矿井水净化循环利用系统的应用

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摘 要 本文介绍了改造前三河尖煤矿井下防尘水系统，改造后矿井水净化循环利用系统，详细说明了该系统的水泵设备选型设计，并对废水净化系统运行节能效果进行了计算，总结该系统具有的较高推广价值和推广条件。

关键词 煤矿；防尘水；循环利用；水泵选型

中图分类号TD8 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0166-01

1 改造前井下防尘水系统

三河尖煤矿井下使用的防尘水来源于地下水，通过深井泵将深100m的水抽到地面蓄水池，根据井下防尘水需要，自动通过管路输送到-415水平缓冲水仓，然后再通过管路输送到-700水平直接供给生产用水。

2 矿井水净化循环利用系统

三河尖煤矿矿井水净化循环利用系统是将-700中央泵房外仓的废水，经净化水硐室3台净水器净化后排到内仓和中仓作为防尘水源，净化水通过清水泵房2台排水泵排至-415水平缓冲水仓，由缓冲水仓向南翼、西翼、东翼提供防尘用水。防尘水的使用过程是水仓涌水、废水净化、增压、井下消耗、水仓涌水。该系统需要在原有系统中增加井下废水净化装置和净化水的增压系统。

2.1 井下废水净化工艺流程

煤矿井下涌水与使用后的部分防尘水经过矿井排水系统集中到中央水仓，通过污水泵和计量泵将水仓中的水加入适量聚丙烯酰氨、聚氯化铝，然后输送到三台一体化净化器中，经过混凝、斜管沉淀、过滤、反冲洗、消毒实现一体化净化器自动循环运行净化，然后将净化后的清水排入清水仓，供给防尘水使用。

2.2 净化水的增压系统

净化水的增压系统的方法是将净化后的水通过多级离心泵输送到-415水平缓冲水仓，利用缓冲水仓向-700水平供给防尘水。该系统需要安装两台多级离心泵和3 200m管路。该系统与净化装置安装在中央泵房（井底车场）处。

1）根据管路特性方程计算排水量H=HC+KRQ2m，HC=285m，K=1，排水管LP=3200m，吸水管Lx=50m.吸，排水管沿程阻力系数分别为：

吸水管Φ219×4.5，一件底阀系数值为4.4，两件90°弯头系数值为0.294，一件收缩管系数值为0.1，吸水管系数值求和为5.088，排水管Φ159×4.5，一件扩大管系数值为0.5，两件闸阀系数值为0.52，一件逆止阀系数值为1.7，九十件90°弯头系数值为2.94，三十五件30°弯头系数值为0.392，排水管系数值求和为7 576，

将上述已知数代入公式，则管路阻力系数：

则管路特性方程式为H=HC+KRQ2m=285+0.011Q2

2）确定工况

依照HDM100-33型标准性能曲线，取六个点流量值，根据管路特性方程式，分别计算出所对应的扬程，并列于下表。

将管路特性分别绘制在水泵性能曲线上，最后确定工况参数分别为Q=89m3/h，管路排水流约为89m3/h。

3新增设备和管路主要技术参数

1）水泵型号MD100-33×11，功率160kW，转速1 480r/min；扬程363m，效率73%；

2）电机型号YB400S1-4，功率200kW，转速1 488r/min，电压6 000V，电流24A；

3）排水管直径159×4.5，长度3 200m，排水高度280m，吸水管直径219×4.5，长度30m，吸水高度5m；

4）净水器数量 3台 ，每台处理能力60m3/h，出水管1-Φ219×4.5，离心泵型号IS150-125-250A，功率15kW。

4系统的分析与总结

三台净水器总净水量为每小时100m3。据数据统计中央泵房大泵每天开泵约6小时，清水泵房每天开泵16小时，每天供给防尘水约1 424m3，依据净化系统净化能力，净化系统需要运行14.5小时。按照现阶段净化系统运行情况，每天供给1 424m3防尘水，则中央泵房每天减少向地面排水1 424m3，风井每天减少供给防尘水1 424m3，依据中央泵房水泵性能计算每天节省约5 969度电，风井潜水泵每天节省约200度电；净化系统及清水泵房每天消耗电量约为3 200度电。

在满足生产需要的情况下，各设备开起时间安排如下：1）净化设备与中央泵房大泵同时开启可以保证外仓有足够的水源供给净化设备使用；根据需要可在20：00~11：00时间段内运行净化设备，此段时间可以保证外仓有足够的水源供给净化设备使用；2）清水泵房大泵每天0:00开泵，打满-415水平缓冲水仓，充分使用-415水平缓冲水仓容量，根据需要可在22：00~14：00时间段内运行清水泵房大泵；3）中央泵房大泵可在用电谷期运行，能够满足正常排水量，不用二次开泵。

推广价值与条件：

该系统的推广价值主要是：满足了环境保护的要求；大大减少了对水资源的消耗；减少了向环境中排放废水；降低了矿井排水的电能消耗，取得一定的经济效益。

该系统推广使用主要考虑的问题有：首先矿井涌水量的大小，如果矿井涌水小，而防尘水用水量大，那么该系统的循环利用则不能实现，主要指标是矿井涌水要大于矿井防尘用水。其次是对于开采深度较大的矿井取得的经济效益约明显。矿井防尘水是煤矿生产必不可少的，为了保证该系统的稳定运行，需要统筹考虑。

5结论

三河尖煤矿结合自身客观情况，采用通过矿井水净化循环利用系统，该系统的应用节省了大量的电能，促进了水资源的循环利用，减少了污水的排放，达到环境保护的要求，具有较高的推广价值。

参考文献

[1]钱鸣高，许家林，缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报.

[2]许家林，钱鸣高.绿色开采的理念与技术框架[J].科技导报，2007，25(7)：61-65.