探讨关于煤矿给排水设计

摘要：煤矿建设的水资源化,煤矿给水系统,循环水系统的合理配置,煤矿污水治理与环境保护等问题,值得煤矿给排水设计工作者深入研究与探讨。本文笔者结合实际通过对煤矿给排水设计中关于几个方面的分析和论证，采用新老结合的方法和材料，达到安全可靠经济的设计效果。

关键词：煤矿；给排水；设计

煤矿排水设计的基本任务是将矿井工业广场及居住区产生的各类生产废水、生活污水及雨水有组织的、符合环境保护要求排入地面水体。煤矿给排水设计与城市给排水设计相比较有许多相似之处但又有其非凡性。一方面生产要大量用水,另一方面煤矿开采又大大破坏地下水资源。在煤矿建设过程中,怎样才能符合市场经济规律,进行商业化、城市化给排水设计;怎样合理利用水资源,保护地面水环境,是煤矿给排水设计工作者必须重视的问题。

1、水环境对矿井的影响分析和对策

1.1地下水的分析和对策

矿区地下水流向与地形坡向基本一致，地下水有：

（1）风化带裂隙潜水，分布于地表浅部，但对矿井充水无影响；

（2）基岩裂隙承压水，矿区风化带以下，含水层厚度小，对矿井充水一般无影响；

（3）断层，矿区断层不发育，地表断层为不导水断层，对矿井充水无影响。因此可以断定地下水对矿井充水无影响。

1.2矿坑充水因素分析和对策

大气降水：大气降水是矿区地下水的主要补给来源。

地下水：对矿井充水无影响。

地表水：对矿井充水无影响。

综上所述，大气降水是未来矿井主要充水因素。因此在设计中我们偏重于大气降水对矿区影响的治理。在矿井的主入口及易透水位置设置排洪沟，以减少大气降水对矿区的影响。

关于矿井防洪排涝，要结合矿区的工农业建设和矿井开采后的地形变化进行规划，并与当地的农田水利规划相协调，矿区内的河流沟谷，对防洪排涝有影响的，不轻易改变其自然形态；需要改变时应与有关部门取得协议，并再进行技术经济论证，提出可靠的防洪措施后确定。

2、矿井水的分析与处理

煤炭开采过程中排放大量废水，若不经处理直接排放，势必对环境造成严重污染，同时造成水资源的大量浪费，无法实现循环经济的目标。据统计，我国40%的矿区严重缺水，已制约了煤炭生产的发展。开发、管理、利用好煤矿水资源，对煤炭工业可持续发展具有重要意义。因此，将煤矿矿井水处理后，作为煤矿工业用水或生活用水，不仅解决了矿区缺水问题，而且充分利用了矿井水资源，符合当今社会的发展需要。

传统的矿井水处理设施是针对处理煤泥水的，主要采用平流式沉淀池，效果不是很理想，处理后水质达不到新的排放标准，并且人工操作非常麻烦。

矿井水进入调节池，进行水量水质的调节。调节池设有污水提升泵，通过污水提升泵直接打入SKC-300斜管沉淀器（直径×高度=6.86m×5.3m）处理。在调节池污水提升泵与斜管沉淀器之间设置SF管道混合器，混凝剂与污水经混合器后充分混合，进入SKC-300斜管沉淀器管板反应室，斜管沉降室处理后投加消毒剂消毒后达标排放。处理后浊度小于10NTU。设备排泥进入污泥回收池，处理后对煤粉进行回收，上清液回流至调节池处理。

斜管沉淀是在我国已经运用近30年的成功高效沉淀技术。从水力学角度来讲，斜管水力半径小，湿周大，所以沉降效率高。通俗地说，一根斜管就是一个小沉淀池，其沉降距离短，大大提高了沉降效率。千万个小沉淀池组成一个大型斜管沉淀池，能顶4个以上的其它无填料沉淀池，这才有钢结构一体化设备的可能性。

进入污泥浓缩室的污泥经沉降得以浓缩，通过由自动（或手动）控制的液动快开排泥角阀排到污泥池。排泥周期和排泥时间可任意设定。

内外钢结构表面全部采用衬玻璃钢防腐结构，可有效解决脱硫循环水对设备的腐蚀问题。

设计参数：

根据沉淀池处理出水大部分浊度为10NTU左右的要求，方案设计斜管上升流速较低，设计参数表

项目 单位 数量

反应时间 min 12

上升 mm/s 2.3

适应原水浊度 Mg/L 350

出水浊度 NTU

设备特点:

（1）实现了水力自控排泥，减少了管理与维修，排泥含水率低；

（2）结构紧凑合理，流程顺畅，占地面积小，建设周期短，投资省；

（3）设计指标可根据进出水水质要求改变，运行稳定，抗冲击能力强，出水水质好；

这套自动化矿井水处理系统在提高工作效率的同时，也大大降低了工人的劳动强度。矿井水经过处理后返回井下，用于工作面的除尘、喷雾、井下消防等。这样不仅使水资源得到了利用，而且免缴纳超标罚款和排污费，取得了较好的经济、环境、社会效益。

3、井下消防洒水管管材的选择和敷设

根据《煤炭工业小型矿井设计规范》的相关要求，井下消防洒水管道的设计宜采用消防与洒水合一的枝状管网，有条件时宜设计成环状管网。管道水流方向与巷道中风流方向相一致或在火灾时能够临时改变成一致。并在井下消防洒水主次干管上设置各类生产和消防所需的洒水栓、阀门、消火栓等设施。

井下消防洒水管道在传统的设计中一般选用无缝钢管。由于井下环境条件较差，空气湿度大，管道极易腐蚀，而且我省有些矿井水本身带酸或碱性，故管道、阀门、管件、支吊架等构件须做防腐预处理。当为酸性水时或含盐量较高时，采用氯化橡胶系列防腐涂料;当为中性至碱性水时，可采用无机富锌底漆进行防腐处理。所以施工时比较麻烦，且管材寿命比较低。随着近几年钢丝网骨架塑料复合管的普及和应用，我们对这种管材有了更深入的了解，并且矿井专用的钢丝网骨架塑料复合管也应运而生，我们在该矿井的井下消防洒水管的设计中采用钢丝网骨架塑料复合管。

钢丝网骨架塑料复合管的敷设采用电热熔连接，P=1.6MPa，给水管道每80～100m设一个伸缩节，给水管挂在支架上，支架间距为1.5m，并且每30m设一个水泥支墩。在管道的最高处设排气阀，最低处设排水阀。

4、结语

煤炭是重要能源和工业原料，是推动我省经济发展的强大动力，而煤炭工业的发展与科学技术的进步息息相关。通过分析矿井的具体情况，使用新技术新材料，更有利于加强煤矿的有序开发，利于发展循环经济，保护矿区环境，促进煤炭产业健康发展。

参考文献：

[1]侯跃东.浅议煤矿给排水设计的若干问题.黑龙江科技信息.

[2]煤炭工业小型矿井设计规范GB503992006.

[3][苏]高尔什可夫BA.煤炭工业企业废水的净化及利用.山西:山西科学教育出版社.