¿Análisis del diseño de drenaje y suministro de agua de minas de carbón?
La tarea básica del diseño del drenaje de las minas de carbón es descargar diversas aguas residuales de producción, aguas residuales domésticas y agua de lluvia generadas en las zonas industriales de la mina y las áreas residenciales en cuerpos de agua subterráneos de manera organizada de acuerdo con los requisitos de protección ambiental.
El diseño del drenaje de las minas de carbón tiene muchas similitudes con el diseño del drenaje urbano, pero también tiene sus propias particularidades. Por un lado, la producción y la vida requieren una gran cantidad de agua; por otro, la minería del carbón ha dañado enormemente los recursos hídricos subterráneos; En el proceso de construcción de minas de carbón, cómo cumplir con las leyes de la economía de mercado, llevar a cabo diseños de drenaje comercializados y urbanizados, cómo utilizar racionalmente los recursos hídricos y proteger el medio ambiente de las aguas subterráneas son cuestiones a las que los trabajadores del diseño de drenajes de minas de carbón deben prestar atención. Basado en muchos años de experiencia en el diseño de minas de carbón, este artículo presenta sus propios puntos de vista sobre varios temas en el diseño del drenaje de la construcción de minas de carbón.
1 Diseño del suministro de agua
1.1 Selección de la fuente de agua
En la actualidad, la mayoría de los sitios industriales mineros y el suministro de agua residencial utilizan agua subterránea de pozo como principal fuente de suministro de agua. . Purificación de agua de mina. Reutilizada como suministro de agua auxiliar.
1.1.1 Problemas
El método de suministro de agua anterior tiene los siguientes problemas:
① Para garantizar la producción y el agua doméstica de la mina, se necesitan múltiples Se deben construir agujeros en la mina para los pozos de fuente de agua, tomando como ejemplo el área minera de Huainan, las minas de carbón de Pansan y Xieqiao han construido más de 10 pozos de fuente de agua. La inversión en estaciones de bombeo y equipos para estos pozos de fuente de agua es grande. , y cada pozo de fuente de agua requiere la adquisición y protección de tierras. El pozo de la fuente de agua tiene una tubería de agua larga. Además, los pozos de fuente de agua consumen mucha agua. Tomando como ejemplo la región de Huainan, la profundidad general del pozo es de más de 80 metros y se requiere una bomba de pozo profundo de 15 a 22 KW para elevar el agua subterránea a sitios industriales y piscinas de áreas residenciales. .
② Las instalaciones de suministro de agua en zonas industriales y residenciales están dispersas y hay muchas construcciones repetidas. En particular, el suministro de agua para sitios industriales y minas es un sistema de agua no potable, y el sistema de suministro de agua debe instalarse por separado, e incluso las tuberías se construyen por separado. Por tanto, la inversión en el sistema de suministro de agua es relativamente grande.
3 La tasa de utilización del agua de la mina es baja y los recursos hídricos se desperdician gravemente.
1.1.2 Solución
Por lo tanto, en el diseño del suministro de agua de las minas de carbón, debemos emancipar nuestras mentes, romper el modelo habitual de suministro de agua, aprovechar al máximo los recursos de drenaje de las minas, y construye plantas centralizadas de purificación de agua en sitios industriales mineros, trata el drenaje de las minas para convertirlo en agua potable y es responsable del suministro de agua de los sitios industriales mineros y áreas residenciales. Tomemos como ejemplo el drenaje de la mina en la región de Lianghuai de la provincia de Anhui, excepto los sólidos suspendidos y las bacterias, todos los demás indicadores físicos, químicos y toxicológicos del drenaje de la mina cumplen con los estándares de agua potable. La mayor parte de las aguas residuales de la mina se tratan y reutilizan, lo que es suficiente para garantizar la producción y el agua doméstica para los sitios industriales y áreas residenciales en las zonas mineras. Algunas minas tienen suficiente agua para satisfacer su propio excedente de agua, y las plantas de purificación de agua pueden cobrar una cierta cantidad de agua y tarifas de construcción de redes de tuberías para suministrar agua a los residentes cercanos. El diagrama de flujo del tratamiento de purificación de agua de mina se muestra en la Figura 2.
1.1.3 Ventajas de utilizar el método de suministro de agua purificada
Las principales ventajas de utilizar el método de suministro de agua purificada son:
① Aprovechar al máximo los recursos de agua subterránea. Debido a las condiciones climáticas, el entorno geográfico y el entorno geológico, la distribución espacial y temporal de los recursos hídricos en mi país es extremadamente desigual. Por un lado, la construcción de minas de carbón provoca que una gran cantidad de drenaje de la mina contamine el medio ambiente; por otro lado, debido a la destrucción de los recursos de agua subterránea, el suministro de agua en la zona minera es gravemente insuficiente para la purificación y reutilización de la mina; El agua reduce en gran medida la cantidad de extracción de agua subterránea, evita la contradicción de la escasez de agua y es beneficiosa para El mayor desarrollo de la industria y la agricultura alrededor del área minera ha resultado en importantes beneficios ambientales y sociales.
② Reduce en gran medida la duplicación de la construcción de instalaciones de drenaje y suministro de agua de las minas de carbón y ahorra muchos fondos de construcción. El agua de las minas se reutiliza, los sitios industriales, las redes de tuberías de suministro de agua, las estructuras y equipos de suministro de agua son únicos y, al mismo tiempo, se ahorran grandes inversiones y se reducen los costos de adquisición de terrenos para nuevos pozos de agua, tuberías de suministro de agua y carreteras. así como el costo de los pozos de agua y el suministro de agua causado por el hundimiento superficial causado por la minería del carbón en unos pocos años. Los costos de reconstrucción de tuberías y caminos redujeron los costos de tratamiento de drenaje de la mina [2].
3) Reducir los costos de gestión y operación.
4) Reducir los costos de suministro de agua;
1.2 Discusión sobre cuestiones de diseño del suministro de agua subterránea
Con la mejora de la mecanización y automatización del proceso minero, para cumplir con los requisitos de producción segura y prevención de polvo, el alcance de El suministro de agua subterránea en las minas de carbón es cada vez más amplio, los principales objetos de suministro de agua se resumen en: agua a prueba de polvo en el proceso minero, agua de producción y agua contra incendios. Los requisitos de consumo de agua y presión de agua para equipos de agua en varios puntos de agua subterránea se han estipulado en las especificaciones de diseño de la mina de carbón. Este artículo no entrará en detalles. A continuación se analizan principalmente los problemas de diseño de los rociadores contra incendios subterráneos.
1.2.1 Selección de la fuente de agua
Actualmente, la mayoría de los diseños de minas utilizan la producción superficial y el suministro de agua doméstica como suministro de agua subterránea. El agua se suministra a través de tuberías desde el suelo hasta el subsuelo, utilizando un método de suministro de agua centralizado. La ventaja es que se puede garantizar la calidad del agua y no es necesario aumentar el personal de gestión. Para las minas que desarrollan pozos verticales y pozos inclinados, la presión del agua subterránea es relativamente grande y puede cumplir con los requisitos de presión de agua de los equipos de minería y los aspersores. generalmente no es necesario. La desventaja es que la tubería en el pozo es larga y algunas minas tienen una altura vertical de hasta 1000 m. La presión del agua en el fondo del túnel es demasiado alta, lo que hace que su uso sea inseguro, especialmente en pozos largos y profundos. De hecho, existen otras opciones para el suministro de agua subterránea: como utilizar fuentes de agua subterráneas profundas, utilizar drenaje subterráneo, etc.
①Utilice fuentes de agua subterráneas profundas. Si hay un buen acuífero debajo del piso de la carretera subterránea, se pueden cavar orificios de fuente de agua hacia abajo para desviar el agua y la cabeza del agua subterránea que soporta presión se puede usar para cumplir con los requisitos de presión de agua de los equipos de minería subterránea, rociadores y bomberos. -lucha contra el agua. Las ventajas del suministro de agua descentralizado a través de pozos profundos en el sótano: tuberías subterráneas de suministro de agua cortas, sin consumo de energía, ahorro de energía, baja presión en las tuberías y seguro de usar. La desventaja es que se deben realizar más trabajos hidrogeológicos porque no hay agua disponible en todos los lugares dentro del pozo.
②Utilizar drenaje subterráneo. Cuando el volumen de drenaje subterráneo es grande y la mayor parte es agua de fondo seca, debido a que el volumen de agua es grande y la calidad del agua es relativamente clara, se puede construir un tanque de agua bajo tierra, con un poco de precipitación, y bombearlo al suministro de agua subterráneo. red.
En resumen, a la hora de diseñar el suministro de agua subterránea en las minas, debemos analizar cuidadosamente los datos hidrogeológicos y adaptar las medidas a las condiciones locales en función de las condiciones reales de cada mina. Cuando hay agua de secado bajo tierra o cerca del acuífero del suelo y el volumen de agua es grande, es aconsejable dar prioridad al agua de secado subterránea o al agua de pozo subterráneo como fuente de agua. Cuando la calidad del agua subterránea es muy mala o no se dan las condiciones para su extracción, se debe suministrar agua desde el suelo.
1.2.2 Reducción de agua y polvo en el fondo de pozo y su automatización
El objetivo principal de la reducción de agua y polvo subterráneo es eliminar el polvo de roca y el polvo de carbón, y tratar de mantener el polvo de roca. concentración en el flujo de aire subterráneo de 2 mg/m3 A continuación, la concentración de polvo de carbón es inferior a 10 mg/m3 para garantizar la producción segura de las minas de carbón y la salud de los empleados. Sin embargo, la situación real es que la concentración de polvo de carbón en muchas minas excede el estándar, pero el equipo de reducción de polvo por rociadores está inactivo. El análisis de las razones incluye una gestión de producción insuficiente y una comprensión ideológica y una atención insuficientes. Automatizar el diseño del camión aspersor y gestión inconveniente. Debido al flujo desigual del carbón transportado bajo tierra, especialmente el punto de carga de carbón o el giro de la jaula, que opera de manera intermitente, el camión aspersor arranca y se detiene, lo que hace que la operación manual sea incómoda e inoportuna. También se rocía agua cuando no hay carbón, provocando que el agua fluya por todas partes o afectando el funcionamiento de la cinta. Por lo tanto, los trabajadores simplemente dejaron de encender los aspersores. Por lo tanto, los trabajadores simplemente dejaron de conducir los camiones aspersores. En el diseño, se pueden tomar las siguientes medidas para realizar la apertura y cierre automático del camión de aspersores: instalar una válvula solenoide en la tubería frente al camión de aspersores y configurar un sensor de luz en el punto de control del flujo de carbón. Cuando pasa un flujo de carbón o el vagón minero llega al punto de carga y a la jaula, la luz se bloquea, el aparato eléctrico de la luz funciona para abrir la válvula solenoide y el camión rociador rocía agua; de lo contrario, se cierra inmediatamente. Esto no sólo facilita la gestión y ahorra agua, sino que, lo que es más importante, garantiza la seguridad de la producción. Por lo tanto, se deben hacer esfuerzos para lograr la automatización en el diseño de sistemas de rociadores subterráneos a prueba de polvo.
1.2.3 Anticorrosión de las tuberías de suministro de agua subterránea y selección del material de las tuberías
La anticorrosión de las tuberías de suministro de agua subterránea siempre ha sido un problema difícil en el diseño del suministro de agua subterránea. Debido a las malas condiciones ambientales subterráneas y a la alta humedad del aire, las tuberías se corroen fácilmente. Y debido a la alta presión, a menudo se utilizan tubos de acero sin costura o tubos de acero galvanizado. En la actualidad, las tuberías de pp-R se utilizan comúnmente en edificios civiles en lugar de tuberías de acero galvanizado. Su presión nominal ha alcanzado los 2,5 mpa. No hay problemas de anticorrosión en la tubería en el futuro diseño del suministro de agua subterránea. de la tubería no es superior a 1,6 mpa, se pueden tomar algunas medidas como trabajo de investigación experimental.
1.3 Diseño de sistema de circulación de agua de refrigeración para plazas industriales
Debido a las necesidades de ventilación de minas de carbón, drenaje de gas y extinción de incendios subterráneos, las plazas industriales de minas generalmente cuentan con estaciones de compresión de aire y gas. estaciones de drenaje y estaciones de generación de nitrógeno. Los compresores de aire, los drenadores de gas, los generadores de nitrógeno y otros equipos requieren refrigeración por agua. Debido a la gran demanda de agua, se utiliza agua de refrigeración circulante. El proceso de suministro de agua se muestra en la Figura 3.
1.3.1 Configuraciones repetidas del sistema de circulación de agua
En la actualidad, el diseño de la circulación de agua en las minas utiliza principalmente estaciones de compresores de aire, estaciones generadoras de nitrógeno, estaciones de drenaje de gas, etc. Cada estación tiene su propio sistema de agua de refrigeración circulante de soporte. Existen las siguientes desventajas al utilizar esta configuración descentralizada:
① Las piscinas, bombas de agua y otras estructuras del sistema de circulación de agua de refrigeración están duplicadas con las bombas de agua, torres de refrigeración, agua descalcificada y otros equipos, que requiere un área grande y una alta inversión;
② Las piscinas de enfriamiento y los equipos de enfriamiento están dispuestos cerca del equipo a enfriar en el taller, lo que resulta en un ambiente higiénico deficiente en el taller.
③ La instalación dispersa consume altos costos de energía y operación;
④Hay mucho personal de operaciones y administración, y la fuerza técnica está dispersa. Los requisitos de calidad del agua de refrigeración de las estaciones de compresores de aire, estaciones de nitrógeno y estaciones de drenaje de gas son agua ablandada, la temperatura del agua de refrigeración debe ser inferior a 35 °C y la temperatura del agua de salida del equipo debe ser de 39 a 42 °C. Por lo tanto, se deben tomar consideraciones integrales durante la construcción y el diseño de la mina. Se debe diseñar una estación central de agua circulante en una ubicación apropiada en el sitio industrial de la mina para suministrar agua al equipo de enfriamiento a través de tuberías. Estación central de circulación de agua a través de tuberías. Esta configuración no sólo puede superar las numerosas deficiencias de la configuración descentralizada antes mencionada, sino que también tiene poco impacto en la producción debido al mantenimiento y reemplazo de los equipos, tiene efectos evidentes de ahorro de energía y reducción del consumo y facilita la organización de esfuerzos para abordar los problemas técnicos; que surgen en el suministro de agua circulante [3].
1.2 Configuración razonable del equipo de refrigeración
Desde la perspectiva del efecto de uso del sistema de agua de refrigeración en circulación que se ha puesto en funcionamiento, la configuración del equipo de agua de refrigeración en circulación y la El equipo a enfriar no es razonable, lo que resulta en El efecto de enfriamiento es deficiente o el efecto de ahorro de energía es muy deficiente. Tome como ejemplo la configuración del sistema de circulación de agua de enfriamiento de la estación de compresores de aire de la mina de carbón Huainan Pansan y la mina de carbón Xieqiao. La estación de compresores de aire generalmente tiene de 3 a 5 compresores de aire, dependiendo de las condiciones de ventilación subterránea. Ajuste razonablemente el número de compresores de aire, y la configuración de la bomba de agua del sistema de circulación de agua utiliza una bomba de agua fría, una bomba de agua caliente y una. bomba de respaldo como respaldo entre sí. El caudal de las bombas de agua fría y caliente se selecciona en función de la cantidad de agua de refrigeración necesaria para la máxima ventilación de la unidad del compresor de aire. El resultado de esta configuración es que no importa cuántas unidades de compresor de aire se abran, la bomba de agua de refrigeración. funcionará al caudal máximo. Los cambios frecuentes y el ajuste del agua de refrigeración solo pueden depender del ajuste frecuente de la apertura de las válvulas de las tuberías de salida de la bomba de agua fría y caliente, lo que es difícil de controlar y, a veces, provoca la entrada de agua en el compresor de aire. Para facilitar el ajuste, es necesario añadir un retorno de derivación a la tubería de salida. Este modo de funcionamiento tiene un gran impacto en la vida útil de la bomba de agua y consume mucha energía. Por lo tanto, al diseñar el sistema de circulación de agua, es necesario configurar razonablemente el equipo de enfriamiento, como la cantidad y el caudal de bombas de agua fría y caliente, torres de enfriamiento y dispositivos de agua ablandada, de acuerdo con los cambios en el volumen de agua requerido para el funcionamiento del equipo que se está enfriando. Desde la perspectiva del ahorro de energía, también se puede considerar agregar funciones de ajuste de conversión de frecuencia a las bombas de agua fría y caliente del sistema de agua en circulación para hacer que el ajuste del flujo sea más razonable a medida que cambia la demanda de agua del equipo de enfriamiento. Aunque la inversión única para agregar la función de ajuste de conversión de frecuencia ha aumentado, el aumento de la inversión se puede recuperar en 4 a 5 años de costos de ahorro de energía [4].
2 Problemas en el diseño del drenaje de las minas de carbón
La dificultad en el diseño del drenaje de las minas de carbón radica en el diseño del tratamiento de aguas residuales domésticas. Las nuevas minas en el sistema de carbón otorgan gran importancia a la construcción de protección ambiental. e invertir mucho dinero en la construcción de protección del medio ambiente. El departamento de diseño de carbón también comparó y exploró múltiples procesos y opciones para el tratamiento de aguas residuales domésticas. Por ejemplo, el proceso de aireación biológica de la mina Pan No. 2 en el área de Huainan, el proceso de plataforma giratoria biológica de la mina Pan No. 3, el proceso de aireación del suelo de la mina Xieqiao y el proceso de zanja de oxidación de la mina Xinji, etc. Sin embargo, los resultados reales y la utilización del capital no son ideales. A continuación se presentan algunos análisis y discusiones sobre el tratamiento de aguas residuales de minas de carbón.
2.1 La construcción duplicada de instalaciones de tratamiento de aguas residuales domésticas en las minas de carbón es común.
Actualmente, algunos sitios industriales de minas de carbón y áreas residenciales tienen que construir una planta de tratamiento de aguas residuales cada uno. La adquisición de terrenos y la duplicación de la construcción en los dos lugares aumentarán considerablemente la inversión, el alto consumo de energía operativa, los altos costos de gestión, las fuerzas técnicas dispersas y el alto costo por tonelada de tratamiento de agua.
En términos generales, el sitio industrial en el área minera no está muy lejos del área residencial, por lo que es más razonable construir una planta de tratamiento de aguas residuales considerando que las tuberías están enterradas a demasiada profundidad para drenar el agua desde el área residencial al sitio industrial. Se podrá instalar una estación de bombeo de aguas residuales en el centro o en la zona industrial se adquirirá un terreno para construir una planta de tratamiento de aguas residuales entre el sitio y las zonas residenciales. La adopción de un método de construcción conjunta no sólo puede ahorrar inversión, sino que, lo que es más importante, puede reducir en gran medida los costos operativos.
2.2 Parámetros de diseño de tratamiento de aguas residuales irrazonables
Al diseñar la planta de tratamiento de aguas residuales de la mina de carbón, los valores de los indicadores de contaminantes de aguas residuales DBO5, CODCr y SS no se calculan en función de mediciones reales. o se hacen analogías, en cambio, el diseño se basa en indicadores de contaminantes de aguas residuales urbanas. Tomando como ejemplo la DBO5, las aguas residuales urbanas son 200 mg/L, mientras que el valor real de DBO5 en las minas de carbón es generalmente de solo 200 mg/L, lo cual es inconsistente. con el diseño actual de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Debido al bajo contenido orgánico en las aguas residuales domésticas, algunos procesos de tratamiento de lodos activados diseñados originalmente no permitieron que los microorganismos obtuvieran nutrientes mínimos durante la operación y fueron "muertos de hambre", descompuestos y mineralizados para formar lodos activados. Por esta razón, muchas plantas de tratamiento de aguas residuales detuvieron el flujo de retorno de lodos activados y mantuvieron el vínculo de aireación del diseño original. De esta manera, el vínculo central del diseño original: los lodos activados y su proceso de tratamiento se perdió y se convirtió en algo simple. intensificación de primer nivel. Incluso el proceso de tratamiento de aguas residuales de zanja de oxidación tiene el mismo problema. A menudo, el lodo activado que fluye de regreso en el proceso de diseño no puede regresar, lo que hace que el sistema de zanja de oxidación original se convierta en un tanque de sedimentación por advección en forma de cinturón con algunos accesorios del mismo; diseño original Las instalaciones se han vuelto redundantes, como tanques antiespumantes, tanques de tratamiento centralizado de lodos y campos de secado de lodos, lo que genera una gran cantidad de desperdicio de fondos [5].
Muchas minas en el área minera de Gujiao en la provincia de Shanxi utilizan el método de oxidación por contacto biológico secundario para tratar las aguas residuales domésticas de las minas de carbón, y el efecto es muy bueno. La característica de este proceso es que puede adaptarse a la baja concentración y grandes cambios de aguas residuales en las áreas mineras. Al mismo tiempo, ahorra inversión y es más simple de operar y mantener que el método de lodos activados. El principio es utilizar la biopelícula formada en la superficie del material filtrante sólido para purificar las aguas residuales. Hay varios materiales filtrantes para elegir, como escoria, fibra de vidrio o materiales plásticos alveolares, bolas de fibra semiblanda, etc. [6].
Por lo tanto, al diseñar aguas residuales de minas de carbón, es necesario analizar los indicadores de contaminantes del agua entrante, seleccionar un plan de tratamiento de aguas residuales con gran aplicabilidad y alta resistencia a la carga de impacto, y presentarlo al experto. grupo del departamento de protección ambiental Realizar una revisión para determinar el proceso de tratamiento final.
3 Conclusión
En resumen, cuestiones como la construcción de fuentes de agua de minas de carbón, el sistema de suministro de agua de minas de carbón, la configuración razonable del sistema de circulación de agua, el tratamiento de aguas residuales de minas de carbón y la protección del medio ambiente son dignos de mención. de consideración por parte de los trabajadores de diseño de drenaje y suministro de agua de minas de carbón Investigar y discutir.
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