千米鉆機循環(huán)水工藝技術(shù)在寺河礦的推廣應(yīng)用

冀曉剛

（晉能控股集團寺河礦，山西 晉城 048006）

引言

目前寺河礦的千米鉆機種類較多，有西安12000LD鉆機、西安6000LD鉆機、重慶鉆機、高寶鉆機、VLD-1000型鉆機等，這些鉆機的用水需求較大，高則250 L/min（西安12000LD鉆機），低則180 L/min（高寶鉆機），平均每臺鉆機用水約200 L/min。

由于千米鉆機的施工需要使用大量的靜壓水，尤其是多臺鉆機同時施工，對水的需求量較大，但目前井下的供水系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了千米鉆機的生產(chǎn)需求，鉆機進(jìn)去后，時常因為水量不足而無法正常施工，嚴(yán)重影響各盤區(qū)的生產(chǎn)銜接[1-2]。

為了解決井下的用水問題，寺河礦在千米鉆機中應(yīng)用循環(huán)制水裝置（中水回用陶瓷模組），不僅滿足了井下用水需求，還解決了污水上井凈化等問題。

1 寺河礦的工業(yè)水處理存在的問題

供水緊張造成千米鉆機存在待水停機現(xiàn)象，制約抽掘采進(jìn)度，影響生產(chǎn)；千米鉆機用水量大造成排水系統(tǒng)壓力增加；千米鉆機打鉆過程中產(chǎn)生的煤泥水含有大量細(xì)顆粒煤泥，造成局部水倉和主水倉清倉工作量成倍增加，煤泥水固液分離以及后期水處理十分困難；經(jīng)過五次轉(zhuǎn)載，水處理費用很高，約5.8元/m3左右；供、排水管路安裝工程量大；施工排水倉工程量大；清倉工程量大；為了處理煤泥，造成重鹽水很多，重鹽水存在排放隱患，見圖1。

圖1 寺河礦工業(yè)水處理流程圖

目前，寺河礦開鉆32臺千米鉆機，每臺鉆機用水量大約12 m3/h，每天開鉆時間大約20 h，每臺用水量大約240 m3/d，用水量共計7 600 m3/d。現(xiàn)礦井水處理站處理能力大約7 500 m3/d，全礦用水量大約9 000 m3/d，需從地面潛井補水1 500 m3/d。為解決大量用水，目前寺河礦采取增加潛井補水量和增加井下供水管徑（從DN100增加到DN150）雙重措施，保證千米鉆機供水。

根據(jù)歷年抽采銜接計劃，最終在寺河礦千米鉆機的開鉆臺數(shù)要達(dá)到36臺，千米鉆機需用水量864 m3/d，再加上其他生產(chǎn)用水，總用水量將達(dá)到11 200 m3/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的礦井水處理能力（75 00 m3/d）。可以看出，目前供水緊張已成為制約寺河礦瓦斯抽采和生產(chǎn)銜接的重要因素。為保證寺河礦瓦斯抽采和正常生產(chǎn)銜接，寺河礦經(jīng)過長期探索和實驗，計劃在寺河礦井下使用千米鉆機污水就地處理循環(huán)利用系統(tǒng)[3]。

2 陶瓷平板膜的工作原理（見圖2）

圖2 平板陶瓷膜工作原理圖

平板陶瓷膜浸沒在原水內(nèi)。小于膜孔徑（0.1μm）的水分子團可以進(jìn)入膜腔，大于0.1μm的雜質(zhì)被阻擋在膜外表面。采用外壓內(nèi)吸的工作方式，即外壓在水的靜壓作用下，凈水進(jìn)入膜腔，內(nèi)吸為產(chǎn)水泵對膜腔內(nèi)的水進(jìn)行抽吸，從而達(dá)到凈化分離效果[4-5]。

通過陶瓷膜PC-MBR將0.1μm以上的雜質(zhì)過濾到陶瓷膜外（物理過濾），利用隔膜泵將膜組內(nèi)的清水抽出，供正常打鉆使用，為了保持膜的通量和孔徑穩(wěn)定，定期對膜組進(jìn)行氣反洗或水反洗。

3 千米鉆機井下推廣實施方案

1）將千米鉆機進(jìn)、排水口與循環(huán)制水裝置（中水回用膜組）連接，使千米鉆機用水與污水處理形成一個回路，達(dá)到污水循環(huán)使用；

2）加工蓄水水箱（用于容納2～3 m3的凈化水），一頭連接至水箱，另一頭連接到鉆機進(jìn)水口；

3）在蓄水水箱里安裝5.5 kW電泵，代替靜壓水水壓，滿足打鉆水壓要求；

4）將原先的高位水箱數(shù)量由原先的4個增加到6個，同時水箱連接處加裝濾網(wǎng)，用于過濾細(xì)煤泥[6]；

5）搭配振動篩，進(jìn)一步過濾打鉆中返出的煤渣，見圖3。

圖3 循環(huán)制水裝置井下制水示意圖

4 應(yīng)用效果

通過在千米鉆機上連接中水回用膜組（循環(huán)制水裝置），目前正常打鉆已經(jīng)基本不需要接入靜壓水，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，一臺鉆機原先打鉆平均每8 h使用90 m3的水量，現(xiàn)在緊緊使用5～10 m3的水量就能滿足生產(chǎn)，一天24 h，平均每天節(jié)約用水240 m3，根據(jù)居民用水2元/m3計算，一天可以節(jié)省2×240=480元，一年可以節(jié)省365×480=175 200元，經(jīng)濟效益非常可觀。解決了井下各采面用水緊張的問題，其實際意義無法估量。

目前，該套循環(huán)制水設(shè)備已逐步成型，現(xiàn)在在東五盤區(qū)各鉆機試驗效果良好，完全滿足井下鉆機的用水需求，且維護(hù)費用低，節(jié)水效果立竿見影。

寺河礦在井下共有36臺千米鉆機，部分采面、巷道布置多臺千米鉆機，部分區(qū)域受到用水影響，施工進(jìn)尺由此大打折扣，通過千米鉆機循環(huán)水工藝的應(yīng)用，井下供水系統(tǒng)壓力得到了緩解，保證了各鉆機的正常施工，保證了寺河礦千米鉆機的開機率。