經濟指標:a)水泵的運行工況點的效率宜不低于額定效率的0.85倍;b)排水系統的噸水百米電耗宜低于0.5kW·h。8.6設備選型應符合礦井水質要求,當礦井水為酸性水時,應按防酸要求選型。當選用污水泵效率不能滿足要求時,可將礦井水清、污分流、分排或凈化;排水中含有固體顆粒時,為防止顆粒沉降,排水管路流速不應低于最小臨界速度。8.7引水裝置應可靠,并能在5min內啟動水泵。吸入式離心水泵應采用無底閥射流引水方式;當水泵臺數多,經技術經濟比較確認合理時,可采用真空泵引水,臺數應不少于2臺,且應互為備用;射流泵宜以壓縮空氣或供水管中的壓力水作為動力,以排水管中的壓力水作為備用動力,兩種動力之間應裝設隔離閥門。8.8水泵選型應滿足排水系統穩定性要求,符合公式(5)的要求。109gH0>H………9g式中:H0—水泵關閉閘閥的揚