礦區工業場地給水改造技術分析

王思孝

（靖遠煤電股份公司魏家地煤礦， 甘肅 白銀 730913）

1 礦區工業場地用水量計算

礦井用水量根據工業用水量定額、礦井規模、全員工效、生產工藝及相關專業提供的資料進行計算，并按照礦井建設發展特點進行分別統計。因人員和地面設施沒變、地面構筑物沒有增加，所以地面工業場地總水量不變，這些因素在本次設計中不予考慮，而井下生產工藝和采掘工藝的變化，會使井下用水量有所變化。礦井擴建達到設計生產規模（每年3.0 Mt）時，礦井井下生產最高日用水量為786.93 m3/d，最高時用水量為84.29 m3/h；室外消防日用水量為432 m3/d；井下消防用水定額為48 L/s。

表1 工業場地用水量表

2 供水水源地技術分析

2.1 礦井區域地形

礦區所在區域地表由沙川、黃土、丘陵和山脈組成。礦井南部有一座紅山，海拔1 730 m。該地區沒有常年性水源，在礦井中部的沙河都是一些季節性河流。礦井區屬于大陸性氣候，最低溫度可低至-23.8 ℃，溫度最高時能到達37.4 ℃，全年平均溫度約為18 ℃。每年的11 月份至次年2 月份為冰凍期，凍結深度達0.95 m。每年降水期主要在6 月至9 月，年平均降雨量為238.2 mm，常年多風。

2.2 礦井區域水文地質

寶積山礦區為一向南傾斜的自流水盆地，礦區井田內最低侵蝕面標高1 590 m，煤層賦存于1350～850 m 水平,煤層開采最低1 070 m 水平。組成盆地的地層有4 個含水層和3 個隔水層。

中侏羅統窯街組砂巖裂隙含水層（Ⅰ含水層）：上部以中、粗粒砂巖為主，夾細、粉砂巖及砂質泥巖；下部由細礫巖組成，泥質膠結，疏松。魏家地井田平均厚度為49.50 m，鉆孔單位涌水量為0.000 45～0.000 75 L/（s·m），滲透系數0.000 788～0.001 12 m/d，為富水性極弱的含水層。

中侏羅統窯街組頂部隔水層（一隔水層）：位于窯街組煤系地層頂部，由煤層及其頂、底板粉砂巖、砂質泥巖、泥巖和炭質泥巖組成，隔水性好。

中侏羅統新河組底部（1 層煤頂部）砂巖裂隙含水層（Ⅱ含水層）：巖性為粗、中粒砂巖，中夾砂質泥巖及泥巖。砂巖為泥質膠結，比較堅硬，局部松散，裂隙較發育，部分被高嶺土充填。平均厚度為44.4 m，為富水性極弱的含水層，鉆孔單位涌水量為0.001 88～0.005 94 L/（s·m），滲透系數為0.005 16～0.016 9 m/d。

中侏羅統新河組下段隔水層（二隔水層）：該層主要由粉砂巖、砂質泥巖和泥巖組成，具有較好的隔水性。

中侏羅統新河組中段砂巖裂隙含水層（Ⅲ含水層）：巖性以砂巖為主，還有層狀泥質巖和粉砂巖。砂巖為砂和泥膠結，其中一部分為硅質物膠結。裂隙相對發育，井田平均厚度為80.5 m，是一個富水性非常弱的含水層。單位涌水量為0.005 12～0.412 L/（s·m），滲透系數為0.007 09～0.854 m/d。

中侏羅統上段和上侏羅統隔水層（Ⅳ含水層）：中侏羅統新河組上段（J22x）和上侏羅統苦水峽組（J3k）。下部主要由灰綠色泥巖和砂質泥巖夾頁巖以及油頁巖組成；上部主要為紫紅色泥巖夾砂巖。總厚度高達幾百米，具有極好的防水性。

第四系洪積潛水含水層中主要組成物質為：洪積、礫石、砂、粉砂和黏土物質。在基巖裸露地區，其他含水層可通過巖層露頭補給，厚度為0.50～32.25 m，入水量隨季節變化。這是一個弱富水含水層。

3 供水系統技術改造

依據魏家地礦井改擴建要求，原礦井礦區的生產和生活區里的供水系統在正常運行的情況下，能夠滿足原有礦區生產和全體員工的日常生活用水的需要，所以本次只對新建工業場地的給水、消防系統進行設計。

3.1 現有供水系統簡介

原工業場地供水系統已經形成，供水運行正常，水源來自原靖遠礦務局新五泵房，經中間加壓泵房加壓，通過DN300 的鑄鐵管輸送到原主副井工業場地2 個1 000 m3水池，由工業場地泵房將水輸送到中央風井水池、居住區等用水點。原主副井工業場泵房內設2 臺4BA-8A（22 kW）水泵，主要供給工業場地；2 臺3DA-8×9（20 kW）泵，主要供給居住區；2臺8DA-8×3（180 kW）水泵作為原工業場地消防專用水泵，同時預留有3 臺給紅會礦供水的水泵位置。

3.2 新建工業場地供水系統

新建工業場地位于已有鐵路裝車站場南側，在擬建選煤廠地西側修建1 座1 000 m3水池及泵房，在南側山上修建400 m3高位水池1 座，由原工業場地泵房DN200 的供水管路上接入DN150 DFJL 內外涂塑復合鋼管，向1 000 m3水池供水，由新建泵房向山上高位水池和新工業場地及洗煤廠各用水地點供水。

對原工業場地礦井污水處理站進行改造，對原有2 個400 m3礦井排水水池進行重復利用，一個作為擴建后礦井水處理站的調節水池，一個作為凈化處理后的回用水清水池，將原礦井水處理站改造成一個處理站、中水加壓泵房聯合建筑，為新建工業場地消防及井下消防、降塵供水。同時由原主副井工業場地泵房出水管路上引入DN100 DFJL 內外涂塑復合鋼管，向回用水清水池供水，作為工業場地消防及井下消防、降塵供水系統事故水源。

處理站、中水加壓泵房聯合建筑中設小型高效ReCoMagTM 超磁分離凈水系統1 套，設室內、室外消防給水系統各1 套；室內消防選用QLC0.50/20-0.15-2 氣壓消防給水設備；室外消防選用QLC0.70/25-0.15-2 氣壓消防給水設備。

3.3 新建主要供水設施

1）1 000 m3清水池1 座。

2）加壓泵房1 座，長×寬×高的尺寸為12 m×9.0 m×7.6 m，為半地下式建筑。

3）加壓泵房內設：變頻供水系統1 套，型號為LBP-GM-15/2+2.2，其中配備SLS65-200（Ⅰ）水泵3 臺（2 用1 備）；流量Q=50 m3/h，揚程h=50 m，功率N=15 kW；穩壓泵1 臺，型號為25GDL4-11×5，N=2.2 kW；二氧化氯發生器一臺，型號為KW500，流量Q=500 g/h，功率N=3.0 kW；自動攪勻排污泵2臺，1 用1 備，型號為50JYWQ10-15-1400-1.5，流量Q=10 m3/h，揚程h=15 m，功率N=1.5 kW。

3.4 井下水處理站技術改造

新建工業場地不新設井下水處理站，只是對原工業場地的原有井下水處理站進行改造，使其滿足擴建后礦井水處理的要求。對原有2 個400 m3礦井排水水池重復利用，一個作為擴建后礦井水處理站的調節水池，一個作為凈化處理后的回用水清水池，將原礦井水處理站改造成一個處理站、中水加壓泵房聯合建筑，為新建工業場地消防及井下消防、降塵供水。

井下正常涌水量為120.4 m3/h，最大涌水量145.3 m3/h，同時兼顧后期深層開采時有排水量增大的可能，井下水處理站處理能力為150 m3/h。

井下所排出的水中含有過多無機懸浮物和極少量油等物質，這些物質如果不經處理就排放將會成為最主要污染物。如果礦井水經過水處理站處理過之后，再進行排放，排放水水質達到符合用水對象的標準，綜合考慮取SS 質量濃度≤30 mg/L，將pH 控制在6.5～9，大腸菌群控制在3 個以內。在礦山處理礦井廢污水的主要措施為采用混凝、沉淀、消毒等工藝。經過處理后的水，水質可以達到《生活雜用水水質標準》（CJ/T 48—1999）限值要求，普遍用在礦井井下消防用水，灑水等方面，既節約了水資源又達到了廢水利用的目的。

處理站、中水加壓泵房聯合建筑處理構筑物及設備如下：對原處理站廠房進行改造，利用原有建筑，將原有處理設備更換為1 套小型高效ReCo-MagTM 超磁分離凈水系統，其余部分改建為中水加壓泵房，內設室內消防氣壓給水設備（QLC0.50/20-0.15-2）1 套；室外消防消防氣壓給水設備（QLC0.70/25-0.15-2）1 套。

3.5 給水管網技術改造

新建工業場地生產、生活供水管網與消防管網分開建設，生產生活管網為枝狀管網，消防管網為環狀管網，給水干管管徑DN150、次干管管徑DN100；10 min 消防水量管道單獨敷設，管道采用DFJL 內外涂塑復合鋼管。給水管道、消防管道與采暖管道同地溝敷設，在個別地方采用直埋敷設的方式，在供水干管上每隔100～120 m 設1 個SS100/65-1.0 型地下式室外消火栓。

4 結語

對新建場地供水系統技術進行改造和給水管網技術改造后，完善了礦區工業場地各項功能，滿足了礦區生產生活和消防用水的需要，為煤礦企業規劃發展、環境治理及安全生產起到了積極作用。