礦井煤泥水處理的新方法
礦山污泥脫水設(shè)備
礦井煤泥水處理的新方法
水在煤礦生產(chǎn)中，無論是用在防塵上，還是做動力或材料上，都是一種不可缺少的主要資源。然而，在生產(chǎn)過程中，流入井筒、巷道和固采工作面的地下水、地表水、大氣降水及生產(chǎn)管路供水等所構(gòu)成的礦井水，又常常給煤礦生產(chǎn)帶來不同程度的危害。
在煤礦生產(chǎn)過程中，隨著開采面積的不斷擴(kuò)大，采區(qū)涌水量也相應(yīng)地增多。所謂采區(qū)涌水量，系指采區(qū)內(nèi)自然涌水量和人為涌水量的總和。自然涌水量，指采區(qū)內(nèi)地層涌水；人為涌水量，指防塵用水、動力用水、管路漏水、排水等。采區(qū)內(nèi)自然涌水量較均勻，而人為涌水量則隨機(jī)性很大，流速也隨之變化，特別是局部定時排水等。這些水，經(jīng)由回采順槽巷道、運(yùn)輸石門等，使被拋灑在底板上的煤、巖顆粒隨水流一同往低處運(yùn)動，形成了采區(qū)煤泥水。煤泥水中的固體顆粒度大致在0—40mm之間。流動距離遠(yuǎn)，主要影響運(yùn)輸?shù)亩嘣?．5—10mm 之間。這些粒度的煤泥水集中在采區(qū)上下山斜巷水溝中，由于流速較高，是不沉淀的。而進(jìn)入采區(qū)下部平巷，其水流減速后，則很快就沉淀。淤塞水溝、影響運(yùn)輸及文明生產(chǎn)。進(jìn)入采區(qū)水倉中的大量煤泥沉淀后，嚴(yán)重占有水倉的有效容積，造成礦井抗災(zāi)能力不足，威協(xié)安全生產(chǎn)。
一、新安煤礦排水狀況簡介
雙鴨山礦務(wù)局新安煤礦，是1984年投產(chǎn)的集中皮帶斜井，設(shè)計能力150萬怕，三個采區(qū)同時生產(chǎn)，設(shè)計礦井最大涌水量為1022m3／h。在一水平(一200)設(shè)有集中井底水倉，總?cè)萘繛?838m。，布置了三個水倉，即：乙倉2692m。、丙倉2152m。、丁倉1994m。f甲倉未施工)。實(shí)際生產(chǎn)中，礦井正常涌水量為：762m。／h，按理論計算，水倉容量基本能符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。
在生產(chǎn)過程中，由于礦井水中含有大量的煤泥顆粒，而在采區(qū)排水設(shè)計中，又較少考慮到煤泥的處理問題，以至使煤泥顆粒在采區(qū)下部車場、大巷等水溝中很快淤滿，涌入巷道中，淤塞的煤泥影響了文明生產(chǎn)及運(yùn)輸。而進(jìn)入采區(qū)水倉、井底水倉中的大量煤泥沉淀后，占有水倉有效容積。為保證安全生產(chǎn)、質(zhì)量達(dá)標(biāo)，在后期增設(shè)清水溝、清倉人員，補(bǔ)設(shè)泄水巷或補(bǔ)做大容量水倉等亡羊補(bǔ)牢的作法，都無法徹底改變面貌。如：我礦一200井底的三個水倉，實(shí)際生產(chǎn)中，只能是使用一個，備用一個，清理一個，即：對三個水倉需輪番清理。實(shí)際的有效水倉容量為 1—2個倉容，已不符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，造成了礦井抗災(zāi)能力的不足。最為嚴(yán)重的是下山采區(qū)開采時，若對此重視不足或設(shè)計不當(dāng)時，將直接影響采區(qū)的生產(chǎn)與安全。我礦一采下山區(qū)預(yù)計涌水量為294m3／h，設(shè)有甲、乙兩個水倉，容量分別為1000m3和1358m。。實(shí)際生產(chǎn)中，采區(qū)涌水量在241～443m3／h之間，平均為：315m3／h，曾因采區(qū)涌水中煤泥含量高，幾次出現(xiàn)正在清理的水倉未清完，而使用的水倉已淤滿，造成的淹井事故，迫使采區(qū)補(bǔ)做了一個大容量的丙倉。這雖然避免了淹井事故，但巷道淤貨、清倉占用水泵及絞車、工人清倉作業(yè)條件差等問題仍無法解決。
二、平巷流水沉淀池設(shè)計
平巷閘門擋水墻溢流流水沉淀池{以下簡稱平巷沉淀池)的設(shè)計原理，與普通流水沉淀池一樣，設(shè)計讓煤泥水入池后，減速下沉而達(dá)到沉淀的目的。不同點(diǎn)只是沉淀池的底板標(biāo)高與大巷或石門的底板標(biāo)高相同，用閘門擋水墻來提高沉淀池內(nèi)的水位，使水流經(jīng)初期沉淀后，從沉淀池的擋水墻上溢流而出，匯集到平巷水溝，再流入水倉。
平巷沉淀池的設(shè)計參數(shù)確定及注意的問題。
流水沉淀池的沉淀原理，就是使池內(nèi)的水流在此減速，使之呈層流狀，固體顆粒在此狀況下做拋物運(yùn)動而沉淀。而減速的方法就是在沉淀池流水深度一定的前提下增大池寬。流水沉淀池一般能夠沉淀大于或等于0．1mm 以上的固體顆粒。而若使0．1mm以上的顆粒沉淀，其水流速度必須小于100mm／s。根據(jù)采區(qū)煤泥顆粒絕大部分均在0．1 mm以上，且0．1 mm以下的顆粒不容易沉淀的情況，選擇沉淀顆粒為0．1mm以上的煤泥固體顆粒。因此，池內(nèi)平均水流速度預(yù)定為1 00mm／s。
1、沉淀池寬度的確定：
上述計算的長度為最小沉淀長度，也就是說，沉淀池小于此長度，就達(dá)不到沉淀的效果，但因沉淀的煤泥等不能馬上就清理，需考慮沉淀物堆積長度及高度，即集泥容積，故，在計算出的沉淀長度基礎(chǔ)上，根據(jù)清池周期，再加上積泥長度，即為沉淀池長度。
3、沉淀池積泥倉容積和積泥高度的確定：
4、沉淀池坡度：
平巷沉淀池清池方式為平巷池內(nèi)人工清池或扒斗機(jī)清池，考慮運(yùn)輸方便及沉淀池有效容積利用，～般取池底坡度為逆水流3～5％。即有利于清池時泄水和推車。
5、平巷沉淀池高程控制：
為保證沉淀效果，入池水溝設(shè)計高程應(yīng)與擋水墻門上溢流口標(biāo)高有關(guān)，一般設(shè)計計算為：依據(jù)沉淀池寬度，流水深度，計算出沉淀池水力半徑R，然后再計算出Y及謝基系數(shù)C，根據(jù)沉淀池內(nèi)的水流速度V，即可計算出沉淀池內(nèi)的水面坡度，再依據(jù)沉淀池長度，計算出池內(nèi)水面高差，亦就確定了入池水溝標(biāo)高，最后根據(jù)入池水溝標(biāo)高及采區(qū)上下山坡度，就可確定出流水巷與采區(qū)上下山相交相對位置。
6 沉淀池?fù)跛畨伴l門設(shè)置：
沉淀池?fù)跛畨Γ瑧?yīng)采用永久擋水墻(發(fā)碹砼或磚砌)中間安設(shè)閘門，其特點(diǎn)是密封性好，耐用。但清池前需控制池內(nèi)存水高度，打開泄水孔、脫水，確認(rèn)無水后，方能開門清池。
7 池內(nèi)通風(fēng)：
為保證清池時，能有新鮮風(fēng)流，要求沉淀池?fù)跛畨囗敯辶粲幸欢ǖ母叨龋貏e是在流水巷與沉淀池交點(diǎn)處，不應(yīng)堵塞，以保證平巷與上山有風(fēng)流通過。
8 清池：
在沉淀池內(nèi)煤泥淤滿后，應(yīng)在沉淀池配水巷內(nèi)將水流改至備用沉淀池，然后釋放沉淀池內(nèi)流動層水，即脫水。打開閘門，采用人工或扒斗機(jī)清池，礦車平巷運(yùn)輸。
三、經(jīng)濟(jì)效益分析
設(shè)置平巷流水沉淀池，不僅解決了煤泥淤塞巷道水溝，占用水倉有效容量等問題，而且更重要的是解除了水倉淤積過快，威脅安全生產(chǎn)的大難題(過去曾多次發(fā)生過大量煤泥入水倉后，清倉告急，險些淹井事故)。沉淀后的煤泥粉比其它方式沉淀的煤泥粉要干爽很多，基本呈松散狀，便于清理裝車、運(yùn)輸，絕不影響提升線路的文明整潔(含水的煤泥漿提升時易外溢灑貨，需定專人清理絞車道)，同時還避免了煤泥入煤倉后堵倉事故的發(fā)生。它能提高勞動效率，節(jié)省清池水泵和絞車，使人員作業(yè)環(huán)境變好，安全生產(chǎn)狀況好。下面以新安煤礦中央下山區(qū)設(shè)置一350沉淀池為例，具體效益分析如下：
1、節(jié)省4DA8 X 6水泵一臺，全套設(shè)備價值2．2萬元，電費(fèi)3．0萬元/a：
2、節(jié)省JD一25絞車一臺，全套設(shè)備價值3．2萬元，電費(fèi)O．6萬元/a：
3、節(jié)省平巷、絞車道清煤粉人員各1人，提高了清池效率，減少絞車司機(jī)、水泵司機(jī)及設(shè)備維修人員等，共可節(jié)省人工費(fèi)約2．5萬元/a：
4、經(jīng)沉淀后清出的松散煤粉，可在井下利用掘進(jìn)翻煤滾籠直接進(jìn)入煤倉，走皮帶運(yùn)煤系統(tǒng)。節(jié)省礦井絞車提升量。據(jù)2004年統(tǒng)計，從沉淀池內(nèi)回收煤粉8890噸，有利地緩解了礦車運(yùn)輸?shù)木o張狀況(過去為防止煤泥堵煤倉，濕煤泥全部翻到矸石山上，到冬季，濕貨凍車底，嚴(yán)重影響生產(chǎn))，現(xiàn)在煤粉入倉后，實(shí)現(xiàn)了資源的回收，減少損失6O萬元／a。經(jīng)上述分析，總計可節(jié)省設(shè)備投資5．4萬元，節(jié)省費(fèi)用支出3．1萬元/a，減少資源損失60萬元/a。
四、結(jié)論
平巷流水沉淀池，適用于布置在采區(qū)下部上(下)山與附近大巷或石門之間，其具有使用方便、經(jīng)濟(jì)效益顯著、設(shè)計與施工簡單、易于布置等特點(diǎn)，對于煤泥砂含量大的礦井，有很大的應(yīng)用價值。
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