唐口矿井井下排水及供水设计方案简析_宋恩民

收稿日期:2008-02-27作者简介:宋恩民(1968-),男,山东兖州人,高级工程师,1991年毕业于同济大学给水排水专业,现任煤炭工业济南设计研究院有限公司市政所副所长。唐口矿井井下排水及供水设计方案简析宋恩民1,王峰2,许晓丽1(1.煤炭工业济南设计研究院有限公司,济南250031;2.山东轻工业学院,济南250353)摘要:淄博矿业(集团)有限公司唐口矿井为特大型千米立井,表土层厚,矿井涌水量大,排水费用高,井下供水减压难度大,常规的设计方案不能很好的解决这些问题。通过设计优化,提出了将井下排水、矿井水处理及井下供水等相对独立的单项工程综合考虑的设计方案,该方案不仅解决了供水减压及排水设备磨损的难题,同时取得了可观的经济效益。关键词:井下排水;井下供水;矿井水处理中图分类号:TD743文献标识码:B文章编号:1671-0959(2008)05-0020-02唐口矿井位于山东省济(宁)北矿区,隶属于淄博矿业(集团)有限公司,设计年产量3Mt/a,矿井正常涌水量380m3/h,井下消防洒水及煤壁注水用水量约1200m3/d,井底水仓设在-950m水平,为特大型千米立井。1问题的提出唐口矿井由于开采水平太深,涌水量较大,为矿井排水和井下供水带来了许多新的问题。常规的立井煤矿井下排水、井下供水及矿井水处理可以作为相互独立的单项工程分别设计而互不影响或关联较少,一般是将矿井水排至地面进行处理,处理达标后再回用于生产系统或排放;井下消防洒水则由地面消防洒水池通过管路静压供至各井下用水点,井深超过400m时,通常采用中间降压水池或减压阀减压的方案。流程示意图分别如图1、图2所示。针对本工程,矿井井深接近1000m,且涌水量大,仍沿用常规的设计方案则存在以下问题:1)井下排水量大,扬程高,排水费用高,如全部外排,每年仅电费就需要花费1240万元。3结语1)通过以上的分析计算可知,在一定荷载作用下,当外墙壁板配筋满足裂缝宽度要求后,也都能同时满足承载力计算及构造要求;但当外墙配筋满足承载力计算和最小配筋率时,却不一定能满足最大裂缝宽度限值的要求,对此,在实际工程设计中应特别引起注意。2)在实际工程中,当外墙计算假设与实际受力情况相符合时,外墙内外两侧取大值等量配筋显然是不必要和不经济的。3)本文只简要介绍了单层地下室外墙的计算方法,当为多层地下室时,可参照有关计算手册取1m宽墙体按连续板计算。4)对有人防要求的外墙应按《人民防空地下室设计规范》(GB50038-94)进行设计计算。参考文献:[1]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社.[2]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社.[3]JGJ3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社.(责任编辑章新敏)20设计技术煤炭工程2008年第5期2)由于水泵扬程高,矿井水中的岩尘和煤尘对水泵叶轮的磨损速度快,致使排水泵的使用寿命短,维护费用高。3)井下供水减压难度大。按传统的供水方式,即由地面消防洒水池通过管路静压供至各井下用水点,由于井筒太深,静压接近10MPa,根据《煤矿井下消防、洒水设计规范》(GB50383-2006)的规定,静压超过4MPa必须进行静压减压,因此本工程必须设置静压减压设施。常规的减压方式不外乎采用减压阀或中间降压水池,而最新通过鉴定的矿用减压阀的最大承压能力仅为4MPa,远不能满足该工程的需要,虽然在实际工程中,也有静压大于4MPa的矿井使用减压阀减压,但经调研了解到,使用情况很不理想,减压阀经常出现故障,且存在较大的安全隐患。另外,设置中间降压水池减压,需要开凿中间降压硐室,由于本工程表土层厚,施工难度非常大,且该减压方式管理不便,安全性差;因此这两种方式均不是理想的减压方案。基于以上几个方面的问题,改变传统的设计思路是有必要的。2设计方案针对上述问题,提出了将井下排水、矿井水处理及井下供水作为一个有机的整体来综合考虑的设计方案。将矿井水部分处理单元放到井下,这是该方案改进的关键点。首先矿井水全部在井下进行预处理、除去主要的悬浮颗粒,再排入矿井井底水仓,其中一部分再在井下深度处理后直接回用于井下生产及消防用水,其余的由井下排水泵排至地面矿井水处理站进一步处理,达标后回用于地面生产或排放。该方案的流程示意图如图3所示。图3设计方案流程示意图3效果分析与常规的设计方案相比,主要的效果有以下几方面:1)所有的矿井涌水在入水仓之前均进行了混凝沉淀预处理,绝大多数悬浮颗粒得以去除,水仓的水质明显改善,清仓周期大大的延长,有效降低了清仓的费用。2)由于一部分水直接用于井下生产系统,正常外排水量每天减少约1200m3,节省了井下排水的电力消耗约15%。3)由于处理后的水质