论煤矿给排水设计的有关问题

论煤矿给排水设计的有关问题

张灿

贵州省煤矿设计研究院

张灿

摘要：煤矿建设中的给水系统与循环水系统之间的优化配置对于煤矿的污水治理和环境保护具有重要的意义，做好其给排水设计至关重要。本文针对煤矿给排水的现状进行研究，从煤矿给水中的水源选择和井下供水，以及矿井工业场地的冷却循环用水、污水处理等方面进行问题分析，并给出相应的改进措施。

关键词：煤矿给排水；循环冷却水；设计；现状分析；改进措施

满足矿井建设生产对水压、水量和水质的要求是煤矿给水设计的基本任务，主要包括矿井工业广场中的生活、生产和消防用水，矿井住宅区的生活用水、消防用水，各类工业设备的冷却循环用水及矿井井下给水。而进行煤矿排水设计的最基本任务就是将各类生活、生产废水，雨水等排入地面。与城市的给水、排水设计比较，煤矿的给排水设计具有一定的特殊性，煤矿的生产需水量大，而煤矿开采又会对地下水资源造成较大破坏。为保证煤矿建设能够与市场经济规律相符合，做好城市化和商业化的给排水设计具有重要意义。本文针对煤矿给排水设计的相关问题进行分析，并给出有效的解决对策。

一、煤矿给水设计

1.水源选择

1.1问题分析

当前，许多矿井居住区及工业场地的供水以地下水为主，辅助供水源来自于矿井水净化后的回用，这些供水条件主要存在以下问题：①为保证正常的生产和生活用水，需建立较多的水源井，如贵州省许多煤矿都建设十多座水源井，均投入较多的财力应用于设备和泵房的建设，并且水源井获得征地保护，具有较长的输水管。同时，利用水源井进行取水需要较多的能耗，通常深度为80米的水源井需要使用15至22千瓦的深井泵。②居住区和工业场地分散，需要较多重复建设。所有的煤矿工业厂房的矿井水和生活用水水源井均需分开设置，供水管道也应进行单独建设，故供水系统建设的投资较高。③矿井水资源浪费严重。

1.2解决措施

为避免上述问题的发生，在进行煤矿给水设计时应打破传统思想和惯用的供水模式，有效利用矿井的排水资源，在矿井的工业场地建立精华水厂，将矿井的排水有效的转化为生活用水，以便于提供居住区和矿井工业场地的用水。例如，安徽两淮地区的矿井排水中除具有细菌和悬浮物外，其毒理和理化指标都与标准的生活饮用水相符合。大部分经过处理的矿井排水回用可满足矿井工业场的生活和生产用水。水量充足的部分矿井在能够满足自身用水的同时还有所剩余，可在收取一定管网建设费和水增容费后向附近的居民提供用水。

2.井下供水设计

在经济技术逐渐发展的同时，采掘工艺逐渐机械化，自动化作业水平不断提高，为有效的满足生活和生产的防尘和安全要求，煤矿的井下供水范围逐渐趋于广泛，其供水对象主要包括消防用水、生产用水、采掘工艺防尘用水。煤矿设计的相关规定已有关于水压、水量、设备等的规范要求，本文不再进行探讨，主要针对其镜下消防洒水的设计问题进行分析。

2.1水源选择

当前，许多矿井均将地面上的生活供水水源同时作为井下供水的水源，这种方式可保证水质，但是井筒中的管道长，安全性低。除上述方式外，还可选择井下深部底板水源和井下排水。①井下深部底板水源的利用：如果井底大巷内地版的含水层良好，可采用向下钻水源孔方式取水，借用地下水承压水头来满足消防用水、洒水器和采掘设备的要求。这种方式具有节能、不耗电、供水管道短和管道承压低的优势，但是需做足水文地质工作。②井下排水利用。若井下的排水量大，且大多数为疏干底板水，因其具有较大水量，且水质清澈，能够在水下建立水仓，经沉淀即可送至其供水管网。

2.2井下给水管道的管材选择和及防腐分析

井下输水管道的防腐工作是井下供水设计中始终面临的难题，因为井下的空气湿度大，环境较差，容易导致管道腐蚀。同时，地下供水管道所承受的压力较大，通常使用镀锌钢管或无缝钢管。

二、煤矿排水设计

生活污水的处理是煤矿排水设计中面临的主要问题，煤矿系统的新建矿井十分注重其环保建设，并投入较多的自检和设备，煤炭的设计想干部门也不断的加强关于生活污水处理的工艺、方案等多方面的探索。例如，淮南地区的谢桥矿表面曝气工艺、潘三矿生物转盘工艺等，以下主要针对煤矿中生活污水的问题及措施进行分析。

1.生活污水处理设施建设问题

当前，许多煤矿的居住区和矿井工业场均分别建立污水处理厂，需两处征地、重复建设，需要较多的资金和设备投入，且运行耗能和管理费用较高，吨水的处理成本高，技术力量相对分散。通常，煤矿的居住区和工业场之间的距离不远，两处合建污水处理厂更为合理，鉴于居住区向工业场排水的管道较深，可以在中间部位进行污水提升泵站的设置，或在二者之间建设污水处理厂，这样既可有效节省投资，又使运行成本获得显著下降。

2.污水处理的设计参数问题

在进行设计煤矿的生活污水处理厂时，测量污水中的CODcr、BOD5、SS指标只套用城市生活污水污染物的指标，不采用类比法，也不按实测，因为生活污水中含有的有机物不多，导致许多设计好的活性污水处理工艺不能够在运转过程中获得最低限度的营养物质，致使其被矿化、分解，无法形成活性污泥。故许多污水处理厂终止活性污泥的回流，保持设计环节中的曝气部分，导致设计核心环节的丢失。即便是氧化沟污水处理措施也面临着同样的问题，设计流程中的回流活性污泥无法回流，导致元氧化沟系统变成带状平流沉淀池（附加曝气），其设计中的污泥集中处理池、消泡池和污泥晾晒场等许多设施成为多余，导致大量资金浪费。

贵州矿区的很多矿井均采用二级生物接触养花大亨进行生活污水的处理，效果明显。这种工艺的优势主要表现为适用于变化大、低浓度的污水，节省投资，维护方便等。其原理主要表现为可充分利用固体滤料表面的生物膜进行废水的净化，玻璃钢、炉渣、半软性纤维球、塑料蜂窝状材料均为可利用的滤料。所以，煤矿进行污水设计时，应加强对进水污染物的指标分析，选择耐冲击负荷高、适用性强的污水处理方案，提交至环境保护部门经专家组审查之后，再确定最终的处理工艺。

结语：煤矿建设过程中的煤矿给水系统、水资源化及污水治理与环境保护之间具有密切的联系，做好煤矿给排水的设计对于改善煤矿有效用水、节约成本具有重要的意义，值得煤矿给排水的设计者们加强深入研究。

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