研究井下排水系统优化的新方法 预览

单位:小组名称:发布人:兖矿集团济宁二号煤矿管网管理QC小组黄媛媛 高光谱研究井下排水系统优化的新方法1目

录•前言……………………3一、小组简介…………………5二、选择课题…………………7三、确定目标…………………10四、提出方案并确定最佳方案………………12五、方案具体化并制定对策…………………262图１ 供排水系统示意图南翼供水北翼供水南翼三号泵房清水泵

标高＋38米标高－555米标高－555米标高－583米北翼自流中央泵房一采泵房标高－555米标高－740米2301地面净水系统排水管路供水管路前言

济宁二号煤矿供排水系统是：各施工地点向所在采区泵房排水，各采区泵房向中央泵房排水，再由中央泵房集中排到地面水处理站，净化处理后复用，富余部分外排。3小组名称管网管理QC小组成立时间：1998年3月课题名称研究井下排水系统优化的新方法课题类型创新型课题注册时间：2008年2月活动日期2008年1月8日-6月20日注册编号：MY-0597-2008小组成员人组长：高光谱活动频次2次/月，出勤率100%QC教育时间：60小时以上一、小组简介(一)小组基本情况表14姓名性别文化程度职务或职称组内职务TQC教育时间郝修銮男大学主

任质量推进者60李德银男大学书

记质量推进者60高光谱男大专管理组长组长100王京玉男大学主管工程师技术管理50温建东男大学区

长组员80黄媛媛女大学助

工组员50刘玉民男中专材料管理组员50李

进男大专质量检查员组员50陈长云男大专质量检查员组员50刘

辉男大专材料管理组员40(二)小组人员情况表25光荣榜2007《井下移动水仓研制》省行优2006《创建管路安装精品工程》 部优2005《提高九采区供风压力》部优2004《降低洒水支阀一次安装间距》 省优2003《降低Φ12.5mm以上钢丝绳消耗》省优2002《优化井下供水系统》 部优2001《提高井下管路吊挂合格率》 省行优6(一)问题的提出1.2007年底矿领导指示：工作面矸石不上井，矿井水不上井，节约运输成本，节约排水电费。井下日排水量在5000m3以上，最大时超过8000m3，地面水处理能力设计为7200m3/d，经技术改造后实际可达380m3/h（即8360m3/d），但已是满负荷运行，且井下涌水量较大时，处理能力明显不足。系统设计为矿井水排到井上处理后再返回井下复用，不利于节约能源，因而采用合理的方法使矿井在井下就地复用已成为当务之急。二、选择课题7序号地点类别安装特点及现状1中央泵房D325钢管接受各泵房排水，通过三台D57*11排水泵及其两路管路调节，经过中央水仓管子道、副井井筒至地面净水站。2南翼一号泵房D159玻璃钢管接受南翼皮带巷、回风巷、轨道巷防尘水、冷却循环水、煤泥水通过三台D155-30*5水泵，两路排水管路，经过南翼回风巷、南翼1号轨道回风联络巷，排水至中央水仓。3南翼三号泵房D325钢管接受九采区、十一采区、十三采区矿井水，其排水管路经过泵房通道、南翼回风下山、南翼回风巷、南翼1号轨道回风联络巷，排水至中央水仓。4北翼常规排水水沟采区各工作面排出的矿井水顺序流经北翼皮带、轨道、回风巷，再经过北翼轨道大巷、北翼公路大巷水沟自流至中央水仓。(二)排水系统情况分析表38《研究井下排水系统优化的新方法》通过以上分析可以看出,目前济宁二号煤矿井下排水大部分通过中央泵房排到地面净水系统。经过处理后的矿井水复用或外排。结合矿对矿井水不上井的要求，小组成员选择课题9三、确定目标(一)量化目标研究新型排水方法，使矿井水就地利用率达到50%济宁二号煤矿一般日排水量都在5000m3以上，井下实际日供水量为2000～3500m3，矿井在探放老空水时排水量还要远远大于上述数值。经过综合核算约45%的矿井水需要上井，也就是说井下全部供水改为复用水能够用到全部排水量的55%，考虑井下处理水系统可能出现的故障概率，经过测算，采用新方法后排水就地利用率能够达到50%。10(二)目标论证数据核算：矿日排水量约5000立方米，日供水量平均为2750m3，如果全部供水直接使用井下的矿井水，其就地利用率能够达到55%。大环境较好：矿领导提出矿井水和矸石不上井的思路后，研究井下排水系统优化的新方法是势在必行；相关单位如运转队等积极性很高；机电系统领导也多次强调要尽快研究井下排水系统优化的新方法。施工队伍基础较好：排水系统主要由运转队使用维护，各采掘辅助单位对分管范围内的排水设施进行使用维护。其中开拓一区、立业二队和运转队都是专业化的施工队伍，有多年的管路和排水泵安装和运行经验。由以上几方面分析我们确定：目标可行11(一)提出各种方案小组成员运用头脑风暴法，提出并经归纳整理了以下四种方案：方案一、全部矿井水人工净化复用：在井下中央水仓附近安装全套净化设备，全部矿井水就地净化，然后安装加压泵打入供水管路。方案二、全部矿井水不净化直接使用：在中央水仓附近安装加压泵，直接加压打入矿井主供水管路。方案三、全部矿井水自然净化复用：利用一采、二采、三采、四采等4个采空区，将全部矿井水放进去，在采空区自然循环净化后用做供水。方案四、部分矿井水自然净化复用：在所有采空区中选择合理的采空区，利用采空区自然循环净化后用做供水。四、提出方案并确定最佳方案12(二)确定最佳方案序号名称方案描述方案论证方案一全部矿井水人工净化需要投入设备54台，安装管路300m。对生产具有较大影响，必须在中央水仓附近施工一条200m长的巷道，以满足设备安装的要求。技术难度较高，在井下净化水没有可借鉴的经验。表413序号名称方案描述方案论证全部需要投入设备6台，安装管路50m。对生产影响大，劣质的水进入生产设备冷却系统后会损坏设备。

3.技术难度较低，只需要安装水泵和少量的管路。4.安全影响大，容易降低排水效矿井水方案二不净化续表414序号名称方案描述方案论证全部需要投入设备72台，安装管路9500m。对生产影响大，一旦试验不成功，打乱原有的排水系统，部分采区的安全生产会受到影响。技术难度较大，既要保证安全生产，又要考虑排水系统的完整性。安全影响较小，水质较好，不

会造成新的污染，不影响职工健康。矿井方水案自然三净化复续表415序号名称方案描述方案论证部分需要投入设备26台，安装管路8000m。对生产影响较小。技术难度较大，对原排水系统的完整性影响不大。安全影响较小，不会降低排水效率，不会造成新的污染。矿井水方案四自然净化续表416方案四部分矿井水自然净化复用是最佳方案从上表可以看出序号方

案设备投入（台）管路安装（米）施工巷道（米）安全影响人员（人）综合评价1全部矿井水人工净化后复用54300200较大10否2全部矿井水不净化直接使用6500大5否3全部矿井水自然净化复用7295000较小12否4部分矿井水自然净化复用2680000较小6是表517(三)方案具体化1.自然净化点的初步选择部分矿井水自然净化复用首先必须选择自然净化点，小组成员对一、二、三、四四个采空区的可行性进行了论证： 表6序号地点采空区自然净化可行性论证一采采空区高于南翼各大巷5m，如果灌水，会影响行人和运输安全。没有采区巷道，无法布置入水口。顺槽起伏较大，外露部分不是最低点，无法布置引水点。二采采空区高于北翼轨道巷5m。如果灌水，会影响行人和运输安全。没有采区巷道，无法布置出水口。顺槽起伏较大，外露部分不是最低点，无法布置引水点。18序号地点采空区自然净化可行性论证三采采空区标高低于南翼轨道巷，可以灌水，不影响行人和运输安全，也不影响其他采区开采。有三采轨道下山、回风下山和皮带下山三条平行采区巷道，并且还有三采南边界巷，可方便地布置出水口和入水口。顺槽起伏较大，但是三采区轨道下山外露部分高于顺槽标高，且低于南翼各大巷，矿井水自然过滤后便于设置引水点。标高-583米标高约南翼轨道巷三采轨道下山顺-720米槽顺槽标高约-650米图2 三采采空区方位图顺槽19续表6序号地点采空区自然净化可行性论证四采采空区标高低于北翼轨道巷，可以灌水，不影响行人和运输安全，也不影响其他采区开采。有四采轨道、皮带和回风三条平行的采区下山，可在四采轨道下山布置出水口，在四采回风下山布置入水口。顺槽虽然起伏较大，但采区外露部分高于顺槽，低于北翼各大巷，矿井水自然过滤后便于设置引水点。四采采空区方位图标高标高约-650米图3北翼公路大

-555米巷四采轨道下山采空区北翼回风大巷四采回风下山续表620结论三采采空区、四采采空区具备条件，可以进行矿井水自然净化的试验。212.方案分解确定三、四采区做为矿井水自然净化试验点后，对排水系统需要从引水采集、处理复用两方面优化配置，具体分析如下：方案四具体化引水采集处理复用南翼引水北翼引水供水管网自然净化简单处理图4排水系统优化要素223.确定自然净化的最优采空区1）北翼引水的展开分析敷设D225管路440m将北翼矿井水引入四采采空区。上平巷四采皮带采空区4300联络巷四采轨道下山北翼轨道大巷利用D225高分子管路放水四采皮带采空区档水堰原3号东西轨联络巷（约20度斜巷）北翼公路大巷引水沟矿井水进入预埋管路密闭墙现方框内管路埋在地下图5

北翼引水示意图注：粗实线为引水主管路经过试验四采区出水正常，并且水质较好。232）矿井南翼引水展开分析首先敷设旧D219聚氯乙烯管路440m，将南翼矿井水引入三采采空区，试验采空区出水口能否出水。标高约-650米标高-583米标高约-720米南翼轨道巷三采轨道下山顺槽顺槽顺槽南翼皮带巷标高约-624米三采采空区设置进水口标高-590米设置出水口标高-598米注：图中蓝色粗实线为原有南翼三号泵房管路，红色粗实线为新安装管路。图6

南翼引水示意图经过试验三采区至今未见出水24四采采空区是理想的矿井水自然净化区域25(一)提出对策表7项目对

策南翼引水新安装管路，将三号泵房矿井水引入四采采空区。使用原有管路将三号泵房矿井水引入四采采空区。新旧管路结合，将三号泵房矿井水引入四采采空区。北翼引水利用水沟，2305矿井水自流入四采采空区。安装管路将2305矿井水引入四采采空区。供水管网改造现有供水系统，使其符合排供水转换的要求。直接敷设管路与供水管路合茬，进行供水。自然净化选择出入水口，并进行适当的处理。选择出入水口直接引供水。简单水处理安装简单的水处理设施，以确保水质和可靠性。安装整套大型的水处理设施，以确保水质和可靠性。五、制定对策表26(二)对策评估表8项目对

策对策评估对策选择南翼引水新安装管路。使用原有管路。结合原有管路，新增部分管路进行安装。新安装管路成本较高，使用原有旧管路，不能满足要求。新旧管路结合经济性实用性较好。结合原有管路新增部分管路北翼引水利用水沟引水。安装管路引水。大部分地点没有水沟，重新开挖成本较高、工期长。安装的管路可回收复用。安装管路引水供水管网改造现有供水系统。直接敷设管路。直接敷设管路不经济，受空间限制，管路改造易实施。改造现有供水系统。自然净化选择出入水口并处理。选择出入水口不处理。选择出入水口后进行处理，有利于系统运行安全。选择出入水口并处理。简单安装简单的水处理设施。安装大型水处理设施和地安装简单的水27项目对策目标措

施负责人地点时间南翼引水利用原有管路并新增部分管路向四采采空区引水在南翼回风巷1号联络巷向四采采空区敷设D219管路

2000m将南翼三号泵房引入四采采空区。关闭方案具体化中安装的管路。李德银温建东南翼回风下山3月底安装管向四采敷设管路460米将2305裂隙北翼轨(三)制定对策表表928项目对策目标措

施负责人地点时间自然净化选择出入水口并处理给人工净水提供水源确定自然净化水入水口和出水口。对出水口、入水口进行初步处理。在出水口安装排水泵。温建东各采区上平巷3月底简单水处理安装简单的水处理设施向供水管网供水1.安装简单的水处理装置，根据情况将自然净化的矿井水进一步处理。2.观察实施中采空区自然净化效果，在出水口见水流出的采空区附近安装管路400m，排水设备26台，其中水泵3台。高光谱各采区上平巷4月底改造现各采续表929实施一：南翼引水安排运转队敷设D219管路2000m，将南翼三号泵房的排水直接引入四采采空区，同时关闭向三采排水的管路。D300钢管D200玻璃钢管

南翼回风一号联络巷南翼回风下山两路南翼三号泵房排水管路南翼轨道巷南翼回风

巷排入中央水仓风井4300运顺进入四采老空区北翼皮带巷北翼回风巷阀门调节水流方向图7南翼引水方案效果检查沿途管路完好，排水成功。六、按对策表实施30实施二：北翼引水2008年3月，安排立业二队2305开口处开始沿北翼皮带、回风巷，敷设2寸塑料管路460m，将原来北翼引水试验用的管路进行加固垫平，保证了系统的稳定性。龙门沿原涂塑供水龙门横过2305出水点北翼皮带巷制作圆弧龙门

北翼回风巷北翼回风1号联络巷管路全部改为

2寸塑料管路放气阀低洼点放气放泥阀低洼点放气放泥阀北翼风桥增加U型弯见下图密闭墙图8 2305排水管路敷设方案出水口出水稳定。复用水仓图中红色线段采空区裂隙水收集管路效果检查31实施三：自然净化2008年4月，将进水口浇注硬化，以减少引水口压力过大对巷道的冲刷，保护入水口的可持续性。同时在出水口四采轨道下山斜巷-650m处设置了两道挡水墙。在墙体中预埋了D150钢管两条，安装了控制阀门，以便灵活掌握出水量。在挡水墙外布置了两台排水泵，将自然净化水引出。采空区四采轨道巷预埋6寸钢管夯摸底密闭墙原四采回风巷吸泥管路，在水池底部排水泵两台图9 四采采空区出水口竣工图效果检查4月22日，四采采空区出水侧水质较好，排水泵试运转正常。32实施四：简单水处理符合工业用水标准为了保证供水的安全性、可靠性，自然净化后，安装了了！矿井水的简单处理装置，共安设管路400m、排水设备26台，其中水泵3台。过滤罐4台简单水处理后清水储水池排泥管路淤泥排入

采空区主供水管抽淤泥可以反供周围巷道供水排泥泵一台供水泵两台四采区轨道巷应急放水入中央泵房图10 井下水处理站示意图图11 井下水处理站局部33实施五：外围供水在加压泵出水侧敷设两路供水干管，做双回路供水用；在南翼回风巷、北翼回风巷各敷设了一路D150钢管，做南北翼的主供水干管。南翼供水干管在南翼一号联络巷分为两路分别和原来南翼轨道巷D150钢管、南翼回风巷D100钢管连为一体；北翼供水干管在北翼四号联络巷和原来北翼轨道大巷D150供水钢管连为一体，形成了新的供水系统。安装了供水管路3996米，撤除5390米。阀门其他附件45件。图12 供水管网改造图简单净化后清水储水池南翼一号联络巷南翼回风巷北翼回风巷北翼公路大巷北翼四号联络巷北翼轨道大巷四采采空

区简单水处理站效果检查34序号类别水源地点引入地点效

果1南翼引水南翼三号泵房矿井水三采区老空区出水侧未见水四采区老空区出水侧已见水2北翼引水2305裂隙水四采区老空区系统运转正常北翼北部矿井水四采区老空区已引入老空区3直接复用1307裂隙水1307加压泵房已经复用4直接复用93上05裂隙水93上05加压泵房已经复用七、效果检查(一)目标完成情况检查2008年6月1日小组成员对取得的效果进行了检查，达到了预期目标。表1035通过活动，小组成员对新的排水方法进行了探索，由传统50%