2023年《安全管理》之矿井水的防治与利用.docx

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，水压将到达60个大气压以上，这就对老虎台矿平安生产构成严重威胁，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〞和分两步走的原那么。 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，到达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，遇特殊情况那么关闭防水闸门，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，到达泄水的目的。 老龙疏水道于1999年6月17日施工，10月6日贯穿，全长265m，接设两趟Φ426mm流水管，到2022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的龙凤矿井水被平安地截流到老虎台—580m水平的水仓内。从2022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，从而到达对龙凤矿井水害的有效防治，解除了对老虎台矿平安生产的严重威胁。 2 矿井水的利用 矿井水一方面是地质灾害之一，严重威胁矿井平安生产，另一方面也是珍贵的淡水资源，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，确立资源节约型开展战略，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，降低生产本钱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，屡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充裕能力，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、设施的充裕能力，只要少量投入就能开发利用。对此，我们总结经验，坚持可持续开展战略，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，通过原有局部水砂充填系统，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。通过原有局部水砂充填系统，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。这局部水可替代自来水，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，本着经济合理的原那么，充分合理地发挥现有矿井系统、技术、设施的充裕能力，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开展战略，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用水的工艺流程和技术手段，取得了显著的效果。 通过实施矿井水利用方案，老虎台矿井下已于2022年3月停止使用自来水，全面应用矿井水，于2022年10月洗涤和局部锅炉也开始利用矿井水。如果今后井下生产、洗煤和锅炉全部利用矿井水，经测算全年节约自来水400多万m3，每年可节约生产本钱800多万元。 （胡克武 吕玉国 吴威 陈乃康）