對(duì)石井煤礦給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討

劉剛

煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州市 450007

對(duì)石井煤礦給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討

劉剛

煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州市 450007

煤礦給排水設(shè)計(jì)與城市給排水設(shè)計(jì)相比較有許多相似之處但又有其特殊性。一方面生產(chǎn)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(huán)水系統(tǒng)，達(dá)到了安全經(jīng)濟(jì)的效果。

給排水系統(tǒng)；水源；設(shè)計(jì)

1 工程概況

永昌礦業(yè)有限公司石井煤礦位于鞏義市南12千米左右的西村鎮(zhèn)車園村～涉村鎮(zhèn)南莊村一帶，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.60Mt/a。礦區(qū)屬低山區(qū)，總體地勢(shì)東、西兩邊高，中部低，海拔標(biāo)高265米～711.4米，一般相對(duì)高差50米～150米。區(qū)內(nèi)北東向沖溝發(fā)育，利于降水排泄。區(qū)內(nèi)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(shè)計(jì)

（1）供水水源選擇

該礦井附近的地表水河流為季節(jié)性河流，水量無法保證，又多是排污的受納水體，水質(zhì)較差，且不穩(wěn)定，無法作為礦井的供水水源使用。塢羅水庫(kù)，雖然蓄水量較大，但仍需改造加固及增加庫(kù)容，需要對(duì)水源進(jìn)行深度處理，投資較大，運(yùn)行成本也較高。從地下含水層可以看出，該區(qū)域奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r巖溶裂隙水含水層鉆孔抽水試驗(yàn)，該含水層水量充沛，水質(zhì)良好，水質(zhì)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(jīng)過沉淀、過濾及消毒處理后，水質(zhì)完全可以達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)上述分析及礦井現(xiàn)狀，結(jié)合礦區(qū)對(duì)水質(zhì)及水量的要求，為了充分合理利用水資源，本設(shè)計(jì)考慮采用分質(zhì)供水方式。工業(yè)場(chǎng)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(qū)域內(nèi)打水源井兩眼，一用一備，供水水量及水質(zhì)滿足礦井用水需要。井下排水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后做為礦井地面生產(chǎn)、井下消防灑水等用水水源。

（2）用水量估算

根據(jù)用水人數(shù)及用水指標(biāo)計(jì)算，礦井最高日總用水量約為：1510.29m3/d，最大時(shí)約為111.7m3/h，其中井下灑水用水約為518.4m3/d，最大時(shí)約為28.8m3/h；洗煤用水約為217.12m3/d，最大時(shí)約為13.57m3/h；工業(yè)場(chǎng)地生活用水最高日約為265.77m3/d，最大時(shí)約為41.15m3/h。

（3）主要供水構(gòu)筑物

1）調(diào)節(jié)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(shè)計(jì)

工業(yè)場(chǎng)地排水分礦井排水與地面生產(chǎn)、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(jīng)斜管沉淀池處理后，其中約有1244.5m3/d的水量進(jìn)一步處理作為礦井生產(chǎn)供水水源外，其它正常多余水部分經(jīng)處理及消毒達(dá)到國(guó)家污水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)后外排至附近河溝，也可灌溉農(nóng)田，或供其他用戶進(jìn)一步處理后使用。

（2）地面生產(chǎn)、生活污水排水

工業(yè)場(chǎng)地地面的主要污水來源為：糞便污水、洗衣、洗澡污水等。

工業(yè)場(chǎng)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(jīng)過一體化地埋式生活污水綜合處理設(shè)備處理，達(dá)到國(guó)家GB8978-1996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)后外排。污水處理設(shè)備及構(gòu)筑物如下：

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

（3）雨水排放

礦井工業(yè)場(chǎng)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(tǒng)

（1）地面部分消防及灑水

地面消防體制采用臨時(shí)高壓制，發(fā)生火災(zāi)時(shí)啟動(dòng)專用消防給水泵進(jìn)行加壓滅火。工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)設(shè)有日用消防水池及水泵房。工業(yè)場(chǎng)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(shí)不被動(dòng)用的技術(shù)措施。消防給水管道與生活給水管道合用同一供水管網(wǎng)。水源均采用處理后的礦井排水。

工業(yè)場(chǎng)地消防流量按20L/s計(jì)算，一次火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3小時(shí)，消防采用臨時(shí)高壓供水系統(tǒng)。消防時(shí)所需水量及水壓由消防水泵滿足，選二臺(tái)XBD6/30-125G/3，Q＝30l/s，P=0.60MPa，配用電機(jī)N＝30kW，一用一備，放置在日用消防水泵房?jī)?nèi)。地面儲(chǔ)煤場(chǎng)采用搖臂式噴頭進(jìn)行灑水除塵。地面輸煤皮帶等采用自動(dòng)灑水除塵。

（2）井下消防及灑水

按《煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，礦井在井下各主要巷道內(nèi)均設(shè)置有管徑不＜50mm的消防管道，除在采區(qū)各上下山口、變電所等機(jī)電硐室入口、檢修硐室及材料庫(kù)硐室入口、掘井巷道迎頭、回采工作面進(jìn)、回風(fēng)巷口、膠帶輸送機(jī)機(jī)頭等位置處設(shè)置有消火栓裝置外，還在以下具有火災(zāi)危險(xiǎn)的巷道內(nèi)按要求設(shè)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(shè)在地面的井下消防水池（V=400m3）靠靜壓供給，沿副井井口進(jìn)入井下。井下消防及灑水合用同一井下給水管道系統(tǒng)。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(chǎng)連接處；機(jī)電硐室；材料庫(kù)；采區(qū)各上、下山口；掘進(jìn)巷道入口等處設(shè)置室內(nèi)消火栓。井下消防總流量為7.5L/S，每個(gè)消火栓流量為2.5L/S，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為6小時(shí)。井下消火栓規(guī)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(jìn)工作面、采煤工作面、運(yùn)輸巷、各原煤裝載點(diǎn)、落煤點(diǎn)等處均設(shè)置有防塵灑水、噴霧管路及裝置；在采煤工作面運(yùn)輸巷距工作面40m的地方、掘進(jìn)巷道距工作面30m的地方，以及其它一些產(chǎn)塵較嚴(yán)重的地方設(shè)置有風(fēng)流凈化水幕裝置。

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

當(dāng)井下消火栓栓口靜水壓力高于1.0Mpa時(shí)，采用減壓閥進(jìn)行減壓，當(dāng)消火栓栓口出水壓力大于0.50MPa時(shí)采用減壓、穩(wěn)壓消火栓。

在機(jī)電硐室、檢修硐室等附近設(shè)置泡沫滅火器。

（3）供水施救系統(tǒng)

在井下設(shè)置供水施救系統(tǒng)，與井下消防灑水系統(tǒng)合用同一管路；在災(zāi)變期間通過閥門切換由生活供水系統(tǒng)接入井下消防灑水管路，在切換生活供水管道上設(shè)控制閥門及倒流防止器，能在緊急情況下，為避險(xiǎn)人員提供滿足生活飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)飲用水水源，并能輸送液態(tài)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。所有采掘工作面和其他人員較集中的地點(diǎn)、井下各作業(yè)地點(diǎn)及避災(zāi)硐室（場(chǎng)所）處設(shè)置供水閥門，保證各采掘作業(yè)地點(diǎn)在災(zāi)變期間能夠?qū)崿F(xiàn)提供應(yīng)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(xiàn)任職于煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院有限公司，主要從事礦山給水排水設(shè)計(jì)工作。