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【摘要】介绍了郓城煤矿井下清水复用系统技术应用过程，证明煤矿开展清水复用其环境效益和环境效益显著。
【关键词】煤矿；井下；清水复用
1.研究背景
郓城井田位于巨野煤田北部，为巨厚新生界松散层覆盖的全隐蔽煤田，新生界地层厚度472.80～591.30m，平均518.39m。其南以25勘探线与郭屯井田分界，北为人为边界，东界为田桥断层，井田内的煤系含水层与对盘的二叠系地层对口，对盘无强含水层，因此可能是阻水的；西至奥陶系顶界露头，各基岩含水层深埋于巨厚松散层之下，仅接受新生界底部砂砾层水的补给，与大气降水无直接水力联系。
根据本井田已有资料，结合邻区资料综合分析，本井田上组煤直接充水含水层主要为3煤层顶底板砂岩及三灰，富水性弱～中等，地下水补给条件差，因此上组煤水文地质类型为裂隙、岩溶类中等类型。
根据郓城井田勘探报告初期采区开采上组煤的涌水量为416m3/h，最大涌水量为845m3/h，设计考虑井筒淋水和防火灌浆用水，原初步设计矿井设计正常涌水量456m3/h，最大涌水量885m3/h。根据矿井实际生产测定矿井正常涌水量570m3/h，最大涌水量1050m3/h。
1.1郓城煤矿地面供水系统主要由三部分组成
A、110KV变电所南侧水源井，多级深井潜水泵200QJ32-78/6，最小井径200mm、流量32m3/h、扬程78m、功率11KW；
B、制冷机房西侧水源井，多级深井潜水泵200QJ32-78/6，最小井径200mm、流量32m3/h、扬程78m、功率11KW。
以上两处水源井供水经主井供水管路接入井下，实际供水能力只有64m3/h
1.2郓城煤矿矿井生产用水量
郓城煤矿1300工作面生产期间所需水量为60m3/h左右（设备冷却用水、各类喷雾降尘用水、防冲击地压打钻施工降尘用水、煤层注水、高温点处理用水等），其他作业地点所需水量约70m3/h左右，届时矿井总需水供水量达到130m3/h左右，需要新增水量66m3/h。
1.3郓城煤矿清水复用的必要性
矿井水综合利用是矿区循环经济战略思想的重要体现，矿井水资源是解决现阶段郓城煤矿用水短缺和环境污染问题的最佳选择。
随着全矿生产用水的不断增加，特别是首采面的试生产运行，水源井供水日趋紧张，清水复用工程安装势在必行。
2.研究过程
鉴于郓城煤矿实际供水情况，地面建立蓄水池需要时间、人力、物力的投入，而工作面用水又刻不容缓。经过项目处机电室与监方沟通协调研究，过程如下：
2.1拟定项目系统方案
将井下北翼轨道9#交叉点、中央泵房5#壁龛两处矿井涌水利用巷道水平落差通过108PE管统一汇集至5#交叉点北的临时水仓内，临时水仓容积为3300m3，汇集的涌水在临时水仓沉淀后，通过在临时水仓安装多级离心泵将清水打入主供水管路。
2.2优化設计方案
2.2.1选泵型号：
A、水泵必须排水能力计算
5#壁龛两处正常涌水量分别为20m3、70m3，北翼轨道正常涌水量为42m3，共计正常涌水为132m3。
2）水泵型号的选择
根据计算的工作水泵排水能力，初选水泵。从水泵产品目录中选取MD155-67X7多级离心泵，额定流量为155m3/h，额定扬程为469m。则：
工作泵台数 取n1=1
备用水泵台数 取n2=1
因此，共选2台泵。
2.2.2管路的选择
A、管路趟数及泵房内管路布置形式
根据泵的总台数，选用典型二泵二趟管路系统，一条管路工作，一条管路备用。正常涌水时，一台泵向一趟管路供水；当泵出现故障时，选用另外一台进行使用。
B、管材的选择
确定采用无缝钢管。
C、排水管内径
2.3清水复用方案图
2.4具体实施
设备材料计划提报、组织工程施工及配套措施的完善，从方案提报到投入使用用时20天。其中监方负责设备的采购及安装费用，安装工作由我处具体实施。
将井下北翼轨道9#交叉点、中央泵房5#壁龛两处矿井涌水利用巷道水平落差通过108PE管统一汇集至5#交叉点北的临时水仓内，临时水仓容积为3300m3，汇集的涌水在临时水仓沉淀后，通过在临时水仓安装多级离心泵将清水打入主供水管路。离心泵由ZJT2-400/1140（A）矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置控制，在主管路安装压力传感器，实现了当管路压力低于3.6Mp，变频器频率升高自动控制水泵运转，管路采用108PE钢丝管，法兰连接。
清水直排系统中增加了输出水压力监测控制、吸水井水位报警控制，确保了系统运行的安全稳定。同时管路敷设方案，选取了最近距离并采用落地安装，既提高了工效，又节省了管路吊挂费用投入；出水管路采用了主井底闲置的高压胶管，既节省材料投入，同时也省去了加工管路过道弯管的麻烦，省工省力又省费用。此方案既可以减轻矿井用水紧张状况，同时又可以减少矿井排水电费。
3.取得效果
郓城煤矿清水复用系统于2014年9月18日正式运行以来效果较好，实现了井下矿井水闭路循环利用，达到了项目的设计目标，节约了大量的地下水资源，降低了生产成本，现就节约水源一项说明如下：
通过对9月份下半个月矿井水源井泵出水情况进行分析，没有投入清水复用系统前，每小时矿井供水量约为70m3/h 左右，投入清水复用系统后，每小时矿井供水量约为150m3/h，矿井清水复用效果明显。减轻了地面水源井供水压力。
清水复用系统减轻和避免淡水资源长距离输水问题，解决矿井严重缺水状况，缓解供水压力，使水资源利用更加以及合理，实现经济效益、环境效益和社会效益的完美统一。
4.效益分析
4.1经济效益
清水复用实际利用井下水80m3/h，如果未投入清水复用而直接排到地面，所需费用为280万元/年。实施清水复用工程后，每年减少排水费用280万元，因此清水复用的经济效益十分可观。
4.2环境效益和社会效益
国家鼓励开展资源综合利用回收复用，郓城煤矿清水复用符合国家环保政策的要求，而且两个涌水点的绝大部分矿井水回收复用后，外排量很少，利用矿井环境保护的基本管理工作。
综上所述，郓城煤矿开展清水复用不仅可行，而且具有很高的经济效益和环境效益，有利于矿井的可持续发展。
【关键词】煤矿；井下；清水复用
1.研究背景
郓城井田位于巨野煤田北部，为巨厚新生界松散层覆盖的全隐蔽煤田，新生界地层厚度472.80～591.30m，平均518.39m。其南以25勘探线与郭屯井田分界，北为人为边界，东界为田桥断层，井田内的煤系含水层与对盘的二叠系地层对口，对盘无强含水层，因此可能是阻水的；西至奥陶系顶界露头，各基岩含水层深埋于巨厚松散层之下，仅接受新生界底部砂砾层水的补给，与大气降水无直接水力联系。
根据本井田已有资料，结合邻区资料综合分析，本井田上组煤直接充水含水层主要为3煤层顶底板砂岩及三灰，富水性弱～中等，地下水补给条件差，因此上组煤水文地质类型为裂隙、岩溶类中等类型。
根据郓城井田勘探报告初期采区开采上组煤的涌水量为416m3/h，最大涌水量为845m3/h，设计考虑井筒淋水和防火灌浆用水，原初步设计矿井设计正常涌水量456m3/h，最大涌水量885m3/h。根据矿井实际生产测定矿井正常涌水量570m3/h，最大涌水量1050m3/h。
1.1郓城煤矿地面供水系统主要由三部分组成
A、110KV变电所南侧水源井，多级深井潜水泵200QJ32-78/6，最小井径200mm、流量32m3/h、扬程78m、功率11KW；
B、制冷机房西侧水源井，多级深井潜水泵200QJ32-78/6，最小井径200mm、流量32m3/h、扬程78m、功率11KW。
以上两处水源井供水经主井供水管路接入井下，实际供水能力只有64m3/h
1.2郓城煤矿矿井生产用水量
郓城煤矿1300工作面生产期间所需水量为60m3/h左右（设备冷却用水、各类喷雾降尘用水、防冲击地压打钻施工降尘用水、煤层注水、高温点处理用水等），其他作业地点所需水量约70m3/h左右，届时矿井总需水供水量达到130m3/h左右，需要新增水量66m3/h。
1.3郓城煤矿清水复用的必要性
矿井水综合利用是矿区循环经济战略思想的重要体现，矿井水资源是解决现阶段郓城煤矿用水短缺和环境污染问题的最佳选择。
随着全矿生产用水的不断增加，特别是首采面的试生产运行，水源井供水日趋紧张，清水复用工程安装势在必行。
2.研究过程
鉴于郓城煤矿实际供水情况，地面建立蓄水池需要时间、人力、物力的投入，而工作面用水又刻不容缓。经过项目处机电室与监方沟通协调研究，过程如下：
2.1拟定项目系统方案
将井下北翼轨道9#交叉点、中央泵房5#壁龛两处矿井涌水利用巷道水平落差通过108PE管统一汇集至5#交叉点北的临时水仓内，临时水仓容积为3300m3，汇集的涌水在临时水仓沉淀后，通过在临时水仓安装多级离心泵将清水打入主供水管路。
2.2优化設计方案
2.2.1选泵型号：
A、水泵必须排水能力计算
5#壁龛两处正常涌水量分别为20m3、70m3，北翼轨道正常涌水量为42m3，共计正常涌水为132m3。
2）水泵型号的选择
根据计算的工作水泵排水能力，初选水泵。从水泵产品目录中选取MD155-67X7多级离心泵，额定流量为155m3/h，额定扬程为469m。则：
工作泵台数 取n1=1
备用水泵台数 取n2=1
因此，共选2台泵。
2.2.2管路的选择
A、管路趟数及泵房内管路布置形式
根据泵的总台数，选用典型二泵二趟管路系统，一条管路工作，一条管路备用。正常涌水时，一台泵向一趟管路供水；当泵出现故障时，选用另外一台进行使用。
B、管材的选择
确定采用无缝钢管。
C、排水管内径
2.3清水复用方案图
2.4具体实施
设备材料计划提报、组织工程施工及配套措施的完善，从方案提报到投入使用用时20天。其中监方负责设备的采购及安装费用，安装工作由我处具体实施。
将井下北翼轨道9#交叉点、中央泵房5#壁龛两处矿井涌水利用巷道水平落差通过108PE管统一汇集至5#交叉点北的临时水仓内，临时水仓容积为3300m3，汇集的涌水在临时水仓沉淀后，通过在临时水仓安装多级离心泵将清水打入主供水管路。离心泵由ZJT2-400/1140（A）矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置控制，在主管路安装压力传感器，实现了当管路压力低于3.6Mp，变频器频率升高自动控制水泵运转，管路采用108PE钢丝管，法兰连接。
清水直排系统中增加了输出水压力监测控制、吸水井水位报警控制，确保了系统运行的安全稳定。同时管路敷设方案，选取了最近距离并采用落地安装，既提高了工效，又节省了管路吊挂费用投入；出水管路采用了主井底闲置的高压胶管，既节省材料投入，同时也省去了加工管路过道弯管的麻烦，省工省力又省费用。此方案既可以减轻矿井用水紧张状况，同时又可以减少矿井排水电费。
3.取得效果
郓城煤矿清水复用系统于2014年9月18日正式运行以来效果较好，实现了井下矿井水闭路循环利用，达到了项目的设计目标，节约了大量的地下水资源，降低了生产成本，现就节约水源一项说明如下：
通过对9月份下半个月矿井水源井泵出水情况进行分析，没有投入清水复用系统前，每小时矿井供水量约为70m3/h 左右，投入清水复用系统后，每小时矿井供水量约为150m3/h，矿井清水复用效果明显。减轻了地面水源井供水压力。
清水复用系统减轻和避免淡水资源长距离输水问题，解决矿井严重缺水状况，缓解供水压力，使水资源利用更加以及合理，实现经济效益、环境效益和社会效益的完美统一。
4.效益分析
4.1经济效益
清水复用实际利用井下水80m3/h，如果未投入清水复用而直接排到地面，所需费用为280万元/年。实施清水复用工程后，每年减少排水费用280万元，因此清水复用的经济效益十分可观。
4.2环境效益和社会效益
国家鼓励开展资源综合利用回收复用，郓城煤矿清水复用符合国家环保政策的要求，而且两个涌水点的绝大部分矿井水回收复用后，外排量很少，利用矿井环境保护的基本管理工作。
综上所述，郓城煤矿开展清水复用不仅可行，而且具有很高的经济效益和环境效益，有利于矿井的可持续发展。