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煤矿矿井水井下直接处理及循环利用

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【中文关键词】 曝气氧化池  冲洗滤池  矿井水  
【摘要】 为了节能减排和保护矿区环境,利用煤层开采后形成的采空区,采用曝气氧化池和压力式气水相互冲洗滤池相结合的工艺,将矿井水在井下直接处理后循环作为防尘洒水和设备冷却用水。
【部分正文预览】

煤炭在我国一次能源生产和消费构成中均占2 /3 以上,在未来相当长的一段时期内,以煤为主的能源供应格局不会改变。我国是一个干旱、缺水严重的国家,矿区主要分布在北方和西北方的干旱与半干旱地区,有70% 的矿区缺水,40% 的矿区严重缺水[1],在许多矿区由于水资源缺乏,已制约了煤矿企业的可持续发展[2]。矿井水是在煤矿建井和煤炭开采过程中,由地下涌水、防尘洒水、设备冷却水等汇集而成,主要含有煤屑、岩粉等悬浮物,经净化处理后,一般可作为煤矿井下生产用水。2010 年我国矿井水排放量约为61 × 108 m3,利用量约为36× 108 m3。矿井水作为非常规水资源,直接排放不仅浪费,而且污染矿区水体、破坏生态景观,将矿井水资源化是解决矿区缺水问题的最有效途径之一。

我国煤矿以井工开采为主,矿井水通常由排水泵从井下中央水仓排至地面矿井水处理厂,经净化处理后通过供水泵送到静压水池,依靠静压供给煤矿井下作为防尘用水、设备冷却用水和综采工作面乳化液配制用水等。随着矿井开采深度的增加,不仅矿井水从井下排至地面的能耗越来越高,而且从井下到地面提升和回用的管道也越来越长。目前,我国煤矿矿井水在井下处理案例较少,主要有两种方式: 一是减少水仓的清淤量从而延长水仓的清淤周期,如刘吉卫等[4]在矿井水进入井下水仓前的一段下坡巷道内加药,在进水巷后设有挡水墙,沉淀后的出水从挡水墙的上部溢流入后续水仓,使矿井水得到净化; 国继征等[5]利用超磁分离水体净化技术在矿井水进入井下水仓之前,预去除矿井水中大部分悬浮物; 陈文德等[6]发明了矿井水井下澄清方法,利用混凝、斜管沉淀工艺在矿井水进入井下水仓之前,预去除矿井水中大部分悬浮物。二是在井下直接处理后就地复用,如魏永胜等[7]利用采空区、复合沉淀池、盘式过滤器、精密过滤器和阻垢系统将矿井水在井下处理后就地复用。矿井水在井下直接处理利用,可以节省排水费用,减少地面处理设施占地面积,实现节能减排、保护环境,具有明显的经济、环境和社会效益。
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