同煤集團大唐塔山煤礦位于大同市南郊區(qū)楊家窯村，其礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為15Mt/a，采用平硐開拓方式。礦井目前回采盤區(qū)為一盤區(qū)、二盤區(qū)、三盤區(qū)，回采煤層為石炭系3#~5#煤層，采用綜合機械化采掘工藝。
根據(jù)塔山煤礦提供的地質(zhì)資料顯示，礦井生產(chǎn)期間涌水量大，主要 >
為保證礦井生產(chǎn)的安全，塔山煤礦在1070運輸大巷3500m處建立一個中央水泵房，主要用于礦井積水排放，水泵房容積為4500m3，中央水泵房通過安裝的5臺MD280型多級離心式水泵將污水排至地面山頭污水處理站。但塔山煤礦回采煤層穩(wěn)定性差，回采期間積水中煤泥量大，導(dǎo)致污水進入水泵房后水倉內(nèi)煤泥淤積量大，需每隔10d進行人工清理，不僅加大了勞動強度，而且污水處理時耗電量大、效果差，對礦山環(huán)境破壞性也大。對此通過分析研究，為了減少污水排放量，提高污水處理能力，實現(xiàn)污水循環(huán)恒壓利用，需設(shè)計一套閉式恒壓循環(huán)污水處理系統(tǒng)，主要包括閉式污水循環(huán)處理系統(tǒng)和恒壓供水控制系統(tǒng)兩部分。
一、閉式污水處理系統(tǒng)
1.1閉式污水循環(huán)處理系統(tǒng)
采用磁分離水體凈化成套技術(shù)設(shè)備，處理水量為300m3/h，將礦井污水通過管道排入系統(tǒng)內(nèi)進行凈化處理。系統(tǒng)主要包括著水砂分離器、沉淀池、混凝反應(yīng)池、固液分離設(shè)備、電控系統(tǒng)、磁分離機、污泥池、壓濾機等部分組成，如圖1所示。其電控系統(tǒng)主要包括聯(lián)鎖開關(guān)、PLC控制柜、遠程操控臺等部分，遠程操控臺內(nèi)設(shè)有主機、打印機、顯示器，主機通過安裝軟件在顯示器界面可現(xiàn)實閉式污水循環(huán)處理系統(tǒng)各設(shè)備運行狀態(tài)、運行時間、故障點等，并可實現(xiàn)遠程操作控制。
1.2閉式污水循環(huán)處理系統(tǒng)工作原理
1)水泵房內(nèi)污水經(jīng)過水砂分離器，將污水與砂石進行分離，水砂分離后污水進入預(yù)沉池進行沉淀處理，在預(yù)沉池內(nèi)3個沉料槽內(nèi)分別埋入吸料管。
2)預(yù)沉池污水沉淀一段時間后，池內(nèi)上部污水流入混泥反映池內(nèi)，下部沉淀污物通過高壓吸泵作用，經(jīng)吸料管進入污泥池內(nèi)。
3)通過在混泥反應(yīng)池內(nèi)加入磁種和混凝劑對污水種懸浮顆粒進行混凝，混凝后污水經(jīng)高位水箱，將含有磁性凝聚物的混合污水送至分離器中進行固液分離。
4)經(jīng)固液分離后清水直接排至恒壓供水系統(tǒng)，含有磁性物質(zhì)的污水進入磁分離機，并對鐵質(zhì)進行清除;經(jīng)磁分離后污水再次進入混凝反應(yīng)池內(nèi)，煤泥進入煤泥池內(nèi)。
5)污泥池煤泥經(jīng)吸泥泵吸入壓濾機進行脫水，脫水后煤泥排至膠帶輸送機運出。
6)該系統(tǒng)在進行污水處理時，實現(xiàn)無人值守自動化控制，電控系統(tǒng)中PLC控制柜可對混凝系統(tǒng)及其它設(shè)備進行自動調(diào)節(jié)控制作用。
二、恒壓供水控制系統(tǒng)
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
恒壓供水控制系統(tǒng)安裝2套恒壓供水系統(tǒng)，每套使用2臺90kW水泵(660V)，2臺防爆變頻器，1臺操作臺，2臺閥門控制箱，2臺PLC控制箱等進行調(diào)速控制。該系統(tǒng)以PLC控制的變頻恒壓供水，采用本質(zhì)安全型壓力變送器實時監(jiān)測出水管路壓力值;可對系統(tǒng)流量、液位等信息進行實時采集;輔以合理的水泵控制策略，保證整個系統(tǒng)運行的可靠性?？刂品绞椒譃樽詣涌刂?、手動一鍵控制、就地檢修控制。
2.2恒壓供水控制系統(tǒng)工作原理
恒壓供水控制系統(tǒng)中清水池水源經(jīng)高壓水泵作用進行加壓，經(jīng)過電控液閥集控系統(tǒng)進行流量控制及水壓控制，調(diào)節(jié)后的水流達到恒壓狀態(tài)，然后經(jīng)供水管路輸送機至礦井各個用水點，該系統(tǒng)中水壓控制主要由2種方式:全自動恒壓控制和手動一鍵控制。
1)全自動恒壓控制。本著水位優(yōu)先的原則實現(xiàn)各個水泵的自動控制，當(dāng)水位達到高位或不在低水位值時，允許開啟水泵，之后通過檢測管路的壓力值，從而自動調(diào)節(jié)變頻器的頻率，使設(shè)備在預(yù)設(shè)的壓力范圍內(nèi)進行工作;當(dāng)管路壓力過低時，也可以開啟備用泵來實現(xiàn)穩(wěn)壓。
2)手動一鍵控制。根據(jù)實際需要可從自動控制方式切換到手動控制方式。此方式下操作人員在操作臺上人工手動控制。可對單個設(shè)備進行啟、停操作但是水泵的頻率值需要人為設(shè)定，并當(dāng)水位過低時水泵無法開啟。
三、煤礦閉式恒壓循環(huán)污水處理系統(tǒng)優(yōu)缺點分析
3.1主要優(yōu)點
1)系統(tǒng)操作簡單、故障率低。該系統(tǒng)中所有設(shè)備間采用PLC控制柜聯(lián)鎖控制作用，系統(tǒng)操作簡單，且系統(tǒng)在運行過程中可通過操控系統(tǒng)定期巡檢各個系統(tǒng)設(shè)備故障并實現(xiàn)自動故障排除，降低了系統(tǒng)故障率。
2)自動化水平高，勞動強度低。該系統(tǒng)在運行過程只需一人在遠程操控室內(nèi)通過監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備運行狀態(tài)進行觀察即可，無需專人對系統(tǒng)設(shè)備進行開啟，實現(xiàn)了無人值守污水處理的目的，大大提高了污水處理自動化水平，降低了勞動強度。
3)減少了污水排放量。采用該系統(tǒng)后可直接對中央水泵房污水進行循環(huán)處理，并對污水處理后進行恒壓處理，供給礦井采掘工作面，減少了地面靜壓水供給量及污水排放量;同時污水處理后煤泥可直接混入礦井原煤中，提高了煤炭產(chǎn)量。
3.2主要缺點
1)由于礦井污水中含鐵器雜質(zhì)較多，閉式污水循環(huán)處理系統(tǒng)中磁分離機工作時負荷量大，導(dǎo)致磁分離機經(jīng)常出現(xiàn)故障，加大了設(shè)備維修成本費用。
2)由于3#~5#煤層煤泥量大，且煤泥黏度高，造成吸泥泵對污泥池內(nèi)煤泥吸收不干凈，需專人定期對污泥池進行清理。
四、實際應(yīng)用效果
塔山煤礦中央水泵房于2018年5月投入使用了閉式恒壓循環(huán)污水處理系統(tǒng)，通過實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)處理污水能力300m3/h，截至2018年11月共計處理1.74×104m3污水，與傳統(tǒng)地面污水處理系統(tǒng)相比，減少地面污水排放量1.58×104m3，不僅有效地避免了污水對礦山環(huán)境破壞，而且該系統(tǒng)處理后可利用煤泥0.45萬t/月，全年可提高原煤銷售利益890萬元，同時礦井污水處理后，通過恒壓系統(tǒng)可對井下各用水點進行供水，減少了地面靜壓水供水量，全年可減少地面供水量3.2×104m3。
五、結(jié)論
同煤大唐塔山煤礦有限公司通過技術(shù)研究，對礦井原污水處理系統(tǒng)進行優(yōu)化，設(shè)計一套煤礦閉式恒壓循環(huán)污水處理系統(tǒng)并在1070運輸大巷中央水泵房進行應(yīng)用。通過實際運行發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用該系統(tǒng)后減少了礦井污水排放量，降低了污水對礦山環(huán)境影響范圍，實現(xiàn)了污水自動循環(huán)利用，同時減少了地面靜壓水供給量，提高了原煤產(chǎn)量，取得了顯著經(jīng)濟效益。（ >
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