矿井水产业化应用研究

矿井水产业化应用研究（精选7篇）

矿井水产业化应用研究 篇1

0 引言

水害是矿井开采过程中普遍存在的问题, 如果在发生水害时没有及时处理, 不仅会影响矿井采掘进度, 还会威胁开采工作人员的生命安全, 降低矿井经济效益[1]。虽然在实际开采过程中, 人们比较重视矿井井下的防治水工作, 并采取了相应的防治措施, 但由于受到投资成本、工作人员素质等因素的影响, 矿井防治水工作仍存在严重不足, 影响防治水的实施效率。因此在开采过程中应采取有效的防治水技术, 增加开采的安全性和经济效益。

1 矿井水害

1.1 矿井水害类型

按水源将矿井水害分为地表水、孔隙水、裂隙水、岩溶水、老空水, 按过水通道将水害分为断层水、裂隙水、陷落柱水、钻孔水, 按煤层位置将水害分为顶板水、底板水, 按地下水性质将水害分为潜水、承压水。

1.1.1 老空水水害

老空透水是矿井的第一大水害, 老空水特点是水体压力迅速, 水流流动与地表相同, 通常是已关闭或废弃老窑积水和相邻矿井采空区积水。一旦采掘工程接近或破坏老空区积水水体, 水就会突然涌现出来, 这种现象就是通常所说的透水[2]。

1.1.2 岩溶水水害

岩溶水是矿井开采的第二大水害。在大气降水的作用下, 采煤层上、下地层的可溶岩会与水中的CO2发生化学反应, 反应后岩石被溶解, 从而形成溶洞、地下暗河和岩溶陷落柱。因此, 可溶岩地层是岩溶含水层。当采掘工程与溶洞、地下暗河和岩溶陷落柱连接时, 会发生重特大的矿井水害突水事故。

1.1.3 地表水水害

大气降水、地表水体进入矿井井下时通常会发生溃水的现象。大气降水、地表水体会通过井口、岩溶陷落柱、地面塌陷坑、断层破碎带、封孔不良的旧钻孔等过水通道灌入井下, 从而造成矿井水害[3]。

1.1.4 断层水水害

断层破碎带既可以储水又可以导水, 如果断层破碎带与老空水、地表水体、煤层顶、底板强含水层存在水力联系, 在对断层破碎带进行采掘工作时容易引起水害事故。

1.1.5 钻孔水水害

钻孔是矿井的一个过水通道, 在勘察时如果存在封闭不良的钻孔或钻孔穿过含水层或地表、地下水体时, 钻孔会连接水层或地表、地下水体, 以致发生矿井水害事故。

1.1.6 孔隙水水害

第三系、第四系松散含水层孔隙水、流沙水或泥沙等有时为地表水补给, 通过采空冒落带、地面塌陷坑、断层带及煤层顶底板含水层裂隙或封孔不良的旧钻孔导水进入矿井造成的水害。

1.1.7 裂隙水水害

一般裂隙含水量不会引发矿井水害事故, 但当煤层的顶板导水裂隙带与强含水层连接时, 就会使煤层的顶板导水裂隙带和强含水层的水进入采掘面, 淹没采掘面, 以致产生矿井水害事故。

1.1.8 煤层底板承压含水层水害

在开采的煤系地层中的基底沉积了巨厚的碳酸盐岩, 当煤层底板相对隔水层厚度或阻水岩层的岩性达不到一定厚度或强度时, 随着开采加深, 采掘面矿压作用于煤层底板的强度和煤层底板的影响会随着深度的加深而发生变化, 当采掘工程超过底板岩层或阻水岩层的强度时, 就会引发突水, 以致造成水害事故。

1.2 矿井水害对煤矿安全生产的影响

水害是矿井重大灾害之一, 水害轻者会增加企业负担, 影响经济效益, 重者会直接危害职工生命安全和给国家财产造成损失。具体表现在以下几方面:a) 如果矿井排水系统不通畅, 涌水任意流, 巷道到处是泥水, 必然恶化井下作业环境, 不利于生产;b) 由于矿井水的影响, 可能造成顶板淋水, 使巷道内空气湿度增加, 影响工人的身体健康;c) 在生产建设过程中, 矿井水量愈大, 安装排水设备和排水电费愈高, 不仅增加原煤成本, 也给煤炭企业管理工作增加一定难度;d) 矿井水的存在对金属设备、钢轨和金属支架等会产生腐蚀作用, 缩短生产设备的使用寿命;e) 矿井水量一旦超过排水能力或突然涌水, 轻者会造成矿井巷道或采取被淹, 导致停产, 重者会矿毁人亡。

2 综合防治水技术应用分析

2.1 勘察技术

防治水害的重要环节是勘察工作, 因此在开采前, 需要做好相应的勘察工作, 以便充分掌握矿井状况。在进行勘察时, 勘察工作的主要内容包括:含水层、隔水层和冲击层的具体位置、数量、厚度, 岩层的含水性能、涌水性能、渗水性能;岩层的开裂混入断层位置的具体含水状况、导水性能;已开采区域的积水状况和分布现状;地表水的分布情况、含水量及补给状况;开采过程中围岩的损坏程度和地表的塌陷程度。只有全面了解开采区的这些情况, 才能制定出科学合理的采掘计划, 以保证工作人员的生命安全。

2.2 观测技术

在观测过程中需要根据采掘地区的水文条件, 建立相应的水文数据资料库, 再通过分析防治水害的因素完善水文数据资料库[4]。因此, 在观测过程中, 根据观测开采区的气候条件、水文条件和地质状况, 充分掌握当地的地表水分布状况、水资源供给情况, 同时清楚掌握不同季节下矿井含水量的实际情况, 并绘制与之相对应的图表, 进行全面有效分析。

2.3 探水技术

在采掘过程中, 一旦采掘工程接近或破坏采空区域时, 水就会突然涌现出来, 从而导致突然性水害现象的发生, 如果发生水害就会影响矿井开采进度。目前, 中国勘察技术范围有限, 因此在对矿井进行采掘的过程中, 不能够全面了解井下的具体情况, 不能够完全掌握可能发生水害的区域。所以在对矿井进行开采的过程中, 必须采取相应的探水技术。探水技术可以探测到水源的具体位置、水的压强、水量和水距开采煤层的距离, 因此在实际探水过程中可以结合超前钻探技术, 以便全方位了解水源, 同时预测矿井井下存在的安全隐患, 并采取适当的预防措施, 只有这样才能有效防治矿井水害。

2.4 疏排水技术

水源情况不同采取的疏排水技术不同, 因此在采掘过程中, 需要清楚掌握水源状况, 根据水源状况采取与之对应的疏排水技术[5]。矿井井下的水源会给采矿工作带来安全隐患, 而防治水害的重要措施之一就是有效的疏排水技术, 从而从根本上防治水害。

2.5 截水技术

疏排水技术不适合所有的采矿区域, 因此在采掘过程中, 需要充分了解采掘区域实际情况和水源状况, 选择合适的截水技术。截水技术是通过建立防水墙相应的防水闸门和具有防水功能的煤柱将采掘面与水源隔离, 截水技术既可以是临时性的又可以是长期性的, 它能够有效防止涌水, 有效避免水害给工作人员带来的危害。

2.6 注浆堵水技术

注浆堵水技术是实际采掘工程中常用的方法, 它能够直接堵住涌水流入通道。在实际采掘过程中, 利用压强将堵水性良好的材料通过开采的钻孔压入地层的开裂处、溶洞或有断层的位置, 以堵住相应的空隙和裂缝。采用注浆堵水技术既可以有效隔绝水源与采掘面的接触, 又能预防矿井水害的发生[6]。

3 结语

在矿井开采过程中, 大部分煤矿企业都受到过水灾的影响, 同时随着煤矿业发展, 开采过程中的水灾问题越来越严重。因此, 为了保证安全的工作环境和良好的经济效益, 同时为了保证开采工作人员的生命安全, 需要运用科学合理有效的防治水技术和相应有效的防治水措施, 以便将防治水工作落实到开采的全过程, 以保证矿井顺利开采。

参考文献

[1]李占文.矿井安全生产防治水技术探讨[C]//中国科学技术协会、河北省人民政府.第十四届中国科协年会第1分会场:水资源保护与水处理技术国际学术研讨会论文集.石家庄:中国科学技术协会、河北省人民政府, 2012.

[2]张红伟.矿井水文地质特点与防治水技术探讨[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2014 (6) :120-121.

[3]王双银.关于煤矿防治水技术的管理措施[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2014 (6) :132.

[4]王文斌, 王亮, 李云, 等.矿井综合防治水技术研究[J].科技情报开发与经济, 2012 (5) :153-154.

[5]常鸿义.煤矿综合防治水技术研究[J].现代商贸工业, 2012 (17) :185-186.

[6]要会宾.关于矿山防治水新技术的认识与分析[J].内蒙古煤炭经济, 2012 (11) :34.

建矿井洛河组防治水应用技术研究 篇2

关键词：洛河组,防治水,应用技术

彬长矿井坐落在鄂尔多斯盆地南端的陕西省境内的彬县之内, 在该地区中, 洛河组地层分布较为广泛, 岩层的构成部分主要由棕红色的中粒砂岩与粗粒砂岩以及砾岩等, 其中的砂岩主要为长石, 石英为辅, 其胶接结构较为松动分散, 可钻性能为4级, 其厚度在100米到150米左右, 在该地层中夹杂着很多砾岩, 组成砾岩的主要成分有胡刚眼、适应以及石英变质岩石材料等, 其颗粒直径在100毫米到200毫米不等, 其可钻性能为6级-9级。胶结同样十分松散, 对其取心工作也相对困难, 除此之外, 洛河组地层中含有丰富的水资源, 是鄂尔多斯盆地中地下水开采的主要取水层。

一、洛河组煤层钻探施工过程中常见的问题

自上世纪末期以前, 洛河组煤层钻探作业主要采取传统的硬质合金鱼缸里钻进等方法, 其工作效率较为低下, 特别在砾岩中, 钻探工作采用钢粒钻进法效率更低, 同时还造成较高的成本, 施工工艺较为复杂, 操作难度相当之大, 冰场伴随着频繁的孔内事故的发生, 从而使工程进度受到严重的影响, 自从2003年, 有关煤田地质队在该煤矿区域内首次进行金刚石掘进试验, 并对其经验进行有效的积累, 在2004年对该种掘进方法进行全面的推广工作。然而在进行钻进工作的过程中也会出现不同的问题, 具体问题如下:

1、由于该煤矿区域内的洛河组底

层是其中主要的含水层之一, 其含水量十分丰富, 在进行钻进作业的过程中很难形成较为稳定的泥皮保护孔壁, 还由于施工过程中所采用的泥浆粘稠度较高, 从而造成了孔壁泥皮厚度加大, 强度大大降低, , 在此过程中还受到了底层的压力, 和上下钻进过程中所产生的抽吸力和冲击力, 在此作用下会导致泥皮出现大面积脱落现象, 会直接导致上下钻进作业受到严重阻碍, 并出现粘钻、卡钻等故障, 然而使用的泥浆粘稠度过低还会引起失水量增高, 并且伴随着泥浆漏失以及孔壁坍塌的现象的出现。

2、在洛河组地层中由于经常出现

砂岩、砾岩之间相互交错, 导致岩层的硬度不够均匀, 这一状况造成了钻头更换频率加大, 不单是钻进工作进度受到了严重影响, 同时还加大了成本的浪费。

3、在进行洛河组砂岩钻进工作过

程中由于砂岩的可钻性非常之低, 进尺速度较快, 加之, 泥浆排泵量较小等原因, 极易造成岩石碎粉得不到及时排出而产生积压现象, 该现象的出现直接影响了钻进工作的进度, 同时还会直接导致埋钻、卡钻现象发生可能性加大, 在对这种事故进行处理工作时还会引发新事故的发生, 从而使事故变得更加复杂化。

4、洛河组底层是该矿区内的主要

含水层的同时也是汗水楼市较为严重的地层, 因此应采取相应的堵漏工作, 以往的堵漏工作一般采取提高泥浆浓度、加入适量的锯末等方法来进行漏水封堵, 这种方法虽然简单易行, 成本不高, 然而在使用该种方法的同时还会出现泥皮大面积脱落等现象。

5、钻进工具较为陈旧。

洛河组煤矿层探钻工作过程中除了存在着上述几点常见问题之外, 同时还存在着施工过程中所使用的钻进设备较为陈旧, 磨损十分严重, 并超出了相关的规定范围, 这样容易导致管材强度大大降低, 所使用的钻进工具会在钻进工作过程中由于受到的压力过大, 出现钻具脱落、断裂等故障, 严重影响了施工进度。

二、针对钻进过程中存在的问题应采取的应对措施

通过对上述问题进行充分了解并对其进行了深入分析后, 我们不难看出, 在该矿区内, 机械故障和事故的出现主要集中在洛河组地层中, 其主要原因是因为该地层的地质环境十分独特, 针对上述容易出现的问题, 应采取以下具体措施。

1、钻探设备的配置要有所加强。

钻探设备是整个钻探过程中最重要的设备, 因此应对钻探设备有严格要求, 应设备的配置应在技术参数以及相应的性能上满足相关要求。

2、采取分层钻进技术。

由于洛河组地层中的底层变化和岩性变化幅度较大, 所以在进行钻进的过程中应考虑不同地层的不同特性, 来采取相应的钻进方法。

3、加强矿井的水防治工作。

在此过程中应对井口位置进行合理的确定, 及主要井口的标高要高于该地区历史供水最高记录, 为了防止雨水和雪水向井中渗透, 应在矿区采取填坑、补凹等方式来加强地表水渗透防治工作。同时要对附近的河流湖泊采取相应的整治措施, 确保防水工作的顺利展开。

结束语:

通过近年来对洛河组地层的深入研究工作的进行, 在该地段中, 取得了良好的成果, 然而还有一些影响该地区煤矿开采工作的一些未知因素, 因此更需要广大工作人员与科研人员来对其进行更深一步的探究工作, 同时还要对相应的措施不断的创新, 从而使洛河组煤矿开采能够实现安全生产。

参考文献

[1]陈忠胜、李爱民、裔传标:《建南井田洛河砂岩水文地质特征及其对矿井充水影响》, 《能源技术与管理》, 2008, (02) 。

[2]李海山、潘冬明、刘建华:《高分辨率地震技术在矿井下防治水的应用》, 《中国矿业大学学报》, 2000, (06) 。

[3]张宇:《洛河组砂岩含水层对小庄矿井开采的影响》, 《科技促进发展》 (应用版) , 2011, (10) 。

[4]国家安全生产监督管理总局, 《煤矿防治水规定》, 煤炭工业出版社, 2009年。

碱性矿井水投放ClO2的应用 篇3

淮南张集矿北区是年产原煤400万吨的大型矿井, 矿井水年排放量60万m3, 现已建成日处理矿井水10500m3/d的污水处理厂, 实际每日处理量1500吨, 絮凝剂采用碱式氯化铝 (Al2 (OH) 6-nCln) 盐基度高 (50%-80%) , 日投放量250kg左右。消毒设备采用“二氧化氯消毒剂发生器”, 工艺流程见图1。处理后的水质状况表1。

由表1可见, 处理后水中的悬浮物、氯化物超过《生活杂用水水质标准》 (CJ/T48—1999) 标准, 由于进口矿井水悬浮物和氯化物浓度较高, 为了降低悬浮物浓度, 加大投放絮凝剂, 增大了氯化物浓度, 感官性差。

2 矿井水加ClO2的实验室试验

由于Cl O2消毒剂为弱酸性, 若在碱性矿井水进口的同时, 投加弱酸性Cl O2消毒剂, 不仅可以加大Cl O2与矿井水的接触时间, 增加消毒效果, 也有改善源水水质的作用。为此, 做如下实验:

取进口水两组水样:A组为源水中加Cl O2消毒剂, 3个水样各500m l, B组不加Cl O2消毒剂, 3个水样各500ml, 试验仪器:浊度仪、滴定管、烧杯做浊度检测, 检测结果见表2。

由表2可见, 进水口加Cl O2消毒剂有明显降低浊度的作用, 减少絮凝剂 (碱式氯化铝) 1/5用量, 可改善处理后水中的碱性和氯化物浓度。

二氧化氯制取:

采用氯酸钠 (NaClO3) 水溶液和普通工业盐酸 (HCl) 输入到设备反应系统中, 在一定的反应条件下, 通过恒压气栅装置均和反应生成以上二氧化氯为主, 伴有氯气的混合气体, 形成二氧化氯消毒剂, 有效成分高, 消毒杀菌效果好, 有助于脱色。

3 进口处投放ClO2的现场检测

用二氧化氯消毒剂发生器对前后两端同时投药。具体工艺流程如图2所示。

絮凝剂用量、进口和出口投放的消毒剂浓度、流量, 水质状况分析见表2。

通过两端投放处理后的水质结果得出结果:两次比一次投效果更佳。

4 净化机理

在进水口投放Cl O2可以提高水质净化的机理主要是:在进水口处投放Cl O2消毒剂可以延长Cl O2与矿井水的接触时间, 水中的细菌、藻类、可氧化物以及色素得以充分与Cl O2接触, 比在后级投放Cl O2氧化充分, 被Cl O2氧化后的水中杂质经徐凝剂后沉淀, 提高了絮凝剂沉淀效果, 从而净化了水质。另外, 酸性的Cl O2消毒剂与碱性矿井水发生中和反应, 生成难以溶解的沉淀物, 减少水中的碱性溶解物, 也起到净化水质作用。

5 结语

矿井水产业化应用研究 篇4

新汶矿业集团公司翟镇煤矿1993年投产, 年设计生产能力120万吨, 经过矿井系统和采掘设备的升级改造, 2000年以来产量一直保持220万吨/年水平。矿井目前为单水平开采, 开采水平为-400水平, -400水平有六采区、七采区、后组三采区3个采区, 主要由地面自来水及奥灰水为矿井生产提供水源, 平均日用水量在2000m3-2200m3之间。矿井污水经各采区汇入井底中央水仓, 经中央排水泵输送至地面, 通过地面水处理系统进行处理后排放, 随着奥灰水水源枯竭, 自来水购水资金逐年增长, 而排水费用、排污费用一直居高不下, 水质差造成的排水设备效率逐年降低。

通过在井底中央水仓前建成200m�/h的超磁矿井水处理中心, 处理后的水质达到工业用水标准, 用于大巷防尘、设备冷却等矿井生产用水。在采区工作面建成5m�/h的工作面反渗透深度水处理中心, 处理后的水质达到纯净水标准, 用于工作面液压支架乳化液配比用水。

2 水处理系统工作原理

2.1 矿井水处理中心

矿井水处理中心主要由预沉系统、加药系统、混凝系统、磁种投放装置, 磁分离装置、污泥压滤系统组成。

矿井水经巷道内沟渠集水后, 汇总至进水渠内, 在进水端渠内设置人工格栅, 去除来水中生活垃圾及漂浮物, 自流进入预沉池, 水中大颗粒及大比重物质在预沉池中沉积下来, 预沉池设潜水渣浆泵, 沉淀物定期排入污泥池, 由污泥泵送至压滤机脱水, 干泥外运。

经过预沉处理的水自流进入磁分离混凝系统, 混凝系统通过投加磁种和混凝剂 (PAC和PAM) , 使悬浮物在较短时间内 (约3~6min) 形成以磁种为载体的“微磁性絮团”。

经过混凝之后的水再自流进入磁分离机进行固液分离净化, 磁分离机通过磁吸附打捞, 使出水水质达到设计出水指标后, 自流进入中央水仓。

磁分离机分离出的煤泥, 由磁分离机自身的卸渣装置刮下进入磁分离磁鼓;在磁鼓的高速分散区将磁种和非磁性悬浮物分散, 磁鼓对磁种进行吸附回收, 回收磁种由泵打入前端的混凝投加系统循环使用;非磁性污泥排入污泥池, 和预沉池污泥一起由泵打入板框压滤机进行脱水, 脱水后的泥饼通过井下矿车外运。

2.2 工作面水处理中心

采区工作面水处理中心采用膜法反渗透工艺, 经过矿井水处理中心处理过的达到工业用水标准的矿井水首先进入工作面水处理系统中的气水分离装置中, 在该装置中, 水中的气体在装置内聚集在除气设备的顶部, 一定时间后通过排出阀门排除, 使进入系统中的气体大大降低, 保护精密过滤装置及膜的正常使用。

经过脱气后的水进入砂过滤器中进行过滤, 过滤掉水中的SS, 使进入后续过滤的水的SS小于5毫克/升, 然后通过二三级过滤使水的SS小于3。

经过过滤系统后水的压力降低0.2-0.3Mpa, 出水压力在1.4-1.5Mpa然后进入精密过滤器及RO系统中, 实现对矿井水的深度处理。

系统运行后, 工作面、采区污水经大巷水沟流入矿井水处理中心, 经过处理的水可达到工业用水标准。中央水仓作为清水蓄水池为井下各采区提供防尘用水, 形成矿井水闭路循环系统。奥灰水仅作为补充水源, 无需购买自来水, 解决了需要通过地面向井下提供生产用水的窘状, 使矿井水维持在平衡状态, 无需向地面排水。工作面乳化泵站安装反渗透处理系统, 深度处理后可达到纯净水标准, 满足工作面液压支架乳化液用水需要。通过水处理闭路循环系统的运行进一步提高企业经济、社会、环境及安全效益。

3 运行效益分析

通过矿井水闭路循环系统的应用, 解决了矿井废水污水的净化回收问题, 降低中央泵房运行负荷, 减轻对管路的磨损, 降低运行维护费用。矿井水处理中心采用磁分离技术, 采区工作面水处理中心采用反渗透技术, 这两项技术的应用有效的提高了水处理能力, 减小了环境压力, 提高了矿井废水污水的回收率, 具有巨大的经济和社会效益。

3.1 经济效益

3.1.1 原矿井水成本分析

使用自来水费用:1100m3/天×2.17元/m3×330天=85.9万元/年;泵房排水电力消耗费用:92777kwh/月×0.66元/kwh×12月=73.5万元/年;水仓清挖费用:8.5万元/年;排水设备维修费用:10万元/年;排污费用:2000m3×330天×0.8元/m3=52.8万元/年。年综合成本230.7万元

3.1.2 水处理系统投用后成本分析

药剂投入:每天使用聚合氯化铝费用150kg×1.84元/kg=276元, 每天使用聚丙烯酰胺费用3kg×16.67元/kg=50元, 每天使用磁种费用:50kg×2.82元/kg=141元, 药剂使用费用15.41万元/年;设备运行电费:90kw×0.7×24h×0.66元/kwh×330天=32.93万元/年;设备维修费用:10万元/年;煤泥回收:0.2t/包×12包/天×330天×200元/t=15.84万元。年综合成本42.5万元。

通过对比, 水处理投入运行后, 每年可创造经济效益:230.7-42.5=188.2万元。

3.2 社会效益

井下多级水处理工艺的采用, 每日可为矿井井下生产提供充足的可利用水源, 余量提升后供地面生产生活使用, 减少了外购水量, 保护了地区地表水的自然平衡;大大减少污染物的排放, 有效地减少了原地面水处理过程中所带来的泥渣对环境的二次污染, 环境效益显著, 有利于改善煤矿的地企关系, 促进了矿区的可持续、和谐发展。

4 应用前景

特大水矿井井下供电技术研究 篇5

2005.8.7广东大兴煤矿发生特大透水事故, 造成井下123名工人遇难;2009.4.4黑龙江鸡西市金利煤矿发生透水事故, 12人遇难;这些事故再次用血的代价告诫人们, 矿井水害防治的重要性、艰巨性及紧迫感, 尤其是对特大水矿井, 水患就像一枚不定时的炸弹, 时时威胁着井下作业工人的人身安全和国家的财产。而安全、可靠的井下供电系统是确保井下正常排水、防治水害的重要一环。

2 水害分布

根据我国不同煤田的水文地质特征, 并考虑到矿井水对生产的危害程度, 可将我国煤矿主要划分为6个矿井水害区: (1) 华北石炭二叠纪煤田的岩溶—裂隙水水害区; (2) 华南晚二叠世煤田的岩溶水水害区; (3) 东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区; (4) 西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区; (5) 西藏—滇西中生代煤田的裂隙水水害区; (6) 台湾第三纪煤田的裂隙—孔隙水水害区。特别是华北和华南两区, 许多矿井在湖泊、河流等水体下进行作业, 水文地质条件极为复杂, 水害十分严重, 因此水害防治也显得尤其重要。

3 供电技术分析

我国在矿井水害防治方面, 已拥有了诸如疏干降压、注浆堵水、透水预测和探放水等比较成熟的技术和措施, 但对特大水矿井, 一套可靠的供电系统是井下作业工人人身安全的前提, 是治理水害和确保正常生产的根本保障。特大水等地质条件复杂矿井, 宜考虑井下检修设备时透水等事故发生的影响, 就井下供电系统而言, 以下几方面应引起我们从事矿井设计、生产及监管等相关部门的重视。

3.1 宜设置主供排水泵的井下水泵房专用变电所

矿井涌水量大, 应根据实际情况有重点的把防治水害放在关键位置, 井下短路等电气事故往往多发生在环境恶劣的采煤工作面、掘进工作面等, 经过调查发现, 该类事故经常会波及到为采面、掘进面供电的上级变电所, 但不能因采面等电气事故而影响到矿井的排水, 因此主供排水泵的水泵房专用变电所的设置就显得很有必要性, 水泵房专用变电所的设置能够有效避免其它事故对正常排水的影响。

3.2 地面变电所母线、井下水泵房变电所母线和下井电缆的协调配置

(1) 井下水泵房变电所下井电缆回路数不应少于2回, 并引自地面变电所不同母线段, 当任1回下井电缆故障时其余电缆应能保证该变电所全部负荷及部分备用水泵正常运行;每回下井电缆中途不应分接其它负荷, 以避免因其它设备故障而影响水泵房变电所的正常供电;同时下井电缆应按电压等级、特定环境下的持续载流量及经济电流密度选择, 用电压损失、热稳定、动稳定等进行校验。

(2) 地面变电所及井下水泵房变电所均宜采用单母线分段接线方式, 单母线分段接线方式中间环节少, 操作简单、安全, 供电可靠;在确保井下正常供电的基础上, 应适当增加下井电缆截面或备用下井电缆回路数, 一方面供电质量及可靠系数高, 另一方面正常运行经济节能。

(3) 虽然地面和井下母线故障几率很小, 但在矿井透水时母线一旦故障, 代价往往是惨重的, 因此对特大水矿井, 我们可考虑母线故障对矿井水害防治的影响。结合地面及井下母线分段数、下井电缆数, 应做到: (1) 地面1段母线故障时, 其余母线段及相应母线段上的下井电缆应保证井下水泵房变电所正常排水水泵及部分备用水泵正常运转。 (2) 井下1段母线故障时, 其余母线段及相应母线段上的下井电缆确保井下水泵房变电所正常排水水泵及部分备用泵可靠运转。

总之, 应做到地面变电所母线、井下水泵房变电所母线和下井电缆的协调配置。

3.3 适当增加井下排水泵房备用水泵及水泵房变电所水泵备用柜

矿井井下的计算正常涌水量和最大涌水量均为依据地质资料而进行的推算值, 而地质勘察具有偶然性和局限性, 推断值也往往反映的是勘查平均值, 再加上水包、河流、湖泊等其它不定因素, 矿井透水也就显得极具不确定性和偶然性。因此, 在保证满足勘查最大涌水排水的同时, 宜适当增加水泵备用台数, 以弥补地质勘探的不足和突发事件的发生。同时应做到当井下水泵房变电所一段母线故障时, 其它母线段上的水泵台数至少满足矿井计算最大涌水量的排水要求。

由于井下电气设备技术还不十分成熟, 保护比较简单, 再加上环境恶劣, 致使井下电气设备事故时有发生, 为解决透水时电气事故的发生, 建议适当增加为水泵供电的水泵备用柜数量, 当事故发生时, 能做到及时调整接线, 为排水争取时间。

3.4 选择合适的排水泵电机电压等级及启动方式

排水泵电机的供电电压及启动方式关系到水泵是否能够正常启动和正常运转, 特别是在透水事故发生时多台水泵的启动, 而水泵的电压等级及启动方式往往取决于水泵的大小。目前, 井下水泵供电电压等级主要有0.66 kV、1.14 kV、6 kV及10 kV;启动方式主要分直接启动和软启动, 而软启动分有级和无级2类, 其中有级软启动常见的有星/角变换软启动、电抗器软启动等, 无级软启动常见的有磁控软启动、晶闸管软启动及变频软启动。

对特大水矿井, 水泵往往比较大, 从几百千瓦到几千千瓦, 在同等条件下宜优先采用电压比较高的10k V或6k V供电, 电压越高电流越小, 启动越简单, 对电网冲击也越小, 同时运行经济。

对大功率水泵应进行启动电压损失校验, 以确定水泵启动方式。当启动条件允许时, 首选直接启动, 直接启动简单、安全可靠, 启动力矩大, 响应时间短, 启动速度快等。但直接启动也有缺点, 特别是对处于临界启动条件的水泵电机, 直接启动会使供电系统电压波动较大, 对水泵机械传动部件造成非正常的冲击力。

当直接启动时水泵电机端电压小于额定电压的75%或母线电压低于额定电压的8 5%时, 应采用软启动方式。传统的有级软启动启动方式简单、可靠、价格便宜, 但降压启动调节是有级的, 在启动时存在对电机二次电流的冲击, 无法实现恒流, 不能软停。以目前井下水泵用的比较多的电机定子串联固定电抗器启动的方法为例, 在电机的定子回路串入一定值的电抗, 既可限制住定子的启动电流, 也相当于降低了加在电机定子上的电压。在电机启动结束后, 再将电抗器短接, 由于电机启动时的电磁转矩与电机定子所加电压的平方成正比, 因此电抗器的电感不能选得太大, 必须选得使电机的启动转矩大于负载转矩, 同时还需留有一定的余量, 以免电网电压跌落以及其它扰动使电机启动失败。再者因电抗器参数是固定的, 启动电流无调节范围, 电抗器工作时输出电压为输入电压的65%~75%, 因此, 当用于对大容量水泵电机启动时, 供电线网及其它设备的冲击还是很大。

对于大容量水泵电机, 宜采用无级软启动, 尤其是技术成熟、集现代数字信号处理技术、计算机控制技术和电力电子技术于一体的晶闸管软启动装置, 晶闸管软启动装置具备软启动和软停车功能, 电机启动时, 电流能从零平滑上升到设定值, 减小了电网电压波动, 同时可消除骤然停机对某些设备的冲击与损坏等。

为了节约投资, 一些设计常常采用1台软启动装置拖动多台设备顺序启动, 但对特大水矿井的一类负荷——井下主排水泵, 不宜采用此种供电方式, 透水发生时, 一方面一但软启动装置故障, 将致使所带水泵均不能正常启动, 造成灾难性后果;再者, 多台水泵的顺序启动占用时间过长, 对逃生、营救及保证井下财产安全极其不利。

3.5 选择可靠的微机综合保护装置

选择性、速动性、灵敏性、可靠性是对电力系统继电保护装置的基本性能要求, 而今地面高压微机综合保护装置已发展的相当成熟, 虽然井下高压继电保护也得到一定程度的发展, 但目前井下微机综合保护装置还普遍过于简单, 选择性、速动性、灵敏性、可靠性误差较大, 特别是越级跳闸是困扰井下供电系统的一大问题。

为了确保井下排水安全可靠, 选取可靠的微机综合保护装置就成了关键问题, 最近新推出的新型BRD633、ZKJB等综合保护装置, 在一定程度上弥补了分级整定传统保护装置的缺陷。这种新型保护装置具备两段式定时限过流保护、速断保护、三段式零序过流保护等保护功能, 且保护动作电流和时限均能连续可调。

可靠的微机综合保护装置是井下供电系统正常运行的前提, 随着矿井现代化程度的提高, 为了适应和满足需要, 还需不断开发出功能更加齐全的新型微机综合保护装置。

4 创新探讨

4.1 新型微机综合保护装置

该类微机综合保护装置分散安装于井下水泵房变电全部高压柜、为其供电的地面变电所进线柜、联络柜和下井出线柜, 新一代微机综合保护装置除具有常规的保护功能外, 每台微机综合保护装置尚能设置2套定值, 并能实现2套定值的自动切换。当通过传感器检测到正常涌水时, 自动投入其中1套定值, 该运行过程中若水泵电机、线路等电气设备故障时微机综合保护装置作用于相应回路的跳闸及信号;当检测到透水事故时, 自动无级切换投入另1套定值, 通过控制系统断开地面变电所及井下水泵房变电所非安全设施回路, 若此时水泵电机、线路等电气设备故障时仅作用于信号, 而不跳闸, 直至电气设施损毁, 从而为逃生和最大限度挽救财产损失争取尽可能多的时间。

4.2 无人值守变电所和水泵房的设计

井下水泵房变电所宜按无人值守设计, 同时具备遥控、遥调、遥测、遥信功能, 透水时一方面确保各排水泵的迅速启动, 另一方面能够实现地面对井下系统的控制。在满足排水泵能正常工作的条件下, 尽可能的抬高水泵房和水泵房变电所的标高, 此时比水泵房和变电所低的整个井下巷道就相当于1个大水仓, 避免透水时迅速淹没水泵电机和变电所供配电设备, 为逃生及营救争取更可能多的时间。

4.3 完善逃生设施

当透水事故发生时, 往往容易淹没部分巷道壁, 致使井下工人不能辨认方向, 再加上水流急促和缺乏设施, 使逃生极具困难, 为此宜在各巷道顶部及侧壁设置逃生指向标和绳索等逃生设施, 且要求逃生指向标和绳索在黑暗中能清晰显示。

5 结语

总之, 在以人为本的现代化矿井建设中, 特别是对特大水等条件复杂矿井, 一套可靠的井下供电系统是确保井下作业工人生命安全和国家财产不受损失的基本保障, 为了使矿井建设又快又好的健康发展, 还需不断加大安全设施投入和相关部门的监管。

摘要：一套可靠的供电系统是确保特大水矿井安全生产的前提, 本文就井下水泵房变电所的接线方式、水泵启动方式、微机综合保护装置等方面进行了分析, 并就新型微机综合保护装置、水泵房和水泵房变电所的设计、透水事故逃生进行了创新探讨。

关键词：特大水矿井,软启动,透水,微机综合保护装置

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局等.煤矿安全规程2006年版.煤炭工业出版社.2006年

[2]中国煤炭建设协会等.煤炭工业矿井设计规范2005年版.中国计划出版社.2005年

[3]顾永辉, 范延瓒等.煤炭电工手册第二分册.矿井供电.煤炭工业出版社.1994年

矿井水产业化应用研究 篇6

与此同时, 矿井在开采过程中, 会涌出一定量的矿井废水, 这部分矿井水一年四季温度恒定, 随着矿井生产规模的扩大和开采时间的增长, 水量逐渐加大, 是一种稳定且利用价值很高的热源。但大量矿井涌水低温余热资源却被忽略, 如何使这些潜在的能源加以利用以减少锅炉煤耗或完全替代锅炉, 是广大工程技术人员需要思考的一个问题。水源热泵技术在该领域的应用, 为技术人员解决该问题提供了一个重要途径。

1水源热泵技术原理

水源热泵技术是目前世界上较先进的供暖、制冷、生活热水提供新技术。它利用浅层常温地热能 (水) 供暖、制冷, 同时提供生活洗浴热水, 属于可再生能源利用技术。近10 a来, 全世界对该技术的应用每年以20%以上的速度增长, 到2005年底, 已有33个国家在推广应用这项技术。

水源热泵技术有3大优点:①节能。比其他常规供暖技术可节能50%～60%。②环保。不排放任何废弃物。③运行费用低。与常规供暖技术相比, 运行费用可降低30%～70%。因此, 水源热泵技术是供暖、制冷及生活洗浴热水领域解决污染节能问题的重要选择。

矿井水热能利用原理:①冬季供暖时, 温度为16 ℃左右的矿井水首先进入旋流除砂器除砂, 再经过电子水处理仪除掉絮状物, 然后进入水源热泵空调机组蒸发器与制冷剂进行热交换, 通过制冷剂的形态汽化, 吸收矿井水中的部分热量, 利用压缩机做功将汽态制冷剂变为液态, 释放热量, 再通过冷凝器与空调系统的循环水进行热交换, 制出45～50 ℃的空调热水, 提供热量。②夏季制冷时, 温度为16 ℃左右的矿井水首先进入旋流除砂器除砂, 再经过电子水处理仪除掉絮状物, 然后进入水源热泵空调机组冷凝器与制冷剂进行热交换, 通过制冷剂的形态液化, 向矿井水释放热量, 利用压缩机做功, 再通过蒸发器中制冷剂与空调系统的循环水进行热交换, 制冷剂吸收循环水中的部分热量, 制出7 ℃的冷媒水, 提供冷量。

2实例分析

以某矿为例, 对水源热泵技术的应用进行分析。通过水质分析及测定, 目前该矿矿井水的平均水温16.5 ℃, 涌水量872 m3/h, 较适合地下水源热泵技术的应用。

2.1可利用热量计算

该矿井正常涌水量872 m3/h, 冬季矿井水平均温度15 ℃, 可用于制热。假设热泵机组制热实际工况下机组COP (制热能效比) 为4.5, 可使矿井水温降至7 ℃, 每小时释放的热量为29.2 GJ, 可提供热量37.54 GJ, 相当于1台14.90 t/h的锅炉, 供热面积可达130 364 m2;夏季矿井水平均温度18 ℃, 可用于制冷, 假定热泵机组制冷实际工况下机组能效COP为4.8, 可使矿井水温升至29 ℃, 每小时释放的热量为40.15 GJ, 可提供的冷量为33.23 GJ, 相当于923台4匹空调提供的冷量, 供冷面积可以达到61 536 m2。

2.2矿井热负荷计算

(1) 洗浴热水。

该矿每班洗澡人数约1 440人, 按每人每次洗浴热水约50 kg计算, 每班洗澡用热水约72 m3, 洗浴热水由15 ℃加热到45 ℃, 每班运行4 h, 所需要的热负荷为627.9 kW。

(2) 井口保温。

该矿井口总风量约370 m3/s, -10 ℃相对湿度60%的空气焓为-7.476 kJ/kg, 4 ℃相对湿度21.13%的空气焓为6.691 kJ/kg, 冬季将-10 ℃相对湿度60%的空气加热到4 ℃相对湿度21.13%, 所需热负荷为6 725.2 kW, 为安全起见, 增加10%的保险系数, 则矿井口保温需要的热负荷为7 397.7 kW。

(3) 衣服烘干。

该矿每天需要烘干的衣服720套, 洗好的衣服经洗衣机脱水后, 每套衣服按2.5 kg、含水率25%、10 h烘干, 蒸汽烘干热负荷为45.5 kW, 热损及效率衰减30%计算, 则所需热负荷为65.0 kW。

综上分析, 该矿洗浴热水、井口保温、烘干衣服的最大热负荷为8 090.6 kW。矿井正常涌水量872 m3/h, 利用热泵机组可提供的制热量为10 429.1 kW, 可提供的制冷量为9 230.4 kW, 完全可以满足矿井热负荷和夏季制冷的需求。

2.3主机设备选型

根据矿井供热、制冷等所需负荷计算, 井口保温和衣服烘干末端系统水为闭式系统, 单独考虑选型, 可选用4台FOCSWATER-HF6002热泵, 单台制冷量1 927.5 kW, 制热量1 973.7 kW;洗浴热水末端属于开式系统, 可选用FOCSWATER-HF2602-Y型主机1台, 其制冷量为787 kW, 制热量为811 kW。

2.4矿井水进入机组前的处理

水处理流程:Y型过滤器→旋流除砂器→自动反冲洗过滤器→电子水处理仪→机组。

矿井水经Y型过滤器过滤, 然后进入旋流除砂器除砂及消除杂物。旋流除砂器是根据离心沉降和密度差的原理, 当水流在一定的压力从除砂器的进口以切向进入设备后, 产生强烈的旋转运动, 由于砂和水的密度不同, 在离心力、向心浮力的作用下, 因受力不同, 从而使密度低的清水上升, 由溢流口排出, 密度大的砂由底部排沙口排出, 从而达到除砂的目的。

同时, 为了防止出现腐蚀、结垢、微生物增多等问题, 需要对矿井水进行防垢、防腐、杀菌、灭藻、超净过滤, 选用电子处理器分别对循环水与矿井水进行处理, 进入水泵之前要设置除污器和单向阀, 同时为了减少震动、消除噪音, 要安装软连接。

3效益分析与评价

(1) 节能效益。

①理论分析。假设热负荷量为A, 使用热泵机组制热时COP按4.5计算, 水泵及附属设备耗电量按主机的0.15计算, 需要消耗的能量B= (A/4.5) / (1-0.15) =A/3.825;使用锅炉供热时锅炉热效率按68%计算, 需要消耗的能量C=A/0.68。B/C=17.8%。可见, 使用热泵机组消耗的能量是使用锅炉消耗能量的17.8%, 即可节能82.2%。②实际工况。某煤矿采用4台工业锅炉供暖, 其中3台4 t/h锅炉, 1台6 t/h锅炉, 年耗原煤量3 000 t, 折标煤2 142.9 t。如果采用热泵机组, 节能率按82.2%计算, 可节标煤1 761.5 t。

(2) 经济效益。

①运行费用。采用热泵机组消耗电量为310.5万kW·h, 电费按0.6元/ (kW·h) , 年费用为186.3万元。采用锅炉供热, 标煤按880元/t, 年费用为188.6万元。②维护费用。锅炉保养费用每年至少100万元;水源热泵维修保养费用几乎没有, 可忽略不计。③工人工资。采用锅炉供热, 机房需要20人值守, 工人工资每人每月按1 500元, 全年工资为36万元;采用水源热泵制取热水, 机房仅需4人即可, 全年工资为7.2万元。

根据计算, 每年可节约费用131.1万元, 项目总投资估算1 618万元, 12.3 a可收回成本。虽然热泵整体配套工程初期投资稍大, 但该技术具有能量利用率高、环保、机组寿命长、维护费用低等特点, 只要系统完善相关技术配套, 即能实现稳定可靠运行。机组寿命在20 a以上, 每年只需检查、保养1次;整套机组结构紧凑、节省空间;自动化控制程度高。

(3) 环境效益。

项目实施后, 可以减排二氧化碳4 579.9 t、二氧化硫42.28 t、氮氧化物12.33 t。

(4) 社会效益。

①该技术属洁净运行技术, 符合国家资源综合利用扶持政策及发展循环经济模式, 保护了煤炭资源, 水源热泵空调的运行不产生燃烧、排烟、废弃物等污染, 环境效益显著;②使矿区摆脱燃煤锅炉供暖, 节约了供暖成本, 成本, 改善了矿区环境;③保证了矿井的提升安全, 改善了井下工人的作业环境;④设备运行中不存在爆炸、燃烧等安全隐患, 从而有利于安全管理;⑤开辟了矿井水利用的新途径。

4结语

煤矿矿井水的综合利用研究 篇7

1我国煤矿矿井水的主要来源及对应特征分析

不同的含煤地层形成原因不同, 煤矿矿井水的来源也不尽相同, 但从总体上来说, 含煤地层一般在地下的含水层之上, 在采煤作业的过程中, 为最大限度保证煤矿井下的安全作业与生产, 必须进行大量矿井涌水排放, 在煤矿开拓及采煤的双重作用下, 矿井水中含量大量的煤粉物质及岩石类粉尘, 这些悬浮型的杂质及微生物颜色一般呈现灰黑色, 在开采高硫煤层的矿井水时, 在硫铁矿等含硫化合物的氧化作用下, 矿井水呈现出一定的酸碱性, 并含有一定的铁和重金属离子, 这些物质都是污染性质较强的污染物质。此外, 在矿井水中还含有相当高的盐分, 甚至包括含有氟的污染物, 部分物质带有一定的放射性危害。

2我国煤矿矿井水综合利用三大效益分析

我国煤矿开展矿井水综合治理与应用在满足煤矿企业用水需求的同时也实现了社会效益、经济效益及生态效益的三者统一。首先在生态效益方面, 我国煤炭资源丰富, 大面积的煤炭开采使得我国生态环境受到不同程度的破坏, 严重者威胁当地人民的健康, 原有的生态平衡被打破, 而水资源相对不足加上水质的污染使得我国用水矛盾日益突出。通过对矿井水资源的治理与综合利用可以有效解决我国环境污染问题, 一方面使得矿井水中的悬浮污染物大面积减少并达到国家排放标准, 可以有效降低周围地区水体环境的污染程度。另一方面对煤矿矿进水进行治理可以减少硫化物质的排放, 将污染物的排放总量降低到最小限度, 实现对生态环境的保护。社会效益方面, 对煤矿矿井水进行处理后可以满足生产与生活的用水需求, 有效地减少了地下水的开采使用, 是对地下水资源的有效节约。我国大多数煤矿企业属于缺水区, 其受水资源匮乏的制约比较明显, 通过对矿井水进行治理及综合利用可以解决过度开采地下水引发的环境问题, 实现地下水与地表水的生态均衡, 有效缓解用水压力, 避免用水导致的纠纷矛盾, 带动当地的产业发展, 促进当地群众生活的改善。对于煤矿企业来说可以在减少矛盾的同时切实保证煤矿企业的正常生产与经营, 带动煤矿企业综合效益的提升, 从而实现矿区的可持续发展, 产生良好的社会效益。经济效益方面更为明显。通过对煤矿矿井水的综合治理, 可以从两方面实现经济效益的带动。其一可以实现煤矿矿井水的最大限度利用满足矿区的生产与生活用水, 这在一定程度上可以降低煤矿企业的用水成本, 减少不必要的用水开支, 从而实现经济效益的提升, 也可以很好地提升企业的竞争力。其二因为矿井水的综合治理与应用, 我国煤矿企业每年排放的污水总量减少, 对周围环境的消极影响也逐渐降低, 向国家缴纳的排污费用也同步减少, 使得矿区生产成本大为降低。上述两方面切实实现了煤矿企业经济效益的获取。

3我国煤矿矿井水的常见处理方法分析

3.1洁净矿井水的有效处理

洁净矿井水顾名思义就是没有受到污染的地下水资源, 其可以直接用于生活与生产, 通过对煤矿各含水层进行数次细致严谨的采样分析调研, 采取井下清污分流的方式将洁净的矿井水从专门铺设的管道中引流出来, 对于煤矿矿井水的处理来说, 该方式是最简单最经济的水源利用方式。因此洁净矿井水的处理难度是所有矿井水分类中处理难度最小的。

3.2含悬浮物质的矿井水处理

对于矿井水来说, 含有悬浮物质的矿井水所占的比例最大, 也是分布较为广泛的矿井水类型。通过调查分析我们不难看出大多数的矿井排水都属于这种类型, 悬浮型的矿井水含有大量的悬浮物质, 其形成原因主要是地下水在开采的过程中受开采影响带入煤尘及岩石粉末, 悬浮型煤矿矿井水除了含有悬浮物质外, 还带有大量的细菌, 除去悬浮物质与细菌, 其基本符合生活饮用水的安全使用标准, 因此做好悬浮型矿井水的处理必须做好悬浮物质与细菌的处理, 一般来说该类型矿井水下仓初沉后排放至地面, 借助常规水的处理工艺, 就可以得到合乎标准的生活与生产用水, 处理难度也相对简单。

3.3高度矿物化的矿井水处理

这类矿井水也叫含盐矿井水, 是因为其含有大量的盐类物质, 其中氯离子、镁离子、钠离子等矿物质丰富, 该类型的矿井水一般呈现中性后者偏碱性, 常常带有苦涩的味道, 这类矿井水因为含有大量的盐分, 因此不能直接用于生活饮用。在对该类型矿井水处理时需要先进行混凝处理, 主要是进行脱盐, 现实生活中脱盐的方式比较多, 最常见的有离子交换法、反渗透法、电渗析法及蒸馏法, 其中我国在处理高度矿物化矿井水时倾向于选用电渗析法, 因为其技术比较成熟而且操作简单, 经济性比较强。我国目前大部分矿井在处理高度矿物化矿井水时采用该方式, 该方式的处理功效也得到一致认可。

3.4酸性矿井水的有效处理分析

在矿井水中酸性矿井水是一种比较特殊的矿井水, 其含有一定的酸性物质, 常见的有硫离子、氯离子及铁离子, 这些物质使得矿井水呈现出一定的酸性, 酸性矿井水很容易腐蚀煤矿的排水设备, 对煤矿开采的井下喷淋喷头及机电设备造成危害, 这种强烈的腐蚀性使得机电的维修与更换十分频繁, 不仅仅带来人力物力的巨大浪费, 也加大了煤矿井下作业的风险性。对于普通人来说, 长期接触酸性矿井水往往导致皮肤破裂, 眼睛疼痛干痒, 对于煤矿井下作业也是巨大的干扰。相较于洁净矿井水及高矿矿井水, 酸性矿井水的水质较为复杂, 如果最终实现其向生活用水的转化, 必须要承担较高的处理成本, 因此一般不进行生活用水方面的转化。对于酸性矿井水来说, 经过处理后一般用于水质要求不高的工业企业生产。目前我国在处理酸性矿井水时常用的方式是中和法, 涉及到三个处理关键点。其一将酸性矿井水中游离的硫酸进行中和。其二要将溶解于矿井水中的二氧化碳去除。其三要去除以铁、铝为代表的金属硫酸盐, 具体包括金属离子与硫酸根等三部分。

3.5碱性矿井水的有效处理分析

对于煤矿矿井水来说, 在煤层及其围岩中硫化铁氧化作用的影响下呈现出一定的酸性, 但是也不排除含有碱性物质的矿井水, 碱性矿井水碱性度较高, 我们在处理该类型矿井水时常规采用废酸及烟道气进行中和处理, 经中和处理后的矿井水, 其碱性物质含量明显降低, 一般符合工业用水或者农业用水需求标准。碱性矿井水处理是一个系统完整的工程体系, 首先对矿井水进行提升加入碳氢物质排放到混凝池中, 然后进入澄清池在其中进行去污处理, 主要是排除碱性矿井水中的污泥, 然后处理后的碱性矿井水进入到清水池中, 在接入二氧化碳气体后行酸碱度的中和处理, 在完成中和处理后酸性矿井水进入到过滤环节, 在完成过滤处理后进行消毒处理并最终进入到蓄水池中满足工业生活用水需求。每个环节息息相关, 环环相扣, 通过形成严密的循环体系实现碱性矿井水的中和处理与综合利用。

3.6其他类型矿井水的有效处理

除了上述提到的几种比较典型的矿井水外, 还涉及到其他矿井水的处理问题。其他矿井水是一种统称, 就是指含有特殊污染物的一类矿井水, 含氟矿井水、含铁矿井水及含有重金属离子的矿井水都属于这一类, 当然一些含油矿井水及少数的含放射性物质的矿井水也属于其他矿井水的范畴。但是从其总体含量来看, 其比例在所有的矿井水中比例较小。对于其他矿井水在处理时需要根据所含污染物的不同进行灵活处理。其中含氟矿井水往往采用离子交换法及吸附膜处理法进行氟物质的提取, 而含油矿井水一般采用气浮法进行处理, 这类矿井水在作为饮用水水源时需要慎重, 因为受目前矿井水处理技术的客观限制, 其能否转化为可饮用的生活用水还需要进一步的分析研究。

4目前煤矿矿井水综合利用中潜存的问题分析

4.1缺乏系统科学的规划, 缺乏对综合利用的关注

我国每年因为煤矿开采造成大量的矿井水排放, 但是却忽视了对这份水资源的利用关注, 没有树立综合统筹分析的全局意识, 我国煤矿矿井水的综合利用始终未受到特殊关注, 因此对于矿井水的水质及水量也没有全面系统的研究规划, 加上受我国矿井水回收技术及工艺的客观限制, 其设计过程不完善是不争的事实, 使得煤矿矿井水在综合利用的过程中存在较多问题, 治理效果不理想。此外我国煤矿矿井水的开发利用因为没有有效的科研投入与支持, 煤矿矿井水的治理只是局限于分散的单位, 治理成效十分缓慢。

4.2缺乏政府有力支持, 缺乏完善的治理系统规划

虽然我国煤矿矿井水污染及浪费现象突出, 但基于认识上的不足使得我国对矿井水的综合开发利用始终未被纳入法律监管的范畴, 国家更没有针对煤矿矿井水浪费污染进行征费, 惩罚力度较小使得大部分煤矿企业缺乏矿井水治理的自觉性与积极性, 政府对这方面的政策引导与资金技术投入不足也使得煤矿矿井水治理与综合应用研究进展缓慢, 缺乏政府的支持引发统筹规划的不足, 上述因素综合起来成为制约我国煤矿矿井水治理的因素之一。

4.3缺乏针对性的管理, 治理措施贯彻落实不到位

不仅政策支持不足, 我国政府及煤矿企业针对矿区水资源的管理也存在管理理念陈旧、管理方式老套的不足, 集中表现为整体规划性的欠缺及分质供水能力的不足。对于井下废水及生活污水的分类处理认识不到位, 管理方式上大同小异, 无论是污水处理程度还是污水复用研究, 无论是管网的合理布置还是水资源的质量考核等都交叉重叠, 针对性不强。管理方式上的不足、管理措施的不到位使得煤矿矿井水的治理与综合利用得不到统筹规划, 煤矿矿井水的治理也始终落不到实处。此外我国煤矿矿井水专业治理研究人员相对不足, 原有的治理工艺与流程得不到调整改进, 越来越不能满足煤矿矿井水的治理综合利用需求, 直接影响到其治理功效的后续发挥。

4.4缺乏先进的处理技术, 缺乏统一完善的技术标准

对于煤矿矿井水的处理来说, 因为没有适应的处理技术及标准的技术规范使得煤矿企业在开展矿井水治理时往往自行决定, 自行安排, 实效性差。而设计单位并没有遵循因水制宜及因地制宜的原则, 加上缺乏对矿井水实际水质情况的前期调研分析, 往往以自来水厂的设计参数为执行标准, 直接导致矿井水处理水量与水质都脱离设计要求, 起不到应有的治理功效。此外我国矿井水处理中的自动监测与自动控制技术研发程度低, 科技含量低, 与发达国家存在较大差距, 我国大部分煤矿企业受资金限制导致矿井水处理设备的特殊性需求得不到满足, 我国煤矿矿井水的处理与综合利用自动化程度不高。除了技术上的不足外, 我国煤矿矿井水治理同样面临技术标准不规范的考验与制约, 我国没有出台完善成熟的矿井水利用技术与管理标准, 对于生产过程中的产品质量监督管理也不到位, 导致我国矿井水处理始终不规范不到位。

5我国煤矿矿井水的综合利用分析

5.1综合利用方向的研究解读

纵观我国煤矿矿井水的综合利用, 其体现出两大利用研究倾向。其一生产用水的转化, 其二生活用水的转化。其中生产用水又细分为工业用水与农业用水两大方面。相较于生活用水的高品质要求, 生产用水对水质的要求相对较低, 只需要对煤矿矿井水进行简单处理即可。煤矿矿井水的生产性用水转化主要是井下灌溉、矿区绿化及矿区电力循环等几个方面, 而向生活用水转化方面需要根据煤矿矿井水的特性进行专项综合利用与治理, 并积极做好处理后矿井水质量的监督检查, 最大限度确保矿井水综合利用后符合生产、生活用水的标准。

5.2综合利用原则的分析解读

任何水资源的治理都需要遵循既定的原则, 煤矿矿井水的综合利用尤其如此。我国煤矿都饱受水资源不足的制约, 这与矿产的自然分布密切相关。首先要坚持实事求是的原则。我国水资源匮乏现象严重, 一半以上的煤矿分布在半干旱地区, 煤矿开采的大量用水更加剧当地生产生活用水的紧张性, 因此在开展煤矿矿井水的综合治理与应用时应具体问题具体分析, 做好区别对待。我国不同矿区的水质与排放情况存在较大差异, 在治理时应充分考虑矿区实际与矿井水实际情况选择合适的技术进行处理。其次要分清轻重, 在保证矿区内用水时要重点考虑井下用水。先井下后井上, 先矿区内后矿区外, 依此开展矿井水并做好利用。最后要最大限度发挥矿区内已有水利设施的潜能, 避免重复性投资及重复性建设, 不同的矿井服务年限决定了其对水资源的需求不同, 不同矿区水层的污染程度也存在差异, 其中浅水层水源不足, 污染最为严重, 而深水层则水源相对充足, 污染相对较轻, 但又不能过度抽取深水层, 这是基于长远考虑做出的决定。

5.3矿井水治理与综合利用的分析

要想从全局到细节做好矿井水治理与综合利用必须做好四方面的努力。首先要健全法律法规, 借助激励机制调动企业节约用水, 开展矿井水治理的积极性, 实现矿井水的自觉回收与处理。其次要加强思想上的重视与关注, 矿井水的资源化处理对于矿区用水矛盾可以起到缓解作用, 也可以带来良好的社会效益与经济效益, 必须在思想上引起关注, 自觉开展矿井水治理与综合利用工作。再次要做好污水处理设施的监管。严格执行“三同时”制度, 通过管理上的优化确保污水处理器械使用寿命延长的同时实现污水处理率、运行率及运行效果的三者统一。最后要注重科技研发与投入, 通过组织科研机构进行专项研究, 借助方案的制定分析, 做好治理决策的拟定, 从而实现矿井水的最大限度利用, 并使得矿井水的综合利用得到大力推广。只有做好上述四个方面的兼顾, 煤矿矿井水的治理与综合利用才能落到实处。

6结束语

在水资源日益匮乏的今天, 做好矿井水的治理与综合利用是客观所需。煤矿矿井水作为一种带有行业特点的污染源, 不可否认的又是宝贵的水源, 完全可以通过治理与综合利用, 实现水资源的循环利用。文章通过几大方面具体分析了煤矿矿井水的治理与综合利用问题, 为今后煤矿矿井水的综合利用指明了方向, 既有效缓解矿区缺水, 又实现了生态环境、社会效益与经济效益的统一, 有利地推动我国煤炭产业的持续稳定发展。

摘要：经济的发展带动各项产业的蓬勃兴盛, 工业大量用水与生活用水使得我国水资源匮乏问题日益突出。对于煤矿企业来说, 一方面饱受缺水的困扰, 另一方面在废水利用方面又做得不够到位。因此探讨煤矿矿井水的综合利用具有现实必要性。文章主要针对煤矿矿井水的综合利用进行研究分析。

关键词：煤矿矿井,井水利用,综合利用,研究分析

参考文献

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