矿区工业场地给水改造技术分析

王思孝

（靖远煤电股份公司魏家地煤矿， 甘肃 白银 730913）

1 矿区工业场地用水量计算

矿井用水量根据工业用水量定额、矿井规模、全员工效、生产工艺及相关专业提供的资料进行计算，并按照矿井建设发展特点进行分别统计。因人员和地面设施没变、地面构筑物没有增加，所以地面工业场地总水量不变，这些因素在本次设计中不予考虑，而井下生产工艺和采掘工艺的变化，会使井下用水量有所变化。矿井扩建达到设计生产规模（每年3.0 Mt）时，矿井井下生产最高日用水量为786.93 m3/d，最高时用水量为84.29 m3/h；室外消防日用水量为432 m3/d；井下消防用水定额为48 L/s。

表1 工业场地用水量表

2 供水水源地技术分析

2.1 矿井区域地形

矿区所在区域地表由沙川、黄土、丘陵和山脉组成。矿井南部有一座红山，海拔1 730 m。该地区没有常年性水源，在矿井中部的沙河都是一些季节性河流。矿井区属于大陆性气候，最低温度可低至-23.8 ℃，温度最高时能到达37.4 ℃，全年平均温度约为18 ℃。每年的11 月份至次年2 月份为冰冻期，冻结深度达0.95 m。每年降水期主要在6 月至9 月，年平均降雨量为238.2 mm，常年多风。

2.2 矿井区域水文地质

宝积山矿区为一向南倾斜的自流水盆地，矿区井田内最低侵蚀面标高1 590 m，煤层赋存于1350～850 m 水平,煤层开采最低1 070 m 水平。组成盆地的地层有4 个含水层和3 个隔水层。

中侏罗统窑街组砂岩裂隙含水层（Ⅰ含水层）：上部以中、粗粒砂岩为主，夹细、粉砂岩及砂质泥岩；下部由细砾岩组成，泥质胶结，疏松。魏家地井田平均厚度为49.50 m，钻孔单位涌水量为0.000 45～0.000 75 L/（s·m），渗透系数0.000 788～0.001 12 m/d，为富水性极弱的含水层。

中侏罗统窑街组顶部隔水层（一隔水层）：位于窑街组煤系地层顶部，由煤层及其顶、底板粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和炭质泥岩组成，隔水性好。

中侏罗统新河组底部（1 层煤顶部）砂岩裂隙含水层（Ⅱ含水层）：岩性为粗、中粒砂岩，中夹砂质泥岩及泥岩。砂岩为泥质胶结，比较坚硬，局部松散，裂隙较发育，部分被高岭土充填。平均厚度为44.4 m，为富水性极弱的含水层，钻孔单位涌水量为0.001 88～0.005 94 L/（s·m），渗透系数为0.005 16～0.016 9 m/d。

中侏罗统新河组下段隔水层（二隔水层）：该层主要由粉砂岩、砂质泥岩和泥岩组成，具有较好的隔水性。

中侏罗统新河组中段砂岩裂隙含水层（Ⅲ含水层）：岩性以砂岩为主，还有层状泥质岩和粉砂岩。砂岩为砂和泥胶结，其中一部分为硅质物胶结。裂隙相对发育，井田平均厚度为80.5 m，是一个富水性非常弱的含水层。单位涌水量为0.005 12～0.412 L/（s·m），渗透系数为0.007 09～0.854 m/d。

中侏罗统上段和上侏罗统隔水层（Ⅳ含水层）：中侏罗统新河组上段（J22x）和上侏罗统苦水峡组（J3k）。下部主要由灰绿色泥岩和砂质泥岩夹页岩以及油页岩组成；上部主要为紫红色泥岩夹砂岩。总厚度高达几百米，具有极好的防水性。

第四系洪积潜水含水层中主要组成物质为：洪积、砾石、砂、粉砂和黏土物质。在基岩裸露地区，其他含水层可通过岩层露头补给，厚度为0.50～32.25 m，入水量随季节变化。这是一个弱富水含水层。

3 供水系统技术改造

依据魏家地矿井改扩建要求，原矿井矿区的生产和生活区里的供水系统在正常运行的情况下，能够满足原有矿区生产和全体员工的日常生活用水的需要，所以本次只对新建工业场地的给水、消防系统进行设计。

3.1 现有供水系统简介

原工业场地供水系统已经形成，供水运行正常，水源来自原靖远矿务局新五泵房，经中间加压泵房加压，通过DN300 的铸铁管输送到原主副井工业场地2 个1 000 m3水池，由工业场地泵房将水输送到中央风井水池、居住区等用水点。原主副井工业场泵房内设2 台4BA-8A（22 kW）水泵，主要供给工业场地；2 台3DA-8×9（20 kW）泵，主要供给居住区；2台8DA-8×3（180 kW）水泵作为原工业场地消防专用水泵，同时预留有3 台给红会矿供水的水泵位置。

3.2 新建工业场地供水系统

新建工业场地位于已有铁路装车站场南侧，在拟建选煤厂地西侧修建1 座1 000 m3水池及泵房，在南侧山上修建400 m3高位水池1 座，由原工业场地泵房DN200 的供水管路上接入DN150 DFJL 内外涂塑复合钢管，向1 000 m3水池供水，由新建泵房向山上高位水池和新工业场地及洗煤厂各用水地点供水。

对原工业场地矿井污水处理站进行改造，对原有2 个400 m3矿井排水水池进行重复利用，一个作为扩建后矿井水处理站的调节水池，一个作为净化处理后的回用水清水池，将原矿井水处理站改造成一个处理站、中水加压泵房联合建筑，为新建工业场地消防及井下消防、降尘供水。同时由原主副井工业场地泵房出水管路上引入DN100 DFJL 内外涂塑复合钢管，向回用水清水池供水，作为工业场地消防及井下消防、降尘供水系统事故水源。

处理站、中水加压泵房联合建筑中设小型高效ReCoMagTM 超磁分离净水系统1 套，设室内、室外消防给水系统各1 套；室内消防选用QLC0.50/20-0.15-2 气压消防给水设备；室外消防选用QLC0.70/25-0.15-2 气压消防给水设备。

3.3 新建主要供水设施

1）1 000 m3清水池1 座。

2）加压泵房1 座，长×宽×高的尺寸为12 m×9.0 m×7.6 m，为半地下式建筑。

3）加压泵房内设：变频供水系统1 套，型号为LBP-GM-15/2+2.2，其中配备SLS65-200（Ⅰ）水泵3 台（2 用1 备）；流量Q=50 m3/h，扬程h=50 m，功率N=15 kW；稳压泵1 台，型号为25GDL4-11×5，N=2.2 kW；二氧化氯发生器一台，型号为KW500，流量Q=500 g/h，功率N=3.0 kW；自动搅匀排污泵2台，1 用1 备，型号为50JYWQ10-15-1400-1.5，流量Q=10 m3/h，扬程h=15 m，功率N=1.5 kW。

3.4 井下水处理站技术改造

新建工业场地不新设井下水处理站，只是对原工业场地的原有井下水处理站进行改造，使其满足扩建后矿井水处理的要求。对原有2 个400 m3矿井排水水池重复利用，一个作为扩建后矿井水处理站的调节水池，一个作为净化处理后的回用水清水池，将原矿井水处理站改造成一个处理站、中水加压泵房联合建筑，为新建工业场地消防及井下消防、降尘供水。

井下正常涌水量为120.4 m3/h，最大涌水量145.3 m3/h，同时兼顾后期深层开采时有排水量增大的可能，井下水处理站处理能力为150 m3/h。

井下所排出的水中含有过多无机悬浮物和极少量油等物质，这些物质如果不经处理就排放将会成为最主要污染物。如果矿井水经过水处理站处理过之后，再进行排放，排放水水质达到符合用水对象的标准，综合考虑取SS 质量浓度≤30 mg/L，将pH 控制在6.5～9，大肠菌群控制在3 个以内。在矿山处理矿井废污水的主要措施为采用混凝、沉淀、消毒等工艺。经过处理后的水，水质可以达到《生活杂用水水质标准》（CJ/T 48—1999）限值要求，普遍用在矿井井下消防用水，洒水等方面，既节约了水资源又达到了废水利用的目的。

处理站、中水加压泵房联合建筑处理构筑物及设备如下：对原处理站厂房进行改造，利用原有建筑，将原有处理设备更换为1 套小型高效ReCo-MagTM 超磁分离净水系统，其余部分改建为中水加压泵房，内设室内消防气压给水设备（QLC0.50/20-0.15-2）1 套；室外消防消防气压给水设备（QLC0.70/25-0.15-2）1 套。

3.5 给水管网技术改造

新建工业场地生产、生活供水管网与消防管网分开建设，生产生活管网为枝状管网，消防管网为环状管网，给水干管管径DN150、次干管管径DN100；10 min 消防水量管道单独敷设，管道采用DFJL 内外涂塑复合钢管。给水管道、消防管道与采暖管道同地沟敷设，在个别地方采用直埋敷设的方式，在供水干管上每隔100～120 m 设1 个SS100/65-1.0 型地下式室外消火栓。

4 结语

对新建场地供水系统技术进行改造和给水管网技术改造后，完善了矿区工业场地各项功能，满足了矿区生产生活和消防用水的需要，为煤矿企业规划发展、环境治理及安全生产起到了积极作用。