矿井采区沉淀池优化设计与应用

矿井采区沉淀池优化设计与应用刘志坚，李振安(:克州煤业股份有限公司济宁三号煤矿，山东济宁272169)摘要针对石广井煤泥水长距离排放导致大量淤泥淳染巷道、影响辅助运输、人工清理困难的问题，设计了采区沆淀池，并对沆淀池结构进行了优化。

通过在五采区的利用，该优化设计成功的减少了水 流中的煤泥量，沉淀后的煤泥水分含量低，实现了机械化清淤,取得了良好的效果。

关键词沉淀池；清淤;机械化;透水层中图分类号:TD264.3 文献标志码:A文章编号：1009-0797( 2017 )03-0021-03The Optimize Design and Application of Settling Pond of Coal Mine Mining AreaLiu Zhijian, Li Zhenan(jining NO.3 Coal Mine of Yankuang Group .,co Ltd, Shandong Jining 272169)Abstract: To solve the problem of the mess of sludge polluting roadway caused by long distance emission of slime water,and effecting subsidiary transport,it is also difficult to clean.This thesis design the settling pond of mining area,and optimize the structure of settling pond. After the application in 5th mining area,this optimized design successfully reduce the slime in water.The slime water after dispose content less mad,which realize the mechanic cleaning and obtain the good result.Key word: settling pond; c leaning; mechanization; p ervious bedl引言济宁3鲁煤矿是我国第一座设计年生产能力 500万t的现代化特大型矿井，被国内外采矿业赞 誉为“世界立井第一矿”，主采3上、3下煤层。

含水层 自上:而下分别为第四系孔隙含水层、上侏罗统红层 系砂碌岩孔隙--裂隙含水层、3煤层顶板砂岩裂隙 含水_太原组第彐、十下_石灰岩岩溶裂隙含水 层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层8，五采区受红水层 的影响作面面采期间浦水量大，最大浦水量 预计为300m%。

工作面采落的碎煤与涌水混和，形 成煤泥水。

根据矿井设计，五采区的煤泥水需经五 采泄水巷水沟自流至-665水仓进行沉淀清理。

由于距离较远，沿途巷道内的水沟频繁被沉积下来的 煤泥堵塞，造成五采区泄水巷煤泥堆积严重，清理 困难，劳动强度大，且煤泥堆积致使煤泥水在巷道 内肆意流淌，影响五采泄水卷这一辅助运输路线的 正常使用0无独有偶，国内许多煤矿都有类似的情况，在 处理中一般都是在巷道较平段，施工一较大的沉淀 池，通过粗沉淀减少水流中的煤泥。

但此种方法煤 泥沉淀效果差，煤泥沉淀后含水暈高f清淤难度大。

为进一步减少水流中的煤泥量，研究分析后，确定 在五采区施工:一沉淀池并进行结构优化，以减少煤泥的含水量，实现煤泥清理的机械化操作，达到人 .工用量少，劳动强度低，J：作效率高的目的。

2系统设计2,1沉淀池位置选择五采区总体走势为南高北低，采区排水主要通 过五采边界胶带巷、五采中间胶带巷水沟自流至五 采泄水巷，通过五采泄水巷的水沟自流M-665水 仓。

，五采中间胶带巷与五采泄水巷交汇处附近巷道 坡度为,适合清淤设备的安裝，并可保证所有的 煤泥水都能自流至池内进行沉淀净化。

沉淀池入口 选择在五采中间胶带巷内，以确保清淤的煤泥直接 进入煤流运输系统《入口距五采泄水巷80m,通过 联络巷与五采泄水巷贯通,净化后的水自流至五采 泄水巷水沟，向北最终自流至-665水仓。

2.2沉淀池设计及优化2.2.1 布置方式设计充分考虑了清淤的机械化操作、煤泥的充 分沉淀及煤泥含水量降低问题，合理的巷道布置是 实现机械化清淤的前提条件，为此做了大量:r作，优化了设计方案。

具体为自五采中间胶带巷经5m 平巷（方便耙装机安装），变坡为12° (变坡长度为 11.343m)下山至沉淀池。

为提高沉淀质量，计算后 选取沉淀池长度为25m，.旦为平段，断面为拱形断• 21•面,巷道净宽度为6m,墙高2m，最大高度3.65m。

沉 淀池及周围巷道布置形式及坡度如图1所示。

沉淀池宽度计算：B=0.278:%^=0.278 x…300…=2.78mVh100x0.3式中：B为沉淀池宽度,m;Q为采:区最大浦水量，m3/h;V为沉淀池的平均水流速度，m m/S;h为流动 层深度，m。

沉淀池长度：L=a—^—h=1.4x^°,x0.3=9.13mV 〇— to 9.0—5式中为沉淀池长度,m;V。

为固体颗粒在静水中 的平均沉降速度，m m/s;焉面体颗粒粒度在0.2 ~ O.lmni 时，可取 V〇=9.6nim/s;a 为系数，灣V〇=9. 6m m/s时，取1.4; w为V的垂直分速度，V=90 ~ 130m m/s时，w=0.05V。

通常采用的沉淀池只能进行粗略的沉淀，煤泥 水净化后含煤量仍然较高，且沉积后的煤泥含水量 较大,人工进行清理难度大，劳动强度高。

为更好的 发挥沉淀池的沉淀作用，方便沉淀池清淤，减小I人劳动强度,Xt沉淀池进行了优化设计。

图1沉淀池平面图及剖面图2.2.2 沉淀池结构优化(1)沉淀池壁优化。

沉淀池清淤优化设计采用 把装机进行操作，但传统结构的沉淀池煤泥沉积后 含水量仍然相当高，机械化清淤实现非常困难，且 含水量高的煤泥进入煤流运输系统，给系统制造了 较大的隐患。

为减少煤泥中的水分,确保煤流运输 的安全,将沉淀池壁设计为特殊结构，采用槽钢、钢 筋网、菱形网、2层亭编袋形成透水戽，透水层通过 描杆固定,卷道帮及挡墙壁留有S隙，以方便水渗透流出（如图2所示渗透出的水经过挡墙下方的钢管流出，起到煤泥水进一步渗透的作用(2)沉淀池容积优化。

传统的沉淀池容积设计 为完整的一部分，在沉淀池煤泥已满，进行清理时,通常将其停用，待清淤完毕后才能正常使用，影响 了沉淀池应用的连续性，给巷道造成了污染《为保 证在清淤过程中，沉淀池遽常使用，沉淀池容积设 计为2部分，中间通过挡墙分隔，挡墙高度为2.1m,并进行铺底，铺底厚度为200_,铺底及挡墙砼强度等级为C40。

沉淀池与联络巷交汇处采用挡墙隔 离，挡墙上方设对称溢水槽，用于大部分沉淀后的 晴洁水溢出，溢水槽宽〇.5m,探0.3m S挡墙下方对 称设（)>133mm钢管，每侧各2个，用于透水M渗透 水流人联络巷，如图3所示。

3实际应用3.1运行结果优化的沉淀池施Zt完毕后进行了投人使用，沉(_下转第25页)• 22•带本身的撕裂为瞬变过程，这就使得如果能够尽可 能在短时间内实现输送皮带的停机与报警，就能够 最大程度上避免输送皮带撕裂的扩大化，而为了实 现这一目的，选煤厂工作人员必须保证对激光防纵 撕识别装置激光发射器的照射角度、激光发射器的 照射距离、激光发射器的照射功率进行较好的调试，这样才能够保证激光防纵撕识别装貴自身功能 的较好发挥4.3适用部位对于激光防纵撕识别裝置来说,其本身具备着 测量精度离、不会出现误动作、能够方面设备联动 的优点，这一优点使得激光防纵撕识别装置能够全 面的应用于选煤厂输送皮带的防撕裂检测中，这^应用对于选煤厂实现自身智能化管理，也能够带来 不俗的推动效用。

5结论在本文就智能化选煤厂中防撕裂应用展开的研究中，笔者对钢丝绳式检测装置、漏煤检测装置、X光透视检测器、激光防纵撕识别装置等四种选煤 厂中常用的防撕裂手段的I作原理、使用方式、使 用部位进行了详细论述，而结合这一系列论述笔者 发现，钢丝绳式检测装董不能较好的发挥自身功能，而漏煤检测装置虽然较为经济且应用效果较(上接第22.页).淀后的水通过溢水槽流人联络巷，透水层渗透的水 分经挡墙下方的钢管流人联络巷，然后进人五采泄 水巷，沉淀后的水含煤量明显减少，煤泥含水量较 低。

沉积的煤泥达到l.〇m以上厚度时，通过耙装机 直接到达五采中间胶带巷的胶带输送机上，进人煤 流运输系统。

沆淀池通常情况下只使用其一侧，另 一侧清淤后备用。

言一侧清淤时，关闭该侧的阀门. 打开另一侧的阀门，使煤泥水进人另一侧，确保清 淤不影响沉淀池的正常使用。

此种方式实现了煤泥 清理的机械化操作，降低了工人劳动强度,减少了 人工用量，提高t：l：作效率。

3.2成本效益分析优化设计成本为巷道施工及设备设施的投人费用，施工巷道144m(每米成本3000元)共计43.2万元，耙装机及其他设备费用共计6万元e沉淀池 的成功应用节约了人工用童，每年节约人：C2400个(每个人工按100元计算），沉淀池服务年年限为好，但并不能与智能选煤厂实现较好的联动，X光 透视检测器伺样存在着这一问题，所以只有激光防 纵撕识别装置凭借着自身优异的纵向撕裂检测效果、预留的通汛接口，能够较好的满足智能化选煤 厂的防撕裂检测需要，所以笔者建议有条件的选煤 厂可以选用激光防纵撕识别装置作为自身应用的 防撕裂技术，这一技术的应用对于选煤厂本身智能 化进程也能够带来不小的促进效用。

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同时，沉 淀池的应用减少了煤泥水的长距离排放，使井下煤 泥水污染现状得到了改善，确保了井下清洁生产, 减少了沿途人：C清淤1：作量，并保证了五采泄水巷 辅助运输路线的畅通，具有较好的经济效益。