矿井煤泥水处理的新方法

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矿山污泥脱水设备

矿井煤泥水处理的新方法

矿井煤泥水处理的新方法

水在煤矿生产中，无论是用在防尘上，还是做动力或材料上，都是一种不可缺少的主要资源。然而，在生产过程中，流入井筒、巷道和固采工作面的地下水、地表水、大气降水及生产管路供水等所构成的矿井水，又常常给煤矿生产带来不同程度的危害。
在煤矿生产过程中，随着开采面积的不断扩大，采区涌水量也相应地增多。所谓采区涌水量，系指采区内自然涌水量和人为涌水量的总和。自然涌水量，指采区内地层涌水；人为涌水量，指防尘用水、动力用水、管路漏水、排水等。采区内自然涌水量较均匀，而人为涌水量则随机性很大，流速也随之变化，特别是局部定时排水等。这些水，经由回采顺槽巷道、运输石门等，使被抛洒在底板上的煤、岩颗粒随水流一同往低处运动，形成了采区煤泥水。煤泥水中的固体颗粒度大致在0—40mm之间。流动距离远，主要影响运输的多在0．5—10mm 之间。这些粒度的煤泥水集中在采区上下山斜巷水沟中，由于流速较高，是不沉淀的。而进入采区下部平巷，其水流减速后，则很快就沉淀。淤塞水沟、影响运输及文明生产。进入采区水仓中的大量煤泥沉淀后，严重占有水仓的有效容积，造成矿井抗灾能力不足，威协安全生产。
一、新安煤矿排水状况简介
双鸭山矿务局新安煤矿，是1984年投产的集中皮带斜井，设计能力150万怕，三个采区同时生产，设计矿井最大涌水量为1022m3／h。在一水平(一200)设有集中井底水仓，总容量为6838m。，布置了三个水仓，即：乙仓2692m。、丙仓2152m。、丁仓1994m。f甲仓未施工)。实际生产中，矿井正常涌水量为：762m。／h，按理论计算，水仓容量基本能符合《煤矿安全规程》的规定。
在生产过程中，由于矿井水中含有大量的煤泥颗粒，而在采区排水设计中，又较少考虑到煤泥的处理问题，以至使煤泥颗粒在采区下部车场、大巷等水沟中很快淤满，涌入巷道中，淤塞的煤泥影响了文明生产及运输。而进入采区水仓、井底水仓中的大量煤泥沉淀后，占有水仓有效容积。为保证安全生产、质量达标，在后期增设清水沟、清仓人员，补设泄水巷或补做大容量水仓等亡羊补牢的作法，都无法彻底改变面貌。如：我矿一200井底的三个水仓，实际生产中，只能是使用一个，备用一个，清理一个，即：对三个水仓需轮番清理。实际的有效水仓容量为 1—2个仓容，已不符合《煤矿安全规程》的规定，造成了矿井抗灾能力的不足。最为严重的是下山采区开采时，若对此重视不足或设计不当时，将直接影响采区的生产与安全。我矿一采下山区预计涌水量为294m3／h，设有甲、乙两个水仓，容量分别为1000m3和1358m。。实际生产中，采区涌水量在241～443m3／h之间，平均为：315m3／h，曾因采区涌水中煤泥含量高，几次出现正在清理的水仓未清完，而使用的水仓已淤满，造成的淹井事故，迫使采区补做了一个大容量的丙仓。这虽然避免了淹井事故，但巷道淤货、清仓占用水泵及绞车、工人清仓作业条件差等问题仍无法解决。
二、平巷流水沉淀池设计
平巷闸门挡水墙溢流流水沉淀池{以下简称平巷沉淀池)的设计原理，与普通流水沉淀池一样，设计让煤泥水入池后，减速下沉而达到沉淀的目的。不同点只是沉淀池的底板标高与大巷或石门的底板标高相同，用闸门挡水墙来提高沉淀池内的水位，使水流经初期沉淀后，从沉淀池的挡水墙上溢流而出，汇集到平巷水沟，再流入水仓。
平巷沉淀池的设计参数确定及注意的问题。
流水沉淀池的沉淀原理，就是使池内的水流在此减速，使之呈层流状，固体颗粒在此状况下做抛物运动而沉淀。而减速的方法就是在沉淀池流水深度一定的前提下增大池宽。流水沉淀池一般能够沉淀大于或等于0．1mm 以上的固体颗粒。而若使0．1mm以上的颗粒沉淀，其水流速度必须小于100mm／s。根据采区煤泥颗粒绝大部分均在0．1 mm以上，且0．1 mm以下的颗粒不容易沉淀的情况，选择沉淀颗粒为0．1mm以上的煤泥固体颗粒。因此，池内平均水流速度预定为1 00mm／s。
1、沉淀池宽度的确定：

上述计算的长度为最小沉淀长度，也就是说，沉淀池小于此长度，就达不到沉淀的效果，但因沉淀的煤泥等不能马上就清理，需考虑沉淀物堆积长度及高度，即集泥容积，故，在计算出的沉淀长度基础上，根据清池周期，再加上积泥长度，即为沉淀池长度。
3、沉淀池积泥仓容积和积泥高度的确定：

4、沉淀池坡度：
平巷沉淀池清池方式为平巷池内人工清池或扒斗机清池，考虑运输方便及沉淀池有效容积利用，～般取池底坡度为逆水流3～5％。即有利于清池时泄水和推车。
5、平巷沉淀池高程控制：
为保证沉淀效果，入池水沟设计高程应与挡水墙门上溢流口标高有关，一般设计计算为：依据沉淀池宽度，流水深度，计算出沉淀池水力半径R，然后再计算出Y及谢基系数C，根据沉淀池内的水流速度V，即可计算出沉淀池内的水面坡度，再依据沉淀池长度，计算出池内水面高差，亦就确定了入池水沟标高，最后根据入池水沟标高及采区上下山坡度，就可确定出流水巷与采区上下山相交相对位置。
6 沉淀池挡水墙及闸门设置：
沉淀池挡水墙，应采用永久挡水墙(发碹砼或砖砌)中间安设闸门，其特点是密封性好，耐用。但清池前需控制池内存水高度，打开泄水孔、脱水，确认无水后，方能开门清池。
7 池内通风：
为保证清池时，能有新鲜风流，要求沉淀池挡水墙距顶板留有一定的高度，特别是在流水巷与沉淀池交点处，不应堵塞，以保证平巷与上山有风流通过。
8 清池：
在沉淀池内煤泥淤满后，应在沉淀池配水巷内将水流改至备用沉淀池，然后释放沉淀池内流动层水，即脱水。打开闸门，采用人工或扒斗机清池，矿车平巷运输。
三、经济效益分析
设置平巷流水沉淀池，不仅解决了煤泥淤塞巷道水沟，占用水仓有效容量等问题，而且更重要的是解除了水仓淤积过快，威胁安全生产的大难题(过去曾多次发生过大量煤泥入水仓后，清仓告急，险些淹井事故)。沉淀后的煤泥粉比其它方式沉淀的煤泥粉要干爽很多，基本呈松散状，便于清理装车、运输，绝不影响提升线路的文明整洁(含水的煤泥浆提升时易外溢洒货，需定专人清理绞车道)，同时还避免了煤泥入煤仓后堵仓事故的发生。它能提高劳动效率，节省清池水泵和绞车，使人员作业环境变好，安全生产状况好。下面以新安煤矿中央下山区设置一350沉淀池为例，具体效益分析如下：
1、节省4DA8 X 6水泵一台，全套设备价值2．2万元，电费3．0万元/a：
2、节省JD一25绞车一台，全套设备价值3．2万元，电费O．6万元/a：
3、节省平巷、绞车道清煤粉人员各1人，提高了清池效率，减少绞车司机、水泵司机及设备维修人员等，共可节省人工费约2．5万元/a：
4、经沉淀后清出的松散煤粉，可在井下利用掘进翻煤滚笼直接进入煤仓，走皮带运煤系统。节省矿井绞车提升量。据2004年统计，从沉淀池内回收煤粉8890吨，有利地缓解了矿车运输的紧张状况(过去为防止煤泥堵煤仓，湿煤泥全部翻到矸石山上，到冬季，湿货冻车底，严重影响生产)，现在煤粉入仓后，实现了资源的回收，减少损失6O万元／a。经上述分析，总计可节省设备投资5．4万元，节省费用支出3．1万元/a，减少资源损失60万元/a。
四、结论
平巷流水沉淀池，适用于布置在采区下部上(下)山与附近大巷或石门之间，其具有使用方便、经济效益显著、设计与施工简单、易于布置等特点，对于煤泥砂含量大的矿井，有很大的应用价值。

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