对石井煤矿给排水系统设计的探讨

刘刚

煤炭工业郑州设计研究院有限公司，郑州市 450007

对石井煤矿给排水系统设计的探讨

刘刚

煤炭工业郑州设计研究院有限公司，郑州市 450007

煤矿给排水设计与城市给排水设计相比较有许多相似之处但又有其特殊性。一方面生产生活需要大量用水,另一方面煤矿开采又大大破坏地下水资源。本文从水源选择、井下给排水方案选择等方面论述了合理配置给排水及循环水系统，达到了安全经济的效果。

给排水系统；水源；设计

1 工程概况

永昌矿业有限公司石井煤矿位于巩义市南12千米左右的西村镇车园村～涉村镇南庄村一带，矿井设计生产能力为0.60Mt/a。矿区属低山区，总体地势东、西两边高，中部低，海拔标高265米～711.4米，一般相对高差50米～150米。区内北东向冲沟发育，利于降水排泄。区内水系属黄河流域伊洛河水系，有坞罗河自南向北流过，属常年性河流。

2 给水工程设计

（1）供水水源选择

该矿井附近的地表水河流为季节性河流，水量无法保证，又多是排污的受纳水体，水质较差，且不稳定，无法作为矿井的供水水源使用。坞罗水库，虽然蓄水量较大，但仍需改造加固及增加库容，需要对水源进行深度处理，投资较大，运行成本也较高。从地下含水层可以看出，该区域奥陶系中统灰岩岩溶裂隙水含水层钻孔抽水试验，该含水层水量充沛，水质良好，水质类型为HCO3－Ca·Mg型，矿化度596.25毫克/升，可做为水源地考虑。由于该矿井涌水量较大，只是受开采过程中煤尘污染，悬浮物和COD含量较高，经过沉淀、过滤及消毒处理后，水质完全可以达到生活饮用水卫生标准。

根据上述分析及矿井现状，结合矿区对水质及水量的要求，为了充分合理利用水资源，本设计考虑采用分质供水方式。工业场地采用地下水做为矿井生活饮用水及消防供水水源，在井田区域内打水源井两眼，一用一备，供水水量及水质满足矿井用水需要。井下排水经处理达标后做为矿井地面生产、井下消防洒水等用水水源。

（2）用水量估算

根据用水人数及用水指标计算，矿井最高日总用水量约为：1510.29m3/d，最大时约为111.7m3/h，其中井下洒水用水约为518.4m3/d，最大时约为28.8m3/h；洗煤用水约为217.12m3/d，最大时约为13.57m3/h；工业场地生活用水最高日约为265.77m3/d，最大时约为41.15m3/h。

（3）主要供水构筑物

1）调节水池两座，单座V=600m3，L×B×H=12.9×12.9×4.0m。（钢砼，地下式）；2）斜管沉淀池2座，每座处理能力Q=320m3/h,每座L×B×H=17.15×5.17×5.80m。（钢砼，地上式）；3）煤泥池一座，V=400m3，L×B×H=16×8×3.5m。（钢砼，地下式）；4）集水池两座，每座V=100m3，L×B×H=5.6×5.6×3.5m。（钢砼，地下式）；5）水处理间及泵房一座，L×B×H=15.0×6.0×5.0m。（砖混，地上式）；6）井下消防及洒水水池一座，V=400m3，L×B×H=16×8×3.5m。（钢砼，半地下式）；7）日用消防水池V=600m3一座，L×B×H=12.9m×12.9m×4.0m（钢砼，地下式）；8）日用消防水泵房一座，L×B×H=18.0×6.0×7m，半地下式，地下部分3.5m；9）水塔一座，钢筋混凝土倒锥壳水塔,V＝150m3，H＝35m；10）水源井2眼，一用一备，井径300mm，井深400m。

3 排水工程设计

工业场地排水分矿井排水与地面生产、生活污水排水及雨水排放。

（1）矿井排水

矿井正常涌水量为553.64m3/h，全天为13287.36m3/d；最大涌水量为752.95m3/h，全天为18070.8m3/d。矿井排水经斜管沉淀池处理后，其中约有1244.5m3/d的水量进一步处理作为矿井生产供水水源外，其它正常多余水部分经处理及消毒达到国家污水一级排放标准后外排至附近河沟，也可灌溉农田，或供其他用户进一步处理后使用。

（2）地面生产、生活污水排水

工业场地地面的主要污水来源为：粪便污水、洗衣、洗澡污水等。

工业场地生活污水量约为239.19m3/d。粪便污水、浴室及其它污水通过排水管道收集在一起，经过一体化地埋式生活污水综合处理设备处理，达到国家GB8978-1996一级排放标准后外排。污水处理设备及构筑物如下：

地埋式（钢砼，地下式）污水一体化处理设备一座，处理能力250m3/d，L×B×H=15.7×3.6×2.5m；污水格栅调节池：V＝200m3，共一座；潜污泵，50QW25-10-1.5两台（一用一备），Q=25m3/h，H=0.10Mpa，N=1.5kW。

（3）雨水排放

矿井工业场地地面雨水由雨水排水明沟收集后外排至附近河沟。

4 消防与洒水系统

（1）地面部分消防及洒水

地面消防体制采用临时高压制，发生火灾时启动专用消防给水泵进行加压灭火。工业场地内设有日用消防水池及水泵房。工业场地地面消防用水取自日用消防水池，容积V=600m3。日用消防水池有消防用水平时不被动用的技术措施。消防给水管道与生活给水管道合用同一供水管网。水源均采用处理后的矿井排水。

工业场地消防流量按20L/s计算，一次火灾延续时间为3小时，消防采用临时高压供水系统。消防时所需水量及水压由消防水泵满足，选二台XBD6/30-125G/3，Q＝30l/s，P=0.60MPa，配用电机N＝30kW，一用一备，放置在日用消防水泵房内。地面储煤场采用摇臂式喷头进行洒水除尘。地面输煤皮带等采用自动洒水除尘。

（2）井下消防及洒水

按《煤矿井下消防、洒水设计规范》要求，矿井在井下各主要巷道内均设置有管径不＜50mm的消防管道，除在采区各上下山口、变电所等机电硐室入口、检修硐室及材料库硐室入口、掘井巷道迎头、回采工作面进、回风巷口、胶带输送机机头等位置处设置有消火栓装置外，还在以下具有火灾危险的巷道内按要求设置有消火栓装置。

井下消防洒水水源采用净化后的矿井排水。由设在地面的井下消防水池（V=400m3）靠静压供给，沿副井井口进入井下。井下消防及洒水合用同一井下给水管道系统。井下消防洒水管道采用无缝钢管，法兰或快速接头连接。

在主井与井底车场连接处；机电硐室；材料库；采区各上、下山口；掘进巷道入口等处设置室内消火栓。井下消防总流量为7.5L/S，每个消火栓流量为2.5L/S，火灾延续时间为6小时。井下消火栓规格DN50，由带阀门的三通支管及水带接口组成。水枪及水带集中存放。

在井下各掘进工作面、采煤工作面、运输巷、各原煤装载点、落煤点等处均设置有防尘洒水、喷雾管路及装置；在采煤工作面运输巷距工作面40m的地方、掘进巷道距工作面30m的地方，以及其它一些产尘较严重的地方设置有风流净化水幕装置。

除此之外，在矿井各主要巷道内均设置有防尘洒水管路，并在各管路沿程每隔50米或100m间距设置有管径为25mm的支管和阀门（三通阀门）共设置水幕、自动喷雾、冲洗巷道等各种设备接用水使用。

当井下消火栓栓口静水压力高于1.0Mpa时，采用减压阀进行减压，当消火栓栓口出水压力大于0.50MPa时采用减压、稳压消火栓。

在机电硐室、检修硐室等附近设置泡沫灭火器。

（3）供水施救系统

在井下设置供水施救系统，与井下消防洒水系统合用同一管路；在灾变期间通过阀门切换由生活供水系统接入井下消防洒水管路，在切换生活供水管道上设控制阀门及倒流防止器，能在紧急情况下，为避险人员提供满足生活饮用水质标准饮用水水源，并能输送液态营养物质。所有采掘工作面和其他人员较集中的地点、井下各作业地点及避灾硐室（场所）处设置供水阀门，保证各采掘作业地点在灾变期间能够实现提供应急供水。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.16.026

刘刚（1981年4月26日），男，本科，河南省郑州市，工程师，现任职于煤炭工业郑州设计研究院有限公司，主要从事矿山给水排水设计工作。