水平衡測試在煤礦生產(chǎn)用水管理中的作用

高維強 韓向棟

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司濟南煤炭科技研究院分公司，山東 濟南 250031；2.兗州煤業(yè)股份有限公司興隆莊煤礦，山東 濟寧 273500）

1 水平衡測試

企業(yè)水平衡測試是指對用水單元和用水系統(tǒng)的水量進行系統(tǒng)的測試、統(tǒng)計、分析得出水量平衡關系的過程，各用水單元或系統(tǒng)的輸入水量之和應等于輸出水量之和。水平衡測試工作通過現(xiàn)場讀表與實測相結合的方式進行。水平衡測試對一個單位的取水、用水管理具有有效的指導作用。

煤炭企業(yè)是耗水大戶，在煤炭開采、洗選等生產(chǎn)活動中都要消耗大量水資源，為了減少企業(yè)生產(chǎn)耗水，要求煤炭企業(yè)在生產(chǎn)過程中要從管理和技術方面減少水資源的浪費，提高企業(yè)生產(chǎn)用水的重復利用率。本文以兗礦集團興隆莊煤礦為研究對象，對該煤礦生產(chǎn)企業(yè)的水平衡進行了測試研究。

2 水平衡測試方案的制定

兗礦集團興隆莊煤礦系國家“六五”重點建設項目，是中國自行設計和建造的第一座設計年產(chǎn)300萬t的大型現(xiàn)代化礦井，位于山東省濟寧市，井田面積54km2，地質(zhì)儲量7.8億t，可采儲量3.8億t。

2.1 測試邊界及單元劃分

企業(yè)水平衡測試的水源包括常規(guī)水源和非常規(guī)水源。一般情況下，煤礦企業(yè)的常規(guī)水源為水源井取水，非常規(guī)水源為礦井生產(chǎn)疏干排水，即礦井水。煤礦企業(yè)水平衡測試的邊界劃定為企業(yè)供水管網(wǎng)所涉及的范圍，即上自企業(yè)自備水源井的取水計量點和礦井水排水出口計量點，下至生活污水處理站的排水出口、外供水計量點。水平衡測試邊界的劃定原則如圖1所示。

圖1 水平衡測試邊界的劃定原則圖

測試邊界確定后，對整個測試進行單元劃分，測試單元劃分按照質(zhì)量優(yōu)先、盡量細化的原則。煤礦生產(chǎn)用水分為主要生產(chǎn)用水、輔助生產(chǎn)用水和附屬生產(chǎn)用水。主要生產(chǎn)用水有井下生產(chǎn)用水和洗煤廠生產(chǎn)用水，井下生產(chǎn)用水主要用于井下采掘工作面灑水降塵、井下巷道降塵、井下噴漿、注漿等，主要以礦井水凈化水為主；洗煤廠生產(chǎn)用水主要以循環(huán)水、串聯(lián)水等洗煤工藝用水為主，洗煤廠生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的耗水，因此生產(chǎn)過程中要不斷進行補水，洗煤廠生產(chǎn)補水多以礦井水為主。煤礦輔助生產(chǎn)用水主要是指地面生產(chǎn)單位及設備設施中的機廠、壓風機、通風機等與煤炭開采直接相關的用水。附屬生產(chǎn)用水主要是指地面工業(yè)廣場上各區(qū)隊及行政辦公樓、職工食堂、職工浴室、醫(yī)院、單身公寓等用水。生產(chǎn)用水性質(zhì)確定了水平衡測試的單元劃分。

興隆莊煤礦水平衡測試體系及單元劃分如圖2所示。

圖2 興隆莊煤礦水平衡體系示意圖

2.2 測試周期確定

煤礦井下生產(chǎn)用水主要包括采煤降塵、掘進防塵噴灑、防火注漿、錨固噴漿、大巷防塵噴灑、設備冷卻等。其中采煤、掘進生產(chǎn)每天分作業(yè)班和檢修班，采煤、掘進生產(chǎn)周期確定為1d；在工作面推進、接續(xù)生產(chǎn)過程中，要對有害氣體進行探測，當有害氣體含量超標時，需要對采空區(qū)進行注漿作業(yè)，防火注漿用水隨機性較大，無固定周期，在確定水平衡測試周期時，不考慮該用水周期；錨固噴漿用水、大巷防塵噴灑用水、皮帶電機冷卻用水屬于礦井安全生產(chǎn)常規(guī)用水，其用水周期確定為1d；在井下生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到各種斷層，小斷層對工作面推進速度影響有限，遇到較大斷層時，根據(jù)斷層推進速度計算，其推進周期一般為3～7d。綜合考慮到井下生產(chǎn)各類用水的特點，井下生產(chǎn)用水周期確定為7d。地面生產(chǎn)中，洗煤廠生產(chǎn)用水狀況比較穩(wěn)定，水平衡測試周期確定為1d；地面附屬生產(chǎn)用水考慮到節(jié)假日等情況，周期以一個星期為準，確定為7d。綜合考慮煤礦各用水單元的用水特點和用水周期，煤礦水平衡測試周期為7d。

3 水平衡測試工作的開展

在對煤礦生產(chǎn)用水進行分析后，就可以開展水平衡測試的具體工作，水平衡測試主要進行如下方面的工作：

3.1 測試組織

成立專門的水平衡測試領導小組和工作組。水平衡測試工作涉及到企業(yè)正常供水、各單位生產(chǎn)用水、礦井水水處理重復利用等環(huán)節(jié)，工作過程中要對所有煤礦生產(chǎn)單位的用水管理進行統(tǒng)計、調(diào)查。為推進水平衡測試工作的有序進行，需要成立以煤礦用水主管領導為首的、各部門人員參與的測試領導小組，協(xié)調(diào)水平衡測試工作開展過程中各單位的工作關系。

3.2 現(xiàn)場調(diào)查

核實企業(yè)《計量水表配備網(wǎng)絡圖》、《煤礦給排水管路圖》等，全面排查礦井取水、用水設備設施，初步調(diào)查管道、設備設施漏水情況，核對一級、二級、三級水表數(shù)量、安裝地點、完好率等，對現(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的問題進行整理并提出整改建議。

3.3 測試工作開展

目前比較常用的水平衡測試方法有三種：一次平衡法、逐級平衡法和綜合平衡法。鑒于煤礦生產(chǎn)用水比較復雜、涉及面廣、用水單位和用水點多、生產(chǎn)用水不均衡等特點，使用一次平衡法比較困難，故應當使用逐級平衡和綜合平衡相結合的方法進行測試。

水平衡測試工作正式開展時，首先要測定管網(wǎng)漏失率。根據(jù)煤礦生產(chǎn)的特點，管網(wǎng)漏失率可采用分時、劃片、夜間測試等方法進行綜合測定。漏失率測定后，就可進一步開展全礦水平衡測試工作。

水平衡測試通過讀表、實測、調(diào)查走訪、查對歷史數(shù)據(jù)等多種方式對煤礦取水、各用水單元用水等進行測試。

根據(jù)確定的測試周期，對煤礦進行3次完整的水平衡測試，每次測試進行7d。

4 測試結果及分析

兗礦集團有限責任公司內(nèi)部組織多家企業(yè)定期開展了水平衡測試工作。通過測試，在生產(chǎn)用水方面給企業(yè)帶來的直接經(jīng)濟效益有：

（1）鮑店煤礦洗浴用水。在測試前，每天耗水超過2500m3，測試后，通過橫向?qū)Ρ?，找出了洗浴用水管理中的不足。根?jù)水平衡測試報告的建議進行整改，目前，洗浴用水約1000m3/d。每天節(jié)約用水1500m3左右，節(jié)約費用約3000元/d，年節(jié)約取水用水費用100多萬元。

（2）南屯電廠生產(chǎn)用水。在測試中發(fā)現(xiàn)其中一水源井通過供水環(huán)網(wǎng)倒灌，倒灌水量約40m3/h，合計約1000m3/d。經(jīng)測試整改后，節(jié)約費用約2000元/d，年節(jié)約取水用水費用70多萬元。

5 結語

通過對兗礦集團興隆莊煤礦水平衡測試工作的開展，摸清了企業(yè)用水現(xiàn)狀，找出了該煤礦用水管理制度中的不足，合理評估了企業(yè)用水水平，找出了企業(yè)各主要用水環(huán)節(jié)的節(jié)水潛力，對企業(yè)節(jié)水用水措施提出了合理化的建議，節(jié)約了水資源，為企業(yè)生產(chǎn)帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。