鐘引明
（太原煤礦設計研究院，山西 太原 030001）

　　摘要：井下排水在井下利用中央水合就地處理不僅在技術上是可行的，其經濟效益和環境效益更為明顯。當只作簡單處理后排放時，井下處理比地面處理節約資金38％；當作較復雜處理后回用于生產，井下處理比地面處理節約資金89％。
　　關鍵詞：煤礦；水處理；井下排水；井下處理
　　中圖分類號：X752
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2001)04-0027-02

　　近年來，煤礦井下排出污水處置與利用方面取得了很大成績。但對煤礦井下排水的處理與利用往往局限于礦井排水提升至地面進行處理后，部分在地面利用，部分再返回到井下利用，這樣雖然達到一定的目的，但其基建費用和經常費用較大，并且不可避免地造成地面的二次污染。為了解決這一問題，提高井下排水處理與利用的經濟效益、環境效益和社會效益，本文旨在探討將煤礦井下排水在井下處理與利用的方法。

1 井下處理與利用的可行性

　　一般礦井井下均設有中央水倉，當正常涌水量q＜1000m³/h時，水倉有效容量V=8Qm³；當正常涌水量Q＞1000m³/h時，水倉有效容量V=2(Q+3000)m^3[1]。中央水倉一般均設主水倉和副水倉各一個，平面布置形式如圖1所示。其斷面結構一般為：面積A=7m²左右，寬B=3.0m，高3.0m左右，斷面尺寸隨正常涌水量的變化而變化，水量小斷面尺寸小，水量大斷面尺寸大。根據水倉斷面積，一般求得水倉總長度L為寬度B的100倍以上，單個水倉長度L為寬度B的50倍左右。而普通平流沉淀池的結構要求池的長寬比L:B＞4，長深比L:H＞10。所以，將中央水倉作為井下排水的沉淀池使用，符合普通平流沉淀池的結構。由于普通沉淀池的沉淀時間一般為1～3h，而中央水倉的有效容積為其正常涌水量的8倍，水倉面積遠大于一般沉淀池所需面積。由于沉淀效率E=u_iA/Q（u_i為沉速，Q為沉淀池的處理能力，A為沉淀池面積），說明當υ_i和Q一定時，池面積越大其沉淀效率越高。中央水倉無需任何改進，就是一個很好的平流沉淀池，它和平常使用的平流沉淀池主體完全一樣。所以將中央水倉作為沉淀池使用，從理論與技術上講都是完全可行的。

　　以上是單從中央水倉的結構上分析其作為沉淀池的可行性，從客觀條件上分析，將它作為沉淀池使用是獨具優越性的。首先中央水倉在井下，不會象地面沉淀池那樣由于風吹引起池中水的紊流，也不會因局部日照而產生異重流。其次，中央水倉在井下就地處理污水可避免將污水送到地面時造成二次污染。第三，將中央水倉兼作沉淀池處理后的水可直接用于井下，免去將污水提升到地面處理后再送入井下利用的動力、管材等浪費。第四，將中央水倉兼作沉淀池使用，可免去地上重修沉淀池，可大大節約基建投資和礦井的占地面積。

2 井下處理的工藝流程

　　井下排水在進入中央水倉時的懸浮物一般約為4000mg/L左右。當用混凝沉淀法處理后，其懸浮物一般可達到20mg/L以下。處理后的水已達到礦井井下生產和消防用水的水質標準。當然也可送到地面用于其它生產或經過濾、消毒后飲用。利用中央水倉兼作沉淀池進行混凝沉淀處理井下排水的工藝流程如圖2所示。從圖2可看出，井下排水在井下處理的工藝流程與地面處理的工藝流程相同。所不同的是利用中央水倉作為沉淀池，排泥利用原中央水倉的排泥設施。

3 經濟效益

　　將中央水倉兼作沉淀池使用時，因沉淀部分所需容積不能占用中央水倉的有效容積，所以水倉的總容積應當增加，如圖3、圖4所示。V₁為中央水倉的有效容積，V₃為中央水倉的積泥區容積。圖3示單作中央水倉時的容積為V‘=V₁+V₃。圖4示中央水倉兼作沉淀池使用時的容積為V=V₁+V₂+V₃=V‘+V₂，V₂為沉淀所需容積，即將中央水倉兼作沉淀池使用時，必須增加沉淀容積V₂。當沉淀時間為1.5h時，V₂=1.5Q。下面舉例比較井上、井下設沉淀池的投資情況。

　　西山礦務局（山西）古交鎮城底礦，井下正常排水量為120m³，已建成地面井下水處理站1座（本工程已獲煤炭部優秀設計二等獎）其工藝流程如圖5所示。沉淀池結構尺寸為=56.5m×31.0m×3.6m，總容積V=6305m³。如改用中央水倉兼作沉淀池進行處理，其沉淀容積V₂=1.5Q×2=1.5m×120m×2m=360m³。地面、井下沉淀池投資分別為63.05萬元和6.66萬元，地面投資是井下的9.5倍。

　　需要注意的是：因為中央主、付水倉在清理煤泥時，需輪換使用，所以在計算中央水倉的沉淀容積時應乘以2。
　　由于中央水倉兼作沉淀地時泥渣的清理可全部利用中央水倉的清理設備，如果加上地面沉淀池的泥渣清理設備的投資，則地面處理的投資比井下處理的投資更大。
　　井下水在井下處理后就地利用，可免去提升地面的動力消耗。其節約能源費用的多少，視煤層煤藏的深度而定。
　　總的說，如果將以上設想在實際工程中應用，其各種效益一定可觀。另外說明一點，由于中央水倉的實際容積均較大，如在已建成的礦井中，將中央水倉改建成中央水倉兼沉淀池使用，也是較容易的——僅將進、出水口結構作改動即可。

參考文獻：
[1]煤礦礦井采礦設計手冊編寫組．煤礦礦井采礦設計手冊[M］．北京：煤炭工業出版社，1984．
[2]楊欽，嚴煦也．給水工程[M］．北京：中國建筑工業出版社，1980．

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作者簡介：
鐘引明（1959～），男，工程師，聯系電話：（0351）2029906－42113。