煤矿尾矿水综合利用研究

韩和平 赵君志 娄本敏 徐 强

（平顶山天安煤业七矿有限责任公司，河南省平顶山市，467092）

煤矿尾矿水综合利用研究

韩和平 赵君志 娄本敏 徐 强

（平顶山天安煤业七矿有限责任公司，河南省平顶山市，467092）

为了合理开发水资源让有限的水资源发挥最大的综合效益，平顶山天安煤业七矿有限责任公司对供水总厂排供水系统进行了改造。在七矿主副井之间建造二次加压系统，选取3台WQ600-55-160型排水泵。根据水泵总台数，选用典型三泵两趟管路系统，为减少能耗，采用2台泵向两趟管路供水。根据验算和实际情况，平煤七矿现有的2条输水管路DN400×12、DN500×12满足设计要求。经过改造，平煤七矿达到了减少矿井水排放，提高矿井供电系统、排水系统的安全可靠性的目的。

矿井 尾矿水 井下排水 供水水源 综合利用

1 项目概况

平煤七矿位于平顶山市西侧。井田边界为西与五矿人为划界，北至锅底山正断层，南部为煤层露头，东部为市区。井下有二水平中央泵房、一水平泵房、二号井西截水泵站共3个排水系统。根据2003-2011年矿井涌水量统计，平煤七矿矿井最大涌水量为94512 m3／d，平均最大涌水量涌为66408 m3／d，平均正常涌水量为28008 m3／d。若不对水资源加以利用直接排出，排污费约为1100万元／a，对水资源的浪费所造成的资源损失不可估量。

2 平煤七矿涌水情况及排水能力

二水平中央泵房排水系统技术参数为水泵型号D600-55×6，水泵数量12台，额定排水能力500～600 m3／h，电机功率710 k W，排水管径ø325 mm×12 mm，排水线路10趟 （主、副井各5趟），井筒深度280 m，矿井水仓容积11382 m3。

改造前，因水厂供水管路长，阻力大，效率低，需加开2台710 k W大功率水泵向水厂供水，多余的水由泄水管排出。井下水泵功率大，检修费用高，用大功率水泵输送原水不符合经济效益。在雨季，二水平中央泵房需开启8台水泵才能满足供水要求，所以为保证矿井正常安全生产，在涌水量大的雨季，无法正常为供水总厂一分厂提供原水，进而造成大面积停水，影响正常生产、生活秩序。改造前排供水系统示意图如图1所示。

3 设计依据

平煤七矿自建污水处理厂，非饮用水处理能力为8000 m3／d，主要用于职工洗浴、工业场所洒水、公用卫生间冲水及七矿选煤厂生产用水。供水总厂一分厂净水系统需水量为60000 m3／d。七矿雨季最大平均涌水量为66408 m3／d，七矿污水处理厂需水量与供水总厂一分厂总需水量为68000 m3／d。雨季矿井排水量能满足所有需水量要求，淡季平均正常涌水量为28008 m3／d，首先满足七矿污水处理厂用水量8000 m3／d，剩余水量20008 m3／d，不足水量39992 m3／d，不足水量由白龟山水库补充。根据地测水情报告，2003-2011年七矿涌水情况统计如表1所示。

表1 平煤股份七矿2003-2011年涌水情况统计表

4 技术方案

4.1 供水方案设计与选择

通过调研论证提出以下3套方案：

（1）方案一：在七矿主副井之间建造二次加压系统，如图2所示。

二次加压系统：井下水泵房→地面缓冲水池→地面潜水泵→供水总厂一分厂。其内容包括：建一座1000 m的缓冲水池；缓冲水池上建配电室及值班室；配套设备配电及连接管路。

该方案的难点在于地面没有足够场地去建造缓冲水池、配电室和值班室。经过多次论证优化，最终设计在副井旁边建设地下水池，配电室及值班室建在缓冲水池上方。由于场地有限，为保证容积不变需要选用潜水污水泵。通过现有的两条DN500和DN400输水管路输送至供水总厂一分厂。

（2）方案二：在原有管道上设置管道泵加压。

从平煤七矿到供水总厂一分厂现有2条输水管路，分别为DN400和DN500，在其上分别装设管道加压泵。

由于管道泵目前最大管口直径为300 mm，而现有2条输水管路为DN400、DN500，故不适合用管道泵加压。

（3）方案三：利用原有水池作为缓冲水池。

利用七矿院内现有的1座水池作为缓冲水池，其余方案同方案一。

七矿现有2座水池，一个是井下用水备用水池，另一个是地面消防水池，都不益做为一分厂原水缓冲水池。

综合上述3个方案，选择方案一。

4.2 水泵的选型与计算

4.2.1 水泵扬程计算

式中：HB——估算水泵所需扬程，m；

Hsy——侧地高度，m。即吸水井最低水位至排水管出口间的高度差，一般可取吸水井底与地面标高差＋4 m；

ηg——管路效率。

当管路在立井中铺设时，ηg＝0.9～0.89；当管路在斜井中铺设，且倾角α＞30°时，ηg＝0.83～0.8；α＝30°～20°时，ηg＝0.8～0.77；α＜20°时，ηg＝0.77～0.74。

4.2.2 水泵的型号及台数选择

根据计算的工作水泵排水能力选择水泵。所选方案中所建缓冲水池较深，需选取潜水污水泵，故选取WQ600-55-160型号泵，流量为600 m3／h，额定扬程为55 m，电机功率为160 k W，选用3台。

4.3 管路的选择

4.3.1 管路趟数及泵房内管路布置形式

根据泵的总台数，选用典型三泵两趟管路系统。从减少能耗的角度采用2台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管路内流量Qe等于泵的流量。

4.3.2 排水内径

式中：dp——排水管内径，m；

Q——排水管中的流量，m3／h；

vp——排水管内的流速，通常取经济流速vp＝1.5～2.2 m／s计算。

4.3.3 壁厚验算

式中：dp——所选标准内径，mm；

σz——管材许用应力，MPa；

p——管内水压，MPa；

C——附加厚度，mm。

经过验算和考虑到管路过马路以及地埋锈蚀情况，从七矿到供水总厂一分厂现有的两条输水管路DN400×12、DN500×12能够满足设计要求。

5 实施效果

5.1 解决矿井排污水的排放

经过对七矿与供水总厂排供水系统的改造，七矿矿井水稳定的供给供水总厂一分厂，减少了矿井水的排放，减轻了企业负担，保护了环境，节约了资源，变废为宝。

5.2 降低矿井供电系统压力

经过改造后，使用地面WQ600-55-160型、160 k W水泵代替了井下矿用D600-55×6型、710 k W水泵来供原水，降低了矿井供电系统压力，也减少了大功率专业水泵的维护费用，提高了矿井供电系统、排水系统的安全可靠性，提高矿井产量，降低能耗，仅设备运行电费节约700万元／a。

［1］李如顺.改造尾矿水处理工艺 实现洗水闭路循环［J］.煤炭技术，2001 （1）

［2］倪健.高浊度尾矿水处理的探讨 ［J］.有色矿山，1998 （4）

［3］武强，王志强，郭周克等.矿井水控制、处理、利用、回灌与生态环保五位一体优化结合研究 ［J］.中国煤炭，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

韩和平 （1965-），男，河南平顶山人，硕士研究生，现任平顶山天安煤业七矿有限责任公司经理，高级工程师，主要从事煤矿矿建方面的研究。

（责任编辑 孙英浩）