煤礦尾礦水綜合利用研究

韓和平 趙君志 婁本敏 徐 強(qiáng)

（平頂山天安煤業(yè)七礦有限責(zé)任公司，河南省平頂山市，467092）

煤礦尾礦水綜合利用研究

韓和平 趙君志 婁本敏 徐 強(qiáng)

（平頂山天安煤業(yè)七礦有限責(zé)任公司，河南省平頂山市，467092）

為了合理開發(fā)水資源讓有限的水資源發(fā)揮最大的綜合效益，平頂山天安煤業(yè)七礦有限責(zé)任公司對供水總廠排供水系統(tǒng)進(jìn)行了改造。在七礦主副井之間建造二次加壓系統(tǒng)，選取3臺WQ600-55-160型排水泵。根據(jù)水泵總臺數(shù)，選用典型三泵兩趟管路系統(tǒng)，為減少能耗，采用2臺泵向兩趟管路供水。根據(jù)驗算和實際情況，平煤七礦現(xiàn)有的2條輸水管路DN400×12、DN500×12滿足設(shè)計要求。經(jīng)過改造，平煤七礦達(dá)到了減少礦井水排放，提高礦井供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)的安全可靠性的目的。

礦井 尾礦水 井下排水 供水水源 綜合利用

1 項目概況

平煤七礦位于平頂山市西側(cè)。井田邊界為西與五礦人為劃界，北至鍋底山正斷層，南部為煤層露頭，東部為市區(qū)。井下有二水平中央泵房、一水平泵房、二號井西截水泵站共3個排水系統(tǒng)。根據(jù)2003-2011年礦井涌水量統(tǒng)計，平煤七礦礦井最大涌水量為94512 m3／d，平均最大涌水量涌為66408 m3／d，平均正常涌水量為28008 m3／d。若不對水資源加以利用直接排出，排污費(fèi)約為1100萬元／a，對水資源的浪費(fèi)所造成的資源損失不可估量。

2 平煤七礦涌水情況及排水能力

二水平中央泵房排水系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)為水泵型號D600-55×6，水泵數(shù)量12臺，額定排水能力500～600 m3／h，電機(jī)功率710 k W，排水管徑?325 mm×12 mm，排水線路10趟 （主、副井各5趟），井筒深度280 m，礦井水倉容積11382 m3。

改造前，因水廠供水管路長，阻力大，效率低，需加開2臺710 k W大功率水泵向水廠供水，多余的水由泄水管排出。井下水泵功率大，檢修費(fèi)用高，用大功率水泵輸送原水不符合經(jīng)濟(jì)效益。在雨季，二水平中央泵房需開啟8臺水泵才能滿足供水要求，所以為保證礦井正常安全生產(chǎn)，在涌水量大的雨季，無法正常為供水總廠一分廠提供原水，進(jìn)而造成大面積停水，影響正常生產(chǎn)、生活秩序。改造前排供水系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

3 設(shè)計依據(jù)

平煤七礦自建污水處理廠，非飲用水處理能力為8000 m3／d，主要用于職工洗浴、工業(yè)場所灑水、公用衛(wèi)生間沖水及七礦選煤廠生產(chǎn)用水。供水總廠一分廠凈水系統(tǒng)需水量為60000 m3／d。七礦雨季最大平均涌水量為66408 m3／d，七礦污水處理廠需水量與供水總廠一分廠總需水量為68000 m3／d。雨季礦井排水量能滿足所有需水量要求，淡季平均正常涌水量為28008 m3／d，首先滿足七礦污水處理廠用水量8000 m3／d，剩余水量20008 m3／d，不足水量39992 m3／d，不足水量由白龜山水庫補(bǔ)充。根據(jù)地測水情報告，2003-2011年七礦涌水情況統(tǒng)計如表1所示。

表1 平煤股份七礦2003-2011年涌水情況統(tǒng)計表

4 技術(shù)方案

4.1 供水方案設(shè)計與選擇

通過調(diào)研論證提出以下3套方案：

（1）方案一：在七礦主副井之間建造二次加壓系統(tǒng)，如圖2所示。

二次加壓系統(tǒng)：井下水泵房→地面緩沖水池→地面潛水泵→供水總廠一分廠。其內(nèi)容包括：建一座1000 m的緩沖水池；緩沖水池上建配電室及值班室；配套設(shè)備配電及連接管路。

該方案的難點在于地面沒有足夠場地去建造緩沖水池、配電室和值班室。經(jīng)過多次論證優(yōu)化，最終設(shè)計在副井旁邊建設(shè)地下水池，配電室及值班室建在緩沖水池上方。由于場地有限，為保證容積不變需要選用潛水污水泵。通過現(xiàn)有的兩條DN500和DN400輸水管路輸送至供水總廠一分廠。

（2）方案二：在原有管道上設(shè)置管道泵加壓。

從平煤七礦到供水總廠一分廠現(xiàn)有2條輸水管路，分別為DN400和DN500，在其上分別裝設(shè)管道加壓泵。

由于管道泵目前最大管口直徑為300 mm，而現(xiàn)有2條輸水管路為DN400、DN500，故不適合用管道泵加壓。

（3）方案三：利用原有水池作為緩沖水池。

利用七礦院內(nèi)現(xiàn)有的1座水池作為緩沖水池，其余方案同方案一。

七礦現(xiàn)有2座水池，一個是井下用水備用水池，另一個是地面消防水池，都不益做為一分廠原水緩沖水池。

綜合上述3個方案，選擇方案一。

4.2 水泵的選型與計算

4.2.1 水泵揚(yáng)程計算

式中：HB——估算水泵所需揚(yáng)程，m；

Hsy——側(cè)地高度，m。即吸水井最低水位至排水管出口間的高度差，一般可取吸水井底與地面標(biāo)高差＋4 m；

ηg——管路效率。

當(dāng)管路在立井中鋪設(shè)時，ηg＝0.9～0.89；當(dāng)管路在斜井中鋪設(shè)，且傾角α＞30°時，ηg＝0.83～0.8；α＝30°～20°時，ηg＝0.8～0.77；α＜20°時，ηg＝0.77～0.74。

4.2.2 水泵的型號及臺數(shù)選擇

根據(jù)計算的工作水泵排水能力選擇水泵。所選方案中所建緩沖水池較深，需選取潛水污水泵，故選取WQ600-55-160型號泵，流量為600 m3／h，額定揚(yáng)程為55 m，電機(jī)功率為160 k W，選用3臺。

4.3 管路的選擇

4.3.1 管路趟數(shù)及泵房內(nèi)管路布置形式

根據(jù)泵的總臺數(shù)，選用典型三泵兩趟管路系統(tǒng)。從減少能耗的角度采用2臺泵向兩趟管路供水，從而可知每趟管路內(nèi)流量Qe等于泵的流量。

4.3.2 排水內(nèi)徑

式中：dp——排水管內(nèi)徑，m；

Q——排水管中的流量，m3／h；

vp——排水管內(nèi)的流速，通常取經(jīng)濟(jì)流速vp＝1.5～2.2 m／s計算。

4.3.3 壁厚驗算

式中：dp——所選標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，mm；

σz——管材許用應(yīng)力，MPa；

p——管內(nèi)水壓，MPa；

C——附加厚度，mm。

經(jīng)過驗算和考慮到管路過馬路以及地埋銹蝕情況，從七礦到供水總廠一分廠現(xiàn)有的兩條輸水管路DN400×12、DN500×12能夠滿足設(shè)計要求。

5 實施效果

5.1 解決礦井排污水的排放

經(jīng)過對七礦與供水總廠排供水系統(tǒng)的改造，七礦礦井水穩(wěn)定的供給供水總廠一分廠，減少了礦井水的排放，減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)，保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了資源，變廢為寶。

5.2 降低礦井供電系統(tǒng)壓力

經(jīng)過改造后，使用地面WQ600-55-160型、160 k W水泵代替了井下礦用D600-55×6型、710 k W水泵來供原水，降低了礦井供電系統(tǒng)壓力，也減少了大功率專業(yè)水泵的維護(hù)費(fèi)用，提高了礦井供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)的安全可靠性，提高礦井產(chǎn)量，降低能耗，僅設(shè)備運(yùn)行電費(fèi)節(jié)約700萬元／a。

［1］李如順.改造尾礦水處理工藝 實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)［J］.煤炭技術(shù)，2001 （1）

［2］倪健.高濁度尾礦水處理的探討 ［J］.有色礦山，1998 （4）

［3］武強(qiáng)，王志強(qiáng)，郭周克等.礦井水控制、處理、利用、回灌與生態(tài)環(huán)保五位一體優(yōu)化結(jié)合研究 ［J］.中國煤炭，2010（2）

Research on comprehensive utilization of tailings water in coal mines

Han Heping，Zhao Junzhi，Lou Benmin，Xu Qiang
（7th Mine of Pingdingshan Tian＇an Coal Mining Co.，Ltd，Pingdingshan，Henan 467092，China）

In order to rationally develop water resource to make the limited water resources achieve the maximum comprehensive benefits，the 7th Mine of Pingdingshan Tian＇an Coal Mining Co.，Ltd.renovated the water supply and drainage systems in the water supply factory.The secondary pressurization system was added between main and auxiliary shafts in the 7th Mine，and three drainage pumps（WQ600-55-160）were used for the water drainage.In the typical three-pump-two-line system，two pumps were used for the water supply to these two lines in order to reduce the energy consumption.According to the checking calculation results and the actual situation，the current two lines for the water supply（DN400×12，DN500×12）in the 7th Mine meet the design requirements.After the renovation，the 7th mine has achieved such objectives as tailings water reduced，and the safe reliability of power supply system and drainage system enhanced.

coal mine，tailings water，underground drainage，water-supply source，comprehensive utilization

TD994

A

韓和平 （1965-），男，河南平頂山人，碩士研究生，現(xiàn)任平頂山天安煤業(yè)七礦有限責(zé)任公司經(jīng)理，高級工程師，主要從事煤礦礦建方面的研究。

（責(zé)任編輯 孫英浩）