煤礦尾礦水綜合利用研究

韓和平 趙君志 婁本敏 徐 強

（平頂山天安煤業七礦有限責任公司，河南省平頂山市，467092）

煤礦尾礦水綜合利用研究

韓和平 趙君志 婁本敏 徐 強

（平頂山天安煤業七礦有限責任公司，河南省平頂山市，467092）

為了合理開發水資源讓有限的水資源發揮最大的綜合效益，平頂山天安煤業七礦有限責任公司對供水總廠排供水系統進行了改造。在七礦主副井之間建造二次加壓系統，選取3臺WQ600-55-160型排水泵。根據水泵總臺數，選用典型三泵兩趟管路系統，為減少能耗，采用2臺泵向兩趟管路供水。根據驗算和實際情況，平煤七礦現有的2條輸水管路DN400×12、DN500×12滿足設計要求。經過改造，平煤七礦達到了減少礦井水排放，提高礦井供電系統、排水系統的安全可靠性的目的。

礦井 尾礦水 井下排水 供水水源 綜合利用

1 項目概況

平煤七礦位于平頂山市西側。井田邊界為西與五礦人為劃界，北至鍋底山正斷層，南部為煤層露頭，東部為市區。井下有二水平中央泵房、一水平泵房、二號井西截水泵站共3個排水系統。根據2003-2011年礦井涌水量統計，平煤七礦礦井最大涌水量為94512 m3／d，平均最大涌水量涌為66408 m3／d，平均正常涌水量為28008 m3／d。若不對水資源加以利用直接排出，排污費約為1100萬元／a，對水資源的浪費所造成的資源損失不可估量。

2 平煤七礦涌水情況及排水能力

二水平中央泵房排水系統技術參數為水泵型號D600-55×6，水泵數量12臺，額定排水能力500～600 m3／h，電機功率710 k W，排水管徑?325 mm×12 mm，排水線路10趟 （主、副井各5趟），井筒深度280 m，礦井水倉容積11382 m3。

改造前，因水廠供水管路長，阻力大，效率低，需加開2臺710 k W大功率水泵向水廠供水，多余的水由泄水管排出。井下水泵功率大，檢修費用高，用大功率水泵輸送原水不符合經濟效益。在雨季，二水平中央泵房需開啟8臺水泵才能滿足供水要求，所以為保證礦井正常安全生產，在涌水量大的雨季，無法正常為供水總廠一分廠提供原水，進而造成大面積停水，影響正常生產、生活秩序。改造前排供水系統示意圖如圖1所示。

3 設計依據

平煤七礦自建污水處理廠，非飲用水處理能力為8000 m3／d，主要用于職工洗浴、工業場所灑水、公用衛生間沖水及七礦選煤廠生產用水。供水總廠一分廠凈水系統需水量為60000 m3／d。七礦雨季最大平均涌水量為66408 m3／d，七礦污水處理廠需水量與供水總廠一分廠總需水量為68000 m3／d。雨季礦井排水量能滿足所有需水量要求，淡季平均正常涌水量為28008 m3／d，首先滿足七礦污水處理廠用水量8000 m3／d，剩余水量20008 m3／d，不足水量39992 m3／d，不足水量由白龜山水庫補充。根據地測水情報告，2003-2011年七礦涌水情況統計如表1所示。

表1 平煤股份七礦2003-2011年涌水情況統計表

4 技術方案

4.1 供水方案設計與選擇

通過調研論證提出以下3套方案：

（1）方案一：在七礦主副井之間建造二次加壓系統，如圖2所示。

二次加壓系統：井下水泵房→地面緩沖水池→地面潛水泵→供水總廠一分廠。其內容包括：建一座1000 m的緩沖水池；緩沖水池上建配電室及值班室；配套設備配電及連接管路。

該方案的難點在于地面沒有足夠場地去建造緩沖水池、配電室和值班室。經過多次論證優化，最終設計在副井旁邊建設地下水池，配電室及值班室建在緩沖水池上方。由于場地有限，為保證容積不變需要選用潛水污水泵。通過現有的兩條DN500和DN400輸水管路輸送至供水總廠一分廠。

（2）方案二：在原有管道上設置管道泵加壓。

從平煤七礦到供水總廠一分廠現有2條輸水管路，分別為DN400和DN500，在其上分別裝設管道加壓泵。

由于管道泵目前最大管口直徑為300 mm，而現有2條輸水管路為DN400、DN500，故不適合用管道泵加壓。

（3）方案三：利用原有水池作為緩沖水池。

利用七礦院內現有的1座水池作為緩沖水池，其余方案同方案一。

七礦現有2座水池，一個是井下用水備用水池，另一個是地面消防水池，都不益做為一分廠原水緩沖水池。

綜合上述3個方案，選擇方案一。

4.2 水泵的選型與計算

4.2.1 水泵揚程計算

式中：HB——估算水泵所需揚程，m；

Hsy——側地高度，m。即吸水井最低水位至排水管出口間的高度差，一般可取吸水井底與地面標高差＋4 m；

ηg——管路效率。

當管路在立井中鋪設時，ηg＝0.9～0.89；當管路在斜井中鋪設，且傾角α＞30°時，ηg＝0.83～0.8；α＝30°～20°時，ηg＝0.8～0.77；α＜20°時，ηg＝0.77～0.74。

4.2.2 水泵的型號及臺數選擇

根據計算的工作水泵排水能力選擇水泵。所選方案中所建緩沖水池較深，需選取潛水污水泵，故選取WQ600-55-160型號泵，流量為600 m3／h，額定揚程為55 m，電機功率為160 k W，選用3臺。

4.3 管路的選擇

4.3.1 管路趟數及泵房內管路布置形式

根據泵的總臺數，選用典型三泵兩趟管路系統。從減少能耗的角度采用2臺泵向兩趟管路供水，從而可知每趟管路內流量Qe等于泵的流量。

4.3.2 排水內徑

式中：dp——排水管內徑，m；

Q——排水管中的流量，m3／h；

vp——排水管內的流速，通常取經濟流速vp＝1.5～2.2 m／s計算。

4.3.3 壁厚驗算

式中：dp——所選標準內徑，mm；

σz——管材許用應力，MPa；

p——管內水壓，MPa；

C——附加厚度，mm。

經過驗算和考慮到管路過馬路以及地埋銹蝕情況，從七礦到供水總廠一分廠現有的兩條輸水管路DN400×12、DN500×12能夠滿足設計要求。

5 實施效果

5.1 解決礦井排污水的排放

經過對七礦與供水總廠排供水系統的改造，七礦礦井水穩定的供給供水總廠一分廠，減少了礦井水的排放，減輕了企業負擔，保護了環境，節約了資源，變廢為寶。

5.2 降低礦井供電系統壓力

經過改造后，使用地面WQ600-55-160型、160 k W水泵代替了井下礦用D600-55×6型、710 k W水泵來供原水，降低了礦井供電系統壓力，也減少了大功率專業水泵的維護費用，提高了礦井供電系統、排水系統的安全可靠性，提高礦井產量，降低能耗，僅設備運行電費節約700萬元／a。

［1］李如順.改造尾礦水處理工藝 實現洗水閉路循環［J］.煤炭技術，2001 （1）

［2］倪健.高濁度尾礦水處理的探討 ［J］.有色礦山，1998 （4）

［3］武強，王志強，郭周克等.礦井水控制、處理、利用、回灌與生態環保五位一體優化結合研究 ［J］.中國煤炭，2010（2）

Research on comprehensive utilization of tailings water in coal mines

Han Heping，Zhao Junzhi，Lou Benmin，Xu Qiang
（7th Mine of Pingdingshan Tian＇an Coal Mining Co.，Ltd，Pingdingshan，Henan 467092，China）

In order to rationally develop water resource to make the limited water resources achieve the maximum comprehensive benefits，the 7th Mine of Pingdingshan Tian＇an Coal Mining Co.，Ltd.renovated the water supply and drainage systems in the water supply factory.The secondary pressurization system was added between main and auxiliary shafts in the 7th Mine，and three drainage pumps（WQ600-55-160）were used for the water drainage.In the typical three-pump-two-line system，two pumps were used for the water supply to these two lines in order to reduce the energy consumption.According to the checking calculation results and the actual situation，the current two lines for the water supply（DN400×12，DN500×12）in the 7th Mine meet the design requirements.After the renovation，the 7th mine has achieved such objectives as tailings water reduced，and the safe reliability of power supply system and drainage system enhanced.

coal mine，tailings water，underground drainage，water-supply source，comprehensive utilization

TD994

A

韓和平 （1965-），男，河南平頂山人，碩士研究生，現任平頂山天安煤業七礦有限責任公司經理，高級工程師，主要從事煤礦礦建方面的研究。

（責任編輯 孫英浩）