[发明专利]矿井水井下澄清方法

说明书

本发明涉及一种矿井水澄清方法，属矿山排水技术领域，广泛适用于矿山井下澄清矿井水、水仓清理、矿井水排放等。

我国煤炭资源丰富，在煤炭开采中矿井水的排放问题一直是人们关注的焦点，通常矿井水是利用卧泵或潜水泵从井底水仓抽出地面，水泵常因矿井水中有固体颗粒而受到损坏，增加水泵的维护工作量，降低水泵的使用寿命。再由于矿井水中含有大量的煤粉、泥砂、杂物，汇集在水仓里淤积起来，减少了水仓的有效容积及抗水灾能力，且需及时清理水仓，这是一项又脏又累条件艰苦的工作，工人容易患风湿疾病等。

1984年我们按平流沉淀池的设计原理设计了九龙口矿井井下水澄清系统，井巷工程量高达5330m³，而且煤泥回收系统还是老办法，人工用矿车装煤泥升井，污染井上、下环境，占用副井提升时间长，运营费用高。

本发明的目的就是克服上述不足之处，本发明设计了一种包括沉砂池、加药池、混合池、反应池、斜管沉淀池、泥浆泵和压滤机的矿井水澄清方法，综合整治了矿井水。

本发明的内容，本发明将矿井各采掘工作面涌水及井筒涌水汇集到沉砂池，用铁蓖子将颗粒直径大于2mm的固体杂物滤去，经加药池向矿井水中加入絮凝剂，使矿井水在混合池中与絮凝剂充分混合，再利用巷道水沟作为反应池使矿井水中的固体悬浮物与絮凝剂充分进行电离反应，形成絮状物后进入斜管沉淀池，在斜管沉淀池中，水与悬浮物分离，从斜管沉淀池出来的清水进入水仓储存，然后排出地面或输入井下消洒水管网。悬浮物则落入沉淀池底部，利用设在斜管沉淀池底部的穿孔排泥管和设在泥浆泵硐室的泥浆泵将煤泥抽入压滤机压成煤饼，经副井提升到地面。

矿井水中投放的药物为碱性氯化铝，碱性氯化铝在矿井水中的配比为10～15毫克比1升。

本发明的显著特点在于：

1、澄清后的矿井水符合环保要求，对环境无污染，可供农业灌溉和井上、下生产用水。

2、水仓不用清理，把工人从阴暗、潮湿、通风条件不好的、繁重的清理水仓劳动中解放出来。

3、澄清后的矿井水含煤泥量小于十万分之五，固体颗粒直径小于0.15mm，满足了潜水泵对水质的要求。

4、以年产原煤120万吨，涌水量为1000m³/h的九龙口矿井为例：澄清后的矿井水供工业用水，用作采煤机喷雾洒水、煤层注水、湿式凿岩、井下消防洒水、洗煤厂补充水和矸石山冲矸石等，每年可节约水费108万元。煤泥得到充分回收，每年可回收煤泥2000吨，价值10万元。具有很大的经济效益。

附图说明：

图1为矿井水澄清方法及工艺流程图

图2为斜管沉淀池断面图

图3为斜管断面结构图

图4为九龙口矿矿井水澄清系统示意图

下面结合附图进一步说明本发明实施例

以图4所示的九龙口矿矿井水澄清系统为实施例，九龙口矿井井深717m，水压7.3MPa，矿井正常涌水量1000m³/h，最大涌水量1300m³/h，从矿井两翼运输大巷的水沟及主井井底由D155-33×4型卧泵排上来的水，首先进入沉砂池，经设在沉砂池出口处的铁篦子，过滤掉颗粒直径大于2mm的固体颗粒和杂物，再进入加药混合池、反应池(石门水沟)进行加药、混合、反应，使矿井水中的悬浮物形成絮状物，然后进入斜管沉淀池澄清，从斜管沉淀池出来的清水进入水仓，储存在水仓里的清水经配水巷、配水井进入泵井，由设在泵井里的潜水泵从副井排至地面储水池，供洗煤厂洗煤和矸石山冲矸石灭火及农田灌溉用，或从泵井抽入井下消防洒水管网，供井下消防洒水、采煤机喷雾降尘、湿式凿岩用。斜管沉淀池底部积泥区的煤泥通过穿孔排泥管由泥浆泵打入压滤机，经压滤机压成煤饼装矿车经副井提升到地面，压滤机压出的清水进入水仓。沉砂池的出口处设有两道铁蓖子，将粒径大于2mm的固体物拦截在沉砂池内，由人工清理装车，沉砂池由两个池子组成，以便交替清理使用。由沉砂池出来的含粒径小于2mm的固体颗粒的矿井水进入混合池，由设在混合池入口处的加药池向矿井水中投加絮凝剂，在加药池中，先将碱性氯化铝投入加药溶解池经压风吹动溶解后再用水射器注入溶解池，溶解池内设有浮杯投药装置，该装置的出口端设有控制药液流入混合池的阀门，以控制加药量的多少，本实施例按每升矿井水投加10毫升的碱性氯化铝配比，为使碱性氯化铝能同矿井水均匀混合，在混合池和反应池内设有隔板，通过水流方向的变化达到均匀混合，本实施例的反应池为巷道中的约280m长的水沟，在水沟内每隔两米设置一隔板，经过约20分钟的时间，混合均匀的矿井水中的固体颗粒充分结绒，然后进入斜管沉淀池沉淀，本实施例设一号斜管沉淀池和二号斜管沉淀池，其表面负荷为10t/hm²，两池共100m²，两个池子总长38m，每小时处理水量1000m³，斜管沉淀池由集水区1、斜管区2、配水区3、布水区4、配水墙8和泥浆泵硐室组成，集水区的上面为进风石门，斜管区的斜管采用PVC塑料板加工成边长为26mm的正六边形蜂窝斜管(图3)，斜管区安置的斜管要密实，防止出现大的孔洞而影响沉淀效果，矿井水由穿孔配水墙8的缝隙7进入斜管区下部，经斜管向上流的过程中，污泥不断地积聚在斜管的下部，当积聚到一定程度后便滑落入集泥区，为防止煤泥堵塞斜管应定期用高压水清洗斜管；积泥区装有穿孔排泥管5和高压水管6(或压风管)，集泥区的煤泥由安装在泥浆泵硐室内的泥浆泵和安装在积泥区的穿孔排泥管打入压滤机，压滤机选用国产的60m²板框式压滤机，它能成功地过滤固体颗粒；泥浆泵选用石家庄水泵厂生产的沃曼泵，它的耐磨性能好。压滤机压出的清水经水沟流入水仓，压滤机压出的煤饼装进矿车运至地面。本发明解决了矿井水排放污染环境的问题，解决了水仓清理问题，并结合矿井的实际情况，充分考虑利用了矿井现有条件，减少了工程量，节省大量投资，不需再向地面提升煤泥水及向井下输送工业用水，排至地面的矿井水还可作为地面工业用水，节省了可观的运营费，矿井水经澄清后固体颗粒的粒径小于0.15mm，水中固体物含量小于十万分之五，对水泵及排水管路磨损小，大大提高了水泵及排水管路的使用寿命，所以取得了很大的社会效益和经济效益。