CN101975087B - 矿井水综合处理利用技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿井水综合处理利用技术，包括采空区温水热交换利用、井下奥灰疏放钻孔水作为井下防尘用水利用、岩浆岩疏放钻孔水作为生活用水利用及井下污水处理后利用。解决了大量矿井的处理难题，避免污染了环境，节约宝贵的水资源。
Description
一、技术领域
本发明涉及矿井水综合利用方法，属于矿井生产水处理技术领域。
二、技术背景
煤矿开采生产过程中离不开水的使用及水处理，目前矿井水的处理方法主要由井下各点涌水经过采区巷道、石门、大巷流进井下中央水仓，经中央泵房排至地面上的污水处理站。从矿井下泵上来的水通过污水站处理，一部分再供地面生产、消防及井下防尘使用，另有一些污水处理达标后直接排放掉。矿井下工作人员的生活用清洁水由地面水源井专线供水，生活用污水也与生产用污水及井下各地点涌水(天然水)一起进入井下中央水仓，因此造成矿井水的处理的费用居高不下。
CN1199022A(CN97112011.0)公开了一种矿井水澄清方法，它将矿井各采掘工作面及井筒涌水汇集后，经沉砂池、加药池、混合池、反应池、斜管沉淀池、泥浆泵和压滤机几个环节，使矿井水变清，其特征在于：利用排泥管和泥浆泵将煤泥抽入压滤机压成煤饼，经副井提升到地面。解决了矿井水澄清、矿井排水污染环境及清理水仓的繁重体力劳动问题，延长了水泵及排水管路的使用寿命，使矿井水得到了有效的利用。
CN201043829Y(CN200720022763.1)涉及一种利用矿井井下水进行采暖或降温的矿井水水源热泵空调装置。包含有设置在井下水源的水泵(1)、通过管道经水处理设备(2)与水泵(1)连通的水源热泵机组(3)、与水源热泵机组(3)联接的热交换器(4)、并装有循环泵(5)，冬天，水泵(1)将井下水的热能经水源热泵机组(3)、热交换器(4)供采暖防冻之用，而夏天井下水吸收热能供降温之用。具有能利用矿井井下水作为冷热源，实现采暖或降温，使井下水的热能资源得到利用；一机多用；节约能源。
CN201190111A(CN200820017344.3)一种矿井水综合利用装置，包含有主水池(4)、给水装置、水净化装置、乏风升温装置、调温装置和饮用水给水装置，主水池(4)设置有高温区(41)和低温区(42)，给水装置通过水净化装置与高温区(41)连通，乏风升温装置进水口与低温区(42)连通并出水口通过水净化装置与高温区(41)连通，调温装置进水口与高温区(41)连通并出水口与低温区(42)连通，饮用水给水装置进水口与高温区(41)连通。因此充分利用了矿井水的热能，饮用水的水质好，不污染环境。
对于某些大水矿井，正常生产后矿井涌水量每小时可达1000m3以上，而采空区涌水和疏水钻孔疏放的清水占整个矿井涌水量的80％以上，这些天然矿井涌水水质一般都能达到饮用水质标准，特别是岩浆岩钻孔水，水质为富锶型优质矿泉水，单孔涌水量达到每小时可达50m3以上，如果将这些天然矿井涌水与生产污水、井下生活污水混合后一起排到地面上，将大大增加污水处理费用，既增加排水设备磨损，又使优质清水白白浪费掉。
三、发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种矿井水综合处理利用技术。
发明概述
本发明综合考虑将矿井水按水质、水量在井下分别集中储存，分别用专用管路抽排，上井后直接利用或处理。污水进污水处理站；采空区水利用水温25-28℃的优势直接并入热泵机组管路；奥灰疏放钻孔水直接作为井下防尘用水利用，岩浆岩疏放水钻孔直接并入生活用水管网，实现分源排水，分类利用。
术语说明：
采空区水：工作面煤层开采后从煤层顶底板释放的含水层水，属未被污染的清水。采空区的清水温度25-30℃。
奥灰疏放钻孔水：作为煤系基底的奥陶系石灰岩，厚度500-800m，富水性强，水压大，开采煤层时必须对奥陶系岩浆岩水进行打钻疏放，该钻孔称为奥灰疏水降压孔，该钻孔放出的水为清水。
岩浆岩疏放钻孔水：岩浆岩在七层煤至十一层煤之间，厚度42～95m之间，为富水性中等的含水层，为开采煤层必须对岩浆岩水进行打钻疏放，使水量、水压降至安全开采范围。这里的水水质为富锶型优质矿泉水。
采掘工作面涌水：生产过程中从工作面释放的含水层水，属被污染的浑水。
井下硐室：在矿井下，专为安装各种机械设备或存放材料、矿石和供其他辅助作业及办公用的巷道。
发明详述
本发明的技术方案如下：
一种矿井水综合处理利用方法，包括采空区清水、疏放水的利用及井下污水处理，步骤如下：
1、采空区温水利用
在矿井工作面采空区巷道外端建挡水密闭墙，墙体内设有输水管路及控水闸阀，采空区25-28℃的清水通过管路从挡水墙引至井下清水仓内，通过水泵将该25-28℃的清水直接输送至地面热泵机组管路，热交换得到的热量集中利用，经过热交换后的冷清水进入地面清水池，作为消防、绿化及农田灌溉用水。
2、井下奥灰疏放钻孔水作为井下防尘用水利用
在井下直接打钻孔到奥灰层，钻孔口通过输水管直接与井下防尘管路连接，通过防尘管路供到各个采掘工作面。
3、岩浆岩疏放钻孔水作为生活用水利用
将井下各岩浆岩疏放钻孔水引入管路并联网后，与位于井下硐室的水泵连接，从硐室至大巷、立井敷设专用管路，将水从疏水钻孔直接输往地面并入生活用水管网或矿泉水厂。
4、井下污水处理后利用
井下各采掘工作面涌水经采掘巷道、水沟流入中央水仓，中央泵房将水仓污水排至地面污水处理站，地面污水处理站处理后的清水，供洗煤厂洗煤、矸石砖厂制砖用水或者作为压风机冷却用水。
在以上技术方案基础上，本发明提供优选如下：
步骤1中，墙体内输水管路是预埋的2趟Φ250mmPVC管路I并设有控水闸阀，联通从挡水墙至泵房的2趟Φ250mmPVC管路II。所述PVC管路是指聚氯乙烯塑料管，可市场购得。
步骤1中，井下清水仓设在井底车场附近，断面积10m2，长度150m，储水量1500m3；
步骤2中，所述的井下奥灰疏放钻孔水的钻孔为2-5个，在每个钻孔孔口均安装控水闸阀及水压表，用Φ250×10mm无缝钢管分别与井下防尘管路连接。
步骤3中，所述的岩浆岩疏放钻孔水的钻孔为2-4个，在每个钻孔孔口均安装控水闸阀及水压表，分别用Φ108×6mm无缝钢管并联到一条总输水管上。
以上，本发明未明确限定的均按本领域现有技术。
与现有技术相比，本发明的优良效果如下：
1、采空区温水利用通过地面热泵机组管路，热交换得到的热量可以集中利用，经过热交换后的冷清水作为绿化及灌溉用水，在用好水资源充分利用热能。
2、步骤2防尘用水是利用煤系基底的奥陶系石灰岩水量、水压直接供井下防尘用水，无需增加机电设备，简单、高效。该方法简单，易行。即起到疏水降压目的，又能满足矿井防尘用水需要，不仅减少了机电设备投入，节约电费和污水处理费用，而且不存在机械故障影响，运行稳定。过去按已有技术井下防尘用水是从井下中央水仓的污水排至地面污水处理站，处理后再用管道输送到井下防尘管网，费用高，水质得不到保证。
3、步骤3的岩浆岩疏放钻孔水作为优质矿泉水可进行商品化上市，可进一步提高矿井水的附加值。
4、步骤4中生活污水、生产废水进入污水处理站处理，循环利用，实现污水零排放。
综上所述，矿井水综合利用项目实施后，将大大降低污水处理费用，减少排水设备磨损，充分利用优质清水，同时可以为职工提供冷气和热气，提高职工的生活质量，为创建和谐社会做出一定贡献。
目前我国大部分煤矿都面临矿井水处理的问题，迄今为止，大部分煤矿是将矿井水处理后排到河流中，甚至有些地方小矿将矿水直接排到河流或湖泊中。这样既污染了环境，又浪费了宝贵的水资源。本发明对于矿井水的综合利用起到了一定的示范作用，使矿井水的治理工作向前推进了一大步。
四、附图说明
图1是本发明的矿井水综合利用中的采空区温水利用流程图，其中，1、采空区巷道，2、挡水密闭墙，3、管路I，4、控水闸阀，5、井下清水仓，6、水泵，7、管路II(Φ351)，8、热泵机组，9、地面清水池，10、消防、灌溉用水
图2是井下奥灰疏放钻孔水作为井下防尘用水利用流程图，其中，11、井下奥灰疏放钻孔，12、输水管路，13、水压表，14、控水闸阀，15、防尘水管路，16、各个采掘工作面。
图3是岩浆岩疏放钻孔水作为生活用水利用流程图，其中，17、岩浆岩疏放钻孔，18、控水闸阀，19输水管路，20、井下硐室的水泵，21、立井，22、生活用水或矿泉水厂。
图4是井下污水处理后利用流程图，其中，23、各采掘工作面，24、巷道水沟，25、中央水仓，26、中央泵房，27、地面污水处理站，28、工业用水。
五、具体实施方式
实施例：
以新汶矿业集团的赵官矿井为例，该矿是大水矿井，正常生产后矿井涌水量为1065m3/h，而从采空区涌出的清水和疏水钻孔疏放的清水占整个矿井涌水量的80％以上，且水质达到饮用水质标准，特别是岩浆岩疏放钻孔水，水质为富锶型优质矿泉水，单孔涌水量达到50m3/h，如果与生产污水混合后排至地面，将大大增加污水处理费用，增加排水设备磨损，使优质清水白白浪费掉。
矿井水综合处理利用方法，步骤如下：
1、采空区温水(热量)利用
采空区涌水温度25～28℃，在矿井工作面采空区巷道1外端建挡水密闭墙2，墙体内预埋2趟Φ250mmPVC管路3，从挡水墙至中央泵房敷设2趟Φ250mmPVC管路3，通过控水闸阀4连通这2趟PVC管路。采空区25～28℃清水通过管路从挡水墙引至中央泵房的清水仓5内，清水仓5断面积10m2、长度150m、储水量1500m3；通过水泵6、Φ351mm管路7将该温清水直接输送至地面热泵机组8管路，热交换得到的热量集中利用，经过热交换后的冷清水进入地面清水池9，作为消防、绿化及农田灌溉用水10。如图1所示。
2、井下奥灰疏放钻孔作为井下防尘用水利用
本实施例井田煤系基地为奥陶系石灰岩，厚度800m，富水性强，水压大，水质达到饮用水标准，-415水平水压4.5Mpa，为解放后组煤，必须对奥灰进行疏水降压，为此在井下-415水平井底车场附近打两个奥灰疏水降压孔，单孔涌水量50m3/h以上，其水质、水量、水压完全满足矿井防尘用水要求。
目前常规矿井井下主防尘管路为Φ250×8mm无缝钢管，到达采区为Φ159×6mm无缝钢管，再到采掘工作面为Φ108×6mm钢管，防尘用水量为80m3/h左右，其中两个奥灰钻孔就能满足整个井下防尘水用量。具体方法为：将井下2个奥灰疏水钻孔11孔口安装控水闸阀14及水压表13，用Φ250×10mm输水管路12分别与井下防尘管路15直接进行连接，然后通过防尘管路供到各个采掘工作面16，方法简单易行。如图2所示。
3、岩浆岩疏放钻孔水作为生活用水利用
井下2个岩浆岩疏放钻孔分别在-415水平井底车场水仓上口硐室和一采石门硐室，涌水压力为3.0Mpa，单孔涌水量45m3/h，水量稳定。
17、岩浆岩疏放钻孔，18、控水闸阀，19输水管路，20、井下硐室的水泵，21、立井，22、生活用水或矿泉水厂。
具体方法是在岩浆岩疏放钻孔17孔口安装控水闸阀18及压力表，用Φ108×6mm无缝钢管作输水管路19将2个钻孔连接到一条总输水管上，利用井下硐室安装水泵20，从硐室至大巷、立井敷设专用管路，将优质矿泉水从疏水钻孔直排地面并入生活用水管网或矿泉水厂22。如图3所示。
4、井下污水处理后利用
井下各采掘工作面23涌水经采掘巷道、石门、大巷水沟24流入中央水仓25，中央泵房26将水仓污水排至地面污水处理站27，地面污水处理站处理后的清水，供洗煤厂洗煤、矸石砖厂制砖用水或者作为压风机冷却用水。如图4所示。
将井下清水、污水分别排放，分别利用，可以减少污水处理量，并且将停用地面水源井，具有极高的经济效益和社会效益。
Claims (5)
1.一种矿井水综合处理利用方法，包括采空区清水、疏放水的利用及井下污水处理，步骤如下：
(1)采空区温水利用
在矿井工作面采空区巷道外端建挡水密闭墙，墙体内设有输水管路及控水闸阀，采空区25-28℃的清水通过管路从挡水墙引至井下清水仓内，通过水泵将该25-28℃的清水直接输送至地面热泵机组管路，热交换得到的热量集中利用，经过热交换后的冷清水进入地面清水池，作为消防、绿化及农田灌溉用水；
(2)井下奥灰疏放钻孔水作为井下防尘用水利用
在井下直接打钻孔到奥灰层，钻孔口通过输水管直接与井下防尘管路连接，通过防尘管路供到各个采掘工作面；
(3)岩浆岩疏放钻孔水作为生活用水利用
将井下各岩浆岩疏放钻孔水引入管路并联网后，与位于井下硐室的水泵连接，从硐室至大巷、立井敷设专用管路，将水从疏水钻孔直接输往地面并入生活用水管网或矿泉水厂；
(4)井下污水处理后利用
井下各采掘工作面涌水经采掘巷道、水沟流入中央水仓，中央泵房将水仓污水排至地面污水处理站，地面污水处理站处理后的清水，供洗煤厂洗煤、矸石砖厂制砖用水或者作为压风机冷却用水。
2.如权利要求1所述的矿井水综合处理利用方法，其特征在于步骤(1)中，墙体内输水管路是预埋的2趟Φ250mmPVC管路I并设有控水闸阀，连通从挡水墙至泵房的2趟Φ250mmPVC管路。
3.如权利要求1所述的矿井水综合处理利用方法，其特征在于步骤(1)中，井下清水仓设在井底车场附近，断面积10m2，长度150m，储水量1500m3。
4.如权利要求1所述的矿井水综合处理利用方法，其特征在于步骤(2)中，所述的井下奥灰疏放钻孔水的钻孔为2-5个，在每个钻孔孔口均安装控水闸阀及水压表，用Φ250×10mm无缝钢管分别与井下防尘管路连接。
5.如权利要求1所述的矿井水综合处理利用方法，其特征在于步骤(3)中，所述的岩浆岩疏放钻孔水的钻孔为2-4个，在每个钻孔孔口均安装控水闸阀及水压表，分别用Φ108×6mm无缝钢管并联到一条总输水管上。
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