矿井水综合治理技术研究与应用

矿井水综合治理技术研究与应用

孙延民 段元帅 高建华

山东万祥矿业有限公司，山东 济南 271107

摘 要 矿井排水电费居高不下，通过采取矿井水清污分离、皮带运输系统污水源头沉淀、老空涌水堵截蓄排分时排水、疏水钻孔堵漏节制释放等措施。达到排放污水环保要求，实现降低矿井排水电耗目的。

关键词 清污分离；控水；分时排水；降电耗

中图分类号 文献标识码

1工程概况

潘西煤矿后组煤采取疏放岩溶承压水的方式开采，年排水电费在5000万元以上，排水费用占吨煤成本的12%左右，如果算上排水管路、水泵、水仓清挖维护等排水配套设备的养护费用将会更高。矿井涌水主要水源为奥灰疏放钻孔涌水及采空区涌水，水质清澈。污水主要来自于胶带运输系统及采区各生产系统生产用水，污水约占矿井涌水量的15%左右。污水导致各水平中央泵房水仓淤积严重，严重影响了水仓的有效容积，加重了水泵及管路的结垢和磨损，影响了水泵的排水效率。位于4198疏水巷的奥灰疏放钻孔受高地压影响钻孔全部泄压漏水，涌水自钻孔周围围岩涌出，无法观测水压、涌水无法控制，钻孔水水温高达40℃，导致巷道环境温度高，存在涌水冲刷-740下部管子井的隐患。

2 实施目标

采取矿井水清污分离、皮带运输系统污水源头沉淀、老空涌水堵截蓄排分时排水、疏水钻孔堵漏节制释放等措施。按照“清水走管路、污水走水沟、外水仓存放清水、内水仓存放污水、立排排清水、斜排排污水”的原则，实施矿井水清污分离；在矿井各采区皮置、方向、发展演化和充水及强度变化过程的监测预警。带运输系统建造立体式沉淀池，从源头控制，解决清水、污水不易分离的难题；充分利用废弃巷道存放采空区涌水，在供电平段及峰段蓄水、低谷段排水，实现排水“错峰用电、峰谷分时”排放，降低排水电费；在保证开采结束的老空区突水系数不超安全值前提下，采取对疏水孔堵漏封堵节制释放水量的方法，对4198疏水巷钻孔进行堵漏封堵，减少涌水量，改善环境面貌。

3 实施技术方案

3.1矿井水清污分离

针对矿井涌水清水多、污水少的现状，在-740m水平、-740下部采区实施了清污分离措施。对-740m水平的后六采区、后四采区、后五采区、矿井东翼采区的清水进行收集，采用管路疏放至-740m外水仓，通过立排进行排水；-740m前六采区生产用污水及-740m皮带井的污水通过水沟自流至-740m内水仓，通过斜排排放，在二号井工业广场建立污水处理厂进行处理，确保矿井水排放满足环保要求。对-740m下部采区4198疏水巷、东翼疏水通道、-740下部西大巷、6197疏水巷的清水进行收集，采用管路疏放至-740m下部泵房外水仓，排放至-740m外水仓；-740m下部采区6199工作面生产用水及-740m下部皮带井的污水通过水沟自流至-740m下部泵房内水仓，排放至-740m内水仓。通过采取上述措施，实现了矿井水的清污分离。

3.2皮带运输系统污水沉淀

设计了一种新型污水沉淀池：在采区运输下山下车场水沟一侧用砖块垒砌两个方形沉淀池（尺寸可根据污水量大小自定），将高位水沟内的水用6英寸的PVC管路分别引入两个沉淀池的入水口。在入水口的另一侧用反水式出水管将沉淀后的水引入水沟。该沉淀池的优点是：在污水源头进行过滤，从源头实现清污分离，沉淀池可建造在需要沉淀污水的有高低差巷道的任意地点，沉淀过滤效果好，清挖方便，省时省力。

在后六运输上山下车场、前六运输上山下车场、-740下部皮带井下车场等5个地点施工了新型污水沉淀池。两个沉淀池交替使用，沉淀好的煤泥呈松散状态，清挖后采用矿车运输，不会在沿途产生污染，且清挖方便快捷。

3.3老空涌水堵截蓄排分时排水

由于峰谷不同时段电价差别大，谷段集中排水对于降低排水电费将有非常重大的意义。通过优化，井下主排水泵实行避峰填谷用电，并优先运行高效泵，效率低的作为备用泵。矿井东翼采区已结束，巷道已废弃不用，利用原-740下部西大巷挡水墙内的巷道空间，在确保安全的前提下进行合理的蓄水，通过控制挡水墙上的控水闸阀，进行用电峰段及平段蓄水，谷段集中放水，增加谷段-740下部泵房高效水泵运行时间，减少峰段及平段运行时间，节省排水电费支出。由于-740下部西大巷标高与该蓄水区域奥灰水头高度基本持平，在蓄水压力的作用下，-740下部西大巷挡水墙以里奥灰涌水量减少了70 m³/h。

3.4疏水钻孔堵漏节制释放

以往后组煤开采疏放降低岩溶水的疏水孔，开采过后全部泄压报废，造成疏水孔水流永久流淌，致使矿井涌水量、用电量逐年递增越来越大。为有效减少老空涌水，在保证老空区突水系数不超安全值，并结合我矿实际经验采取了对疏水孔堵漏封堵节制释放水量的方法，大大降低了矿井涌水量。对4198疏水巷2个钻孔进行了堵漏封堵，共减少涌水量110m3/h。

4 实施效果

采取了矿井水清污分离、皮带运输系统污水源头沉淀、老空涌水堵截蓄排分时排水、疏水钻孔堵漏节制释放等措施实现了矿井水的清污分离、减少了矿井涌水量；在矿井各采区皮带运输系统建造立体式沉淀池，从源头进行沉淀，解决了清水、污水不易分离的难题；充分利用废弃巷道存放采空区涌水，实现了排水“错峰用电、峰谷分时”排放，减少涌水量70 m³/h，降低了排水电费；在保证开采结束的老空区突水系数不超安全值前提下，采取了疏水孔堵漏封堵节制释放水量的方法，对4198疏水巷钻孔进行了堵漏封堵，减少矿井涌水量110m³/h，同时改善了矿井环境面貌。项目实施后经济效益显著，创造了可观的经济效益。

5 实施效果分析

（1）按照“清水走管路、污水走水沟、外水仓存放清水、内水仓存放污水、立排排清水、斜排排污水”的原则，实施了矿井水清污分离，增加了水仓的有效容积，减轻了水泵及管路的结垢和磨损，提高了水泵的排水效率，满足了环保要求。

（2）在矿井各采区皮带运输系统建造了立体式沉淀池，从源头进行沉淀，解决了清水、污水不易分离的难题，减少了对水沟、水仓的淤积，提高了水泵排水效率。

（3）充分利用原-740下部西大巷废弃巷道存放后七采区采空区涌水。在供电平、峰段蓄水、低谷段排水，实现了排水“错峰用电、峰谷分时”排放，降低了排水电费。由于挡水墙的堵截 -740下部西大巷水位抬高后涌水量较以前减少70m³/h。

（4）为有效减少老空涌水，在保证老空区突水系数不超安全值，采取了对疏水孔堵漏封堵节制释放水量的方法，对4198疏水巷2个钻孔进行了堵漏封堵，共减少涌水量110m³/h。

6 结语

（1）该技术已在潘西煤矿应用，采取疏水孔堵漏封堵节制释放水量后，减少了矿井涌水量，保护了地下水资源，保护了生态环境的可持续开发。

（2）采用立体式沉淀池，在污水源头进行沉淀，沉淀过滤效果好、清挖方便、省时省力，降低了工人劳动强度。减轻了-740水平中央泵房和-740下部泵房水仓的淤积，增加了水仓的蓄水空间，减少了水泵及管路的结垢和磨损，提高了水泵的排水效率，增强了矿井的排水抗灾能力，具有广泛的推广应用前景。

作者简介：孙延民（1980—），男，山东济南人，毕业于山东科技大学，采矿工程专业，本科，工程师，现从事矿井生产工作。

3