唐口矿井井下排水及供水系统方案的设计优化_张猛

72给水排水Vol.35No.92009唐口矿井井下排水及供水系统方案的设计优化张猛1宋恩民2(1中国矿业大学,徐州221008;2煤炭工业济南设计研究院,济南250031)摘要唐口矿井为特大型千米立井,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地解决这些问题。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,不仅可解决供水减压及排水设备磨损的难题,同时可带来可观的经济效益。关键词矿井涌水井下排水井下供水供水减压优化1项目概况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1200m3/d,开采工作面-950m(井口标高+34m),井底水仓设在-950m水平,为特大型千米立井。2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,一般是将矿井水由井底水仓通过排水泵排至地面进行处理,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。工艺流程分别如图1、图2。图1中间降压水池方案2.3运行成本分析工程处理规模240m3/d,运行成本为1.61元/m3,其中电费0.94元/m3,人工费0.22元/m3,药剂费0.45元/m3。具体运行费用见表5。表5运行成本分析项目用量单价费用/元/m3电费432kW·h/d0.52元/(kW·h)0.94PAC12kg/d2元/kg0.1阻垢剂0.72kg/d34元/kg0.1更换反渗透膜0.25人工费2人800元/(人·月)0.223小结(1)由于有色金属加工企业生产废水种类多,成分复杂,处理难度较大,处理效果受生产运行影响较大,因此应加强此类废水的处理工艺技术研究和改进,逐步实现生产废水处理达标并力求达到回用标准,进而真正实现企业废水零排放的目标。(2)生活污水采用生化处理并进行深度处理回用,用于冲厕、绿化、洗车、扫除等杂用水。生活污水处理回用技术已基本成熟,应该推广使用,特别是在企业生产区和生活区等应用具有很大的优势和很好的环境效益、社会效益等。(3)有色金属加工企业循环水系统排污水水质特点基本相同,因此排污水处理回用措施可以推广应用,并进一步研究和开发新的水处理工艺技术,提高污水回用率,同时降低运行成本,减少污水排放,节约用水,提高环境效益、社会效益、经济效益。☆E-mail:msl01399@live.cn收稿日期:20090522修回日期:20090703DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2009.09.009给水排水Vol.35No.9200973图2中间减压阀方案而针对本工程,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。(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)规定,井下用水系统分为井下消防系统和井下洒水系统,对于生产能力在1.2～3Mt/a时,消防给水系统用水量标准为7.5L/s,消火栓出口压力为0.3～0.5MPa。井下洒水系统分为:①喷雾降尘,喷头前压力为0.3～0.5MPa,单只喷头出水量为0.03～0.08L/s,工作时间为10～12h;②煤壁注水,注水量可按吨煤20～35L/s计算,管道终端压力为0.1～0.5MPa,工作时间为8～16h;③冲洗巷道,可借消防给水管道的支管阀门进行巷道冲洗,冲洗水量为0.4～0.6L/s,压力为0.3～0.5MPa。根据设计规范的要求,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,但经过调研,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;而设置中间降压水池减压,需要开凿中间降压洞室,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。3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,即为解决排水水质