鐘引明
（太原煤礦設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001）

　　摘要：井下排水在井下利用中央水合就地處理不僅在技術(shù)上是可行的，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益更為明顯。當(dāng)只作簡(jiǎn)單處理后排放時(shí)，井下處理比地面處理節(jié)約資金38％；當(dāng)作較復(fù)雜處理后回用于生產(chǎn)，井下處理比地面處理節(jié)約資金89％。
　　關(guān)鍵詞：煤礦；水處理；井下排水；井下處理
　　中圖分類號(hào)：X752
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　文章編號(hào)：1009-2455(2001)04-0027-02

　　近年來，煤礦井下排出污水處置與利用方面取得了很大成績(jī)。但對(duì)煤礦井下排水的處理與利用往往局限于礦井排水提升至地面進(jìn)行處理后，部分在地面利用，部分再返回到井下利用，這樣雖然達(dá)到一定的目的，但其基建費(fèi)用和經(jīng)常費(fèi)用較大，并且不可避免地造成地面的二次污染。為了解決這一問題，提高井下排水處理與利用的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，本文旨在探討將煤礦井下排水在井下處理與利用的方法。

1 井下處理與利用的可行性

　　一般礦井井下均設(shè)有中央水倉(cāng)，當(dāng)正常涌水量q＜1000m³/h時(shí)，水倉(cāng)有效容量V=8Qm³；當(dāng)正常涌水量Q＞1000m³/h時(shí)，水倉(cāng)有效容量V=2(Q+3000)m^3[1]。中央水倉(cāng)一般均設(shè)主水倉(cāng)和副水倉(cāng)各一個(gè)，平面布置形式如圖1所示。其斷面結(jié)構(gòu)一般為：面積A=7m²左右，寬B=3.0m，高3.0m左右，斷面尺寸隨正常涌水量的變化而變化，水量小斷面尺寸小，水量大斷面尺寸大。根據(jù)水倉(cāng)斷面積，一般求得水倉(cāng)總長(zhǎng)度L為寬度B的100倍以上，單個(gè)水倉(cāng)長(zhǎng)度L為寬度B的50倍左右。而普通平流沉淀池的結(jié)構(gòu)要求池的長(zhǎng)寬比L:B＞4，長(zhǎng)深比L:H＞10。所以，將中央水倉(cāng)作為井下排水的沉淀池使用，符合普通平流沉淀池的結(jié)構(gòu)。由于普通沉淀池的沉淀時(shí)間一般為1～3h，而中央水倉(cāng)的有效容積為其正常涌水量的8倍，水倉(cāng)面積遠(yuǎn)大于一般沉淀池所需面積。由于沉淀效率E=u_iA/Q（u_i為沉速，Q為沉淀池的處理能力，A為沉淀池面積），說明當(dāng)υ_i和Q一定時(shí)，池面積越大其沉淀效率越高。中央水倉(cāng)無需任何改進(jìn)，就是一個(gè)很好的平流沉淀池，它和平常使用的平流沉淀池主體完全一樣。所以將中央水倉(cāng)作為沉淀池使用，從理論與技術(shù)上講都是完全可行的。

　　以上是單從中央水倉(cāng)的結(jié)構(gòu)上分析其作為沉淀池的可行性，從客觀條件上分析，將它作為沉淀池使用是獨(dú)具優(yōu)越性的。首先中央水倉(cāng)在井下，不會(huì)象地面沉淀池那樣由于風(fēng)吹引起池中水的紊流，也不會(huì)因局部日照而產(chǎn)生異重流。其次，中央水倉(cāng)在井下就地處理污水可避免將污水送到地面時(shí)造成二次污染。第三，將中央水倉(cāng)兼作沉淀池處理后的水可直接用于井下，免去將污水提升到地面處理后再送入井下利用的動(dòng)力、管材等浪費(fèi)。第四，將中央水倉(cāng)兼作沉淀池使用，可免去地上重修沉淀池，可大大節(jié)約基建投資和礦井的占地面積。

2 井下處理的工藝流程

　　井下排水在進(jìn)入中央水倉(cāng)時(shí)的懸浮物一般約為4000mg/L左右。當(dāng)用混凝沉淀法處理后，其懸浮物一般可達(dá)到20mg/L以下。處理后的水已達(dá)到礦井井下生產(chǎn)和消防用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然也可送到地面用于其它生產(chǎn)或經(jīng)過濾、消毒后飲用。利用中央水倉(cāng)兼作沉淀池進(jìn)行混凝沉淀處理井下排水的工藝流程如圖2所示。從圖2可看出，井下排水在井下處理的工藝流程與地面處理的工藝流程相同。所不同的是利用中央水倉(cāng)作為沉淀池，排泥利用原中央水倉(cāng)的排泥設(shè)施。

3 經(jīng)濟(jì)效益

　　將中央水倉(cāng)兼作沉淀池使用時(shí)，因沉淀部分所需容積不能占用中央水倉(cāng)的有效容積，所以水倉(cāng)的總?cè)莘e應(yīng)當(dāng)增加，如圖3、圖4所示。V₁為中央水倉(cāng)的有效容積，V₃為中央水倉(cāng)的積泥區(qū)容積。圖3示單作中央水倉(cāng)時(shí)的容積為V‘=V₁+V₃。圖4示中央水倉(cāng)兼作沉淀池使用時(shí)的容積為V=V₁+V₂+V₃=V‘+V₂，V₂為沉淀所需容積，即將中央水倉(cāng)兼作沉淀池使用時(shí)，必須增加沉淀容積V₂。當(dāng)沉淀時(shí)間為1.5h時(shí)，V₂=1.5Q。下面舉例比較井上、井下設(shè)沉淀池的投資情況。

　　西山礦務(wù)局（山西）古交鎮(zhèn)城底礦，井下正常排水量為120m³，已建成地面井下水處理站1座（本工程已獲煤炭部?jī)?yōu)秀設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)）其工藝流程如圖5所示。沉淀池結(jié)構(gòu)尺寸為=56.5m×31.0m×3.6m，總?cè)莘eV=6305m³。如改用中央水倉(cāng)兼作沉淀池進(jìn)行處理，其沉淀容積V₂=1.5Q×2=1.5m×120m×2m=360m³。地面、井下沉淀池投資分別為63.05萬元和6.66萬元，地面投資是井下的9.5倍。

　　需要注意的是：因?yàn)橹醒胫?、付水倉(cāng)在清理煤泥時(shí)，需輪換使用，所以在計(jì)算中央水倉(cāng)的沉淀容積時(shí)應(yīng)乘以2。
　　由于中央水倉(cāng)兼作沉淀地時(shí)泥渣的清理可全部利用中央水倉(cāng)的清理設(shè)備，如果加上地面沉淀池的泥渣清理設(shè)備的投資，則地面處理的投資比井下處理的投資更大。
　　井下水在井下處理后就地利用，可免去提升地面的動(dòng)力消耗。其節(jié)約能源費(fèi)用的多少，視煤層煤藏的深度而定。
　　總的說，如果將以上設(shè)想在實(shí)際工程中應(yīng)用，其各種效益一定可觀。另外說明一點(diǎn)，由于中央水倉(cāng)的實(shí)際容積均較大，如在已建成的礦井中，將中央水倉(cāng)改建成中央水倉(cāng)兼沉淀池使用，也是較容易的——僅將進(jìn)、出水口結(jié)構(gòu)作改動(dòng)即可。

參考文獻(xiàn)：
[1]煤礦礦井采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組．煤礦礦井采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)[M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，1984．
[2]楊欽，嚴(yán)煦也．給水工程[M］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1980．

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作者簡(jiǎn)介：
鐘引明（1959～），男，工程師，聯(lián)系電話：（0351）2029906－42113。