對石井煤礦給排水系統設計的探討

劉剛

煤炭工業鄭州設計研究院有限公司，鄭州市 450007

對石井煤礦給排水系統設計的探討

劉剛

煤炭工業鄭州設計研究院有限公司，鄭州市 450007

煤礦給排水設計與城市給排水設計相比較有許多相似之處但又有其特殊性。一方面生產生活需要大量用水,另一方面煤礦開采又大大破壞地下水資源。本文從水源選擇、井下給排水方案選擇等方面論述了合理配置給排水及循環水系統，達到了安全經濟的效果。

給排水系統；水源；設計

1 工程概況

永昌礦業有限公司石井煤礦位于鞏義市南12千米左右的西村鎮車園村～涉村鎮南莊村一帶，礦井設計生產能力為0.60Mt/a。礦區屬低山區，總體地勢東、西兩邊高，中部低，海拔標高265米～711.4米，一般相對高差50米～150米。區內北東向沖溝發育，利于降水排泄。區內水系屬黃河流域伊洛河水系，有塢羅河自南向北流過，屬常年性河流。

2 給水工程設計

（1）供水水源選擇

該礦井附近的地表水河流為季節性河流，水量無法保證，又多是排污的受納水體，水質較差，且不穩定，無法作為礦井的供水水源使用。塢羅水庫，雖然蓄水量較大，但仍需改造加固及增加庫容，需要對水源進行深度處理，投資較大，運行成本也較高。從地下含水層可以看出，該區域奧陶系中統灰巖巖溶裂隙水含水層鉆孔抽水試驗，該含水層水量充沛，水質良好，水質類型為HCO3－Ca·Mg型，礦化度596.25毫克/升，可做為水源地考慮。由于該礦井涌水量較大，只是受開采過程中煤塵污染，懸浮物和COD含量較高，經過沉淀、過濾及消毒處理后，水質完全可以達到生活飲用水衛生標準。

根據上述分析及礦井現狀，結合礦區對水質及水量的要求，為了充分合理利用水資源，本設計考慮采用分質供水方式。工業場地采用地下水做為礦井生活飲用水及消防供水水源，在井田區域內打水源井兩眼，一用一備，供水水量及水質滿足礦井用水需要。井下排水經處理達標后做為礦井地面生產、井下消防灑水等用水水源。

（2）用水量估算

根據用水人數及用水指標計算，礦井最高日總用水量約為：1510.29m3/d，最大時約為111.7m3/h，其中井下灑水用水約為518.4m3/d，最大時約為28.8m3/h；洗煤用水約為217.12m3/d，最大時約為13.57m3/h；工業場地生活用水最高日約為265.77m3/d，最大時約為41.15m3/h。

（3）主要供水構筑物

1）調節水池兩座，單座V=600m3，L×B×H=12.9×12.9×4.0m。（鋼砼，地下式）；2）斜管沉淀池2座，每座處理能力Q=320m3/h,每座L×B×H=17.15×5.17×5.80m。（鋼砼，地上式）；3）煤泥池一座，V=400m3，L×B×H=16×8×3.5m。（鋼砼，地下式）；4）集水池兩座，每座V=100m3，L×B×H=5.6×5.6×3.5m。（鋼砼，地下式）；5）水處理間及泵房一座，L×B×H=15.0×6.0×5.0m。（磚混，地上式）；6）井下消防及灑水水池一座，V=400m3，L×B×H=16×8×3.5m。（鋼砼，半地下式）；7）日用消防水池V=600m3一座，L×B×H=12.9m×12.9m×4.0m（鋼砼，地下式）；8）日用消防水泵房一座，L×B×H=18.0×6.0×7m，半地下式，地下部分3.5m；9）水塔一座，鋼筋混凝土倒錐殼水塔,V＝150m3，H＝35m；10）水源井2眼，一用一備，井徑300mm，井深400m。

3 排水工程設計

工業場地排水分礦井排水與地面生產、生活污水排水及雨水排放。

（1）礦井排水

礦井正常涌水量為553.64m3/h，全天為13287.36m3/d；最大涌水量為752.95m3/h，全天為18070.8m3/d。礦井排水經斜管沉淀池處理后，其中約有1244.5m3/d的水量進一步處理作為礦井生產供水水源外，其它正常多余水部分經處理及消毒達到國家污水一級排放標準后外排至附近河溝，也可灌溉農田，或供其他用戶進一步處理后使用。

（2）地面生產、生活污水排水

工業場地地面的主要污水來源為：糞便污水、洗衣、洗澡污水等。

工業場地生活污水量約為239.19m3/d。糞便污水、浴室及其它污水通過排水管道收集在一起，經過一體化地埋式生活污水綜合處理設備處理，達到國家GB8978-1996一級排放標準后外排。污水處理設備及構筑物如下：

地埋式（鋼砼，地下式）污水一體化處理設備一座，處理能力250m3/d，L×B×H=15.7×3.6×2.5m；污水格柵調節池：V＝200m3，共一座；潛污泵，50QW25-10-1.5兩臺（一用一備），Q=25m3/h，H=0.10Mpa，N=1.5kW。

（3）雨水排放

礦井工業場地地面雨水由雨水排水明溝收集后外排至附近河溝。

4 消防與灑水系統

（1）地面部分消防及灑水

地面消防體制采用臨時高壓制，發生火災時啟動專用消防給水泵進行加壓滅火。工業場地內設有日用消防水池及水泵房。工業場地地面消防用水取自日用消防水池，容積V=600m3。日用消防水池有消防用水平時不被動用的技術措施。消防給水管道與生活給水管道合用同一供水管網。水源均采用處理后的礦井排水。

工業場地消防流量按20L/s計算，一次火災延續時間為3小時，消防采用臨時高壓供水系統。消防時所需水量及水壓由消防水泵滿足，選二臺XBD6/30-125G/3，Q＝30l/s，P=0.60MPa，配用電機N＝30kW，一用一備，放置在日用消防水泵房內。地面儲煤場采用搖臂式噴頭進行灑水除塵。地面輸煤皮帶等采用自動灑水除塵。

（2）井下消防及灑水

按《煤礦井下消防、灑水設計規范》要求，礦井在井下各主要巷道內均設置有管徑不＜50mm的消防管道，除在采區各上下山口、變電所等機電硐室入口、檢修硐室及材料庫硐室入口、掘井巷道迎頭、回采工作面進、回風巷口、膠帶輸送機機頭等位置處設置有消火栓裝置外，還在以下具有火災危險的巷道內按要求設置有消火栓裝置。

井下消防灑水水源采用凈化后的礦井排水。由設在地面的井下消防水池（V=400m3）靠靜壓供給，沿副井井口進入井下。井下消防及灑水合用同一井下給水管道系統。井下消防灑水管道采用無縫鋼管，法蘭或快速接頭連接。

在主井與井底車場連接處；機電硐室；材料庫；采區各上、下山口；掘進巷道入口等處設置室內消火栓。井下消防總流量為7.5L/S，每個消火栓流量為2.5L/S，火災延續時間為6小時。井下消火栓規格DN50，由帶閥門的三通支管及水帶接口組成。水槍及水帶集中存放。

在井下各掘進工作面、采煤工作面、運輸巷、各原煤裝載點、落煤點等處均設置有防塵灑水、噴霧管路及裝置；在采煤工作面運輸巷距工作面40m的地方、掘進巷道距工作面30m的地方，以及其它一些產塵較嚴重的地方設置有風流凈化水幕裝置。

除此之外，在礦井各主要巷道內均設置有防塵灑水管路，并在各管路沿程每隔50米或100m間距設置有管徑為25mm的支管和閥門（三通閥門）共設置水幕、自動噴霧、沖洗巷道等各種設備接用水使用。

當井下消火栓栓口靜水壓力高于1.0Mpa時，采用減壓閥進行減壓，當消火栓栓口出水壓力大于0.50MPa時采用減壓、穩壓消火栓。

在機電硐室、檢修硐室等附近設置泡沫滅火器。

（3）供水施救系統

在井下設置供水施救系統，與井下消防灑水系統合用同一管路；在災變期間通過閥門切換由生活供水系統接入井下消防灑水管路，在切換生活供水管道上設控制閥門及倒流防止器，能在緊急情況下，為避險人員提供滿足生活飲用水質標準飲用水水源，并能輸送液態營養物質。所有采掘工作面和其他人員較集中的地點、井下各作業地點及避災硐室（場所）處設置供水閥門，保證各采掘作業地點在災變期間能夠實現提供應急供水。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.16.026

劉剛（1981年4月26日），男，本科，河南省鄭州市，工程師，現任職于煤炭工業鄭州設計研究院有限公司，主要從事礦山給水排水設計工作。