矿井水的防治与利用

矿井水的防治与利用矿井水的防治与利用 老虎台井田和龙凤井田位于抚顺煤田的中部和东部 呈东高西 低赋存 两矿之间留设 50m 保护煤柱 但因地质构造和采掘影 响 实际只有 30 余 m 局部仅 4m 作为矿界煤柱 其作用和 价值已不存在 如果龙凤井田内巷道和采空区被矿井自然涌水 充满后 将形成 400 多万 m3 的水柱 如不采取措施排放 在 矿界煤柱煤层底板 580m 标高以上 水压将达到 60 个大气压 以上 这就对老虎台矿安全生产构成严重威胁 一旦透水 后 果不堪设想 防治龙凤矿井水问题迫在眉睫 老虎台井田内水文地质条件 根据地质构造复杂程度和矿床充 水类型 依照 矿井水文地质规程 地质分类为水文地质简单 型矿井 老虎台矿和龙凤矿 1994 1995 年 5 年的矿井实测涌水 量统计如下 1 老虎台井田 枯水期 4 月份最小涌水量平均为 10 96m3 min 主汛期 8 月份最大涌水量平均为 14 36 m3 min 其中 1995 年 8 月份最大涌水量为 15 47 m3 min 为百年一遇 2 龙凤井田 枯水期 4 月份最小涌水量平均为 14 60 m3 min 主汛期 8 月份最大涌水量平均为 20 81 m3 min 其中 1995 年 8 月份最大涌水量为 29 50 m3 min 为百年一遇 1 矿井水的防治 1 1 老虎台矿排水系统能力现状 老虎台矿排水系统分三段 第一段从 580m 至地面 共有 12gd 5 水泵 10 台 目前 能使用的 8 台 排水管路 4 趟 最大排水能力为 720 4 2880 m3 h 正常排水能力 720 3 2160 m3 h 第二段从 730m 至 580m 共有 300 s250 a 水泵 12 台 目前能使用 9 台 排水 管路 6 趟 最大排水能力 750 6 4500 m3 h 第三段从 830m 至 730m 共有 ddm360 75 3 型水泵 3 台 排水管两趟 最 大排水能力 360 2 720 m3 h 1 2 可行性论证及实施 龙凤矿于 1999 年 8 月停产 10 月正式关井 12 月中旬 635m 水平泵房停运 在此前 1999 年 6 月 4 日 抚顺矿务局和煤炭 科学研究总院抚顺分院有关专家就老虎台矿防治龙凤矿井水问 题进行了专题研究 经科学分析 论证 确定老虎台矿防治龙 凤矿井下水必须坚持 以疏为主 疏堵结合 和分两步走的原则 第一步 于 1999 年 10 月龙凤矿关井前 在两矿之间掘一条疏 水巷道 设一道防水闸门 截流龙凤矿井水到老虎台井下 达 到防治龙凤矿井水的目的 根据两矿百年一遇的最大涌水量和 老虎台矿 580m 水平的排水能力 即老虎台矿 580m 水平最 大排水能力 720 4 2880 m3 h 大于两矿最大涌水量 15 47 29 50 60 2689 2 m3 h 确定老虎台矿的经济截水 标高为 570m 遇特殊情况则关闭防水闸门 采取疏堵结合的 防治方法 第二步 老虎台矿综采工作面过老龙煤柱开采 在 570m 水平 以上把两矿采通 使龙凤矿井水位上涨时通过采空区溢流到老 虎台矿井田内 达到泄水的目的 老龙疏水道于 1999 年 6 月 17 日施工 10 月 6 日贯通 全长 265m 接设两趟 426mm 流水管 到 2000 年 4 月 23 日正式 从管路过水 当时水量为 4 47 m3 min 经过两年采用超声波流 量计观测结果 1 枯水期 4 月份最小来水量 5 7 m3 min 2 主汛期 8 月份量大来水量 8 7 m3 min 3 年平均为 7 2 m3 min 经过两年的方案实施 平均每年将有近 380 万 m3 的龙凤矿井 水被安全地截流到老虎台 580m 水平的水仓内 从 2001 年 12 月开始 老虎台矿 63001 综采放顶煤工作面正在实施跨老龙煤 柱开采 通过对龙凤矿井水位的定期观测 其水位标高稳定在 560m 3 2m 从而达到对龙凤矿井水害的有效防治 解除了 对老虎台矿安全生产的严重威胁 2 矿井水的利用 矿井水一方面是地质灾害之一 严重威胁矿井安全生产 另一 方面也是宝贵的淡水资源 有着很大的开发利用价值 老虎台 矿的矿井水防治工作已经实施由被动防治向 防用结合 的主动 防治方向转移 将矿井水资源化 纳入矿井资源开发利用管理 范畴 变水害为水利 建立矿井水可持续利用管理模式 充分 发挥淡水作为商品的经济价值 确立资源节约型发展战略 做 到了有效防治与合理利用相结合 2 1 利用矿井水的意义 水作为人民生活及企业生产的命脉作用越来越受到重视 水资 源不断减少 城市供水形势已十分严峻 节水已刻不容缓 挖 掘企业自身潜力 合理利用水资源 已是企业当前和长远的一 项大事 寻找和开发新的水源 对缓解企业用水紧张局势 降 低生产成本具有十分重要的战略意义 2 2 利用矿井水的起因 老虎台矿是一个生产系统完善 生产水平较多且具有百年开采 历史的大型井工矿井 井下生产和地面工业用水量相当大 老 虎台 1993 年曾在矿井浅部水平 330m 和 430m 等地点截流矿 井水 用于深部水平原煤生产和 一通三防 工作 但由于受大 气降雨和其它诸多因素的影响 导致水质恶化 多次造成损坏 综采机械和中断生产等恶性事故 其中一次性损坏综采工作面 液压阀 30 多组 造成 40 多万元的经济损失 最后 又改由自 来水供水 因此这次利用矿井水没有获得成功 近几年来 由于实施集中生产 系统简化和机械化水平的不断 提高 各生产系统都具有一定的富余能力 矿井原来的四大水 砂充填闭路循环系统的规模逐渐简化直到封存 针对两矿井下 涌水量大而且水质较好的现状 充分合理地发挥现有矿井系统 技术 设施的富余能力 只要少量投入就能开发利用 对此 我们总结经验 坚持可持续发展战略 实施了井下生产排水和 地面工业用水系统改造 给企业带来了可观的经济效益 2 3 矿井水利用的方案 根据矿井水的水质和水量确定矿井水的用途 井下矿井水主要 由以下三种水构成 1 生产使用过的混水 月排水量为 22 96 万 m3 通过原有 部分水砂充填系统 用于井下消防火 采空区注浆及封堵 用 量约 15 0 万 m3 月 2 矿井自然涌出的清水 月排水量为 36 32 万 m3 通过原 有部分水砂充填系统 用于选煤厂洗煤用水 用量约 21 0 万 m3 月 3 截流龙凤矿井的净水 月平均来水量为 31 10 万 m3 这 部分水可替代自来水 主要有两种用途 一是用于地面工业锅 炉用水 需增加投入接设专门管路 月排水量为 13 42 万 m3 用量约 11 59 万 m3 月 二是直接用于井下综采生产机械用水 一通三防 高静压注水和洗尘用水等 用量约 15 10 万 m3 月 2 4 矿井水利用方案的实施 根据以上方案 本着经济合理的原则 充分合理地发挥现有矿 井系统 技术 设施的富余能力 实施了井下生产排水和地面 工业用水系统改造 1 井下生产排水系统改造 首先是对井下 580m 的 16 条水 仓进行改造 1 10 号仓为混水仓 11 13 号仓为清水仓 14 16 号仓为净水仓 合理进行配水 做到矿井水分贮分排 有效地保证了矿井水合理利用 井下在 580m 水平由老龙流水巷至水仓接设管路 4000m 用于 截流龙凤矿井的来水 再由 580m 水仓至地面充填水池和选煤 厂接设管路 1800m 2 地面工业用水系统改造 首先利用了选煤厂闲置的两座浓 缩机作为地面锅炉用水的配水设施 并采取技术手段对龙凤矿 净水进行必要的处理 配分给地面的各个锅炉 接设管路 2365m 启用封停的 2 充填系统的两个水池 容积为 8000 m3 贮存井下的清水 靠自然压差供选煤厂洗煤 接设管路 1200m 利用 3 和 4 充填系统 不需任何投入 即可实现对生 产混水的闭路循环 3 利用矿井水的效果 老虎台矿坚持矿井水防治与合理利用相结合的可持续发展战略 在现有的自然 经济 技术条件下 建立优化模式 实施经济 合理的方案 做到在有效防治的同时合理利用 采用高度节水 和重复