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煤業(yè)有限公司一采區(qū)回采煤層為二疊統(tǒng)山西組下部的3號煤層。該煤層賦存穩(wěn)定，煤厚變異較小，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，煤體黑色塊狀為主，局部為粒狀，亮煤為主，夾鏡煤帶條，具有線里狀結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有資料顯示，K7砂巖是3號煤層底板間接充水含水層，頂板砂巖裂隙含水層為3號煤層的間接充水含水層，屬弱富水性含水層，距3號 煤 頂 板 約35．44m;工作面范圍內(nèi)地質(zhì)條件較為簡單，局部地方底板可能出現(xiàn)起伏變化，形成小型向斜及背斜，在向斜及背斜轉(zhuǎn)折端有煤層及頂板裂隙發(fā)育，出現(xiàn)淋水現(xiàn)象。為了保證礦井生產(chǎn)安全，司馬礦在副井底建立1個中央水泵房，水倉有效容積為1800m3，水泵房內(nèi)安裝4臺MD280型多級離心式水泵，并通過管路將污水排出地面。由于司馬礦回采的3號煤層穩(wěn)定性差，煤層在頂板淋水作用下出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，采掘工作面生產(chǎn)過程中噴霧降塵時工作面內(nèi)產(chǎn)生大量煤泥水，煤泥水進入水倉沉淀后產(chǎn)生大量煤泥，每 隔180d需進行1次水倉煤泥清理，水倉將污水直接排至地面，且排放量大，嚴重污染環(huán)境。司馬礦通過技術研究，決定在中央水倉安裝1套閉環(huán)式污水自動控制處理系統(tǒng)。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

1．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)閉環(huán)式污水自動控制處理系統(tǒng)主要包括閉環(huán)式污水處理裝置和恒壓供水裝置兩部分。

1．1．1裝置結(jié)構(gòu)

1)閉環(huán)式污水處理裝置主要由水砂分離器、混泥反應池、固液分離設備、電控系統(tǒng)、混凝系統(tǒng)、污泥池、壓濾機、磁分離機等部分組成，如圖1所示。

2)混凝系統(tǒng)主要包括磁種箱、混 凝 劑、PAC箱。混凝系統(tǒng)主要用于向混凝反應池中添加混凝劑，加速污 水 混 凝。磁 種 箱、PAC箱內(nèi)添加磁分離材料，對污水中磁性離子進行分離沉淀。預沉池內(nèi)安裝3趟管路，與污水池連接，利用3趟管路及時將池內(nèi)底部的煤泥排出。

3)固液分離裝置與混泥反應池連接，裝置內(nèi)安裝1根管路，管路與磁分離機連接，磁分離機將重介分離器和攪拌器連接起來，并通過一根管路將磁分離器與污泥池連通。其中污水池采用吸料泵通過管路與壓濾機上方的帶式輸送機接通，將廢料運送至壓濾機。

4)電控系統(tǒng)主要包括聯(lián)鎖開關、PLC控 制器、遠程控制系統(tǒng)等部分。遠程控制系統(tǒng)主要由上位機、打印機、顯示器組成，上位機內(nèi)安裝專用組態(tài)軟件，利用組態(tài)軟件將污水處理系統(tǒng)工作狀況顯示在顯示器上，操作人員可遠程觀察系統(tǒng)工況，并可實現(xiàn)遠程控制。

1．1．2恒壓供水裝置結(jié)構(gòu)恒壓供水裝置主要由水泵、防 爆 變 頻 器、操 控臺、閥 門 控 制 箱、PLC控制箱等部分組成，見 圖2。中央水泵房內(nèi)共安裝兩套恒壓供水裝置，一臺工作一臺備用。該裝置的控制方式有:自動控制、手動一鍵控制以及就地檢修控制。

1．2系統(tǒng)工作原理

1．2．1閉環(huán)式污水處理裝置工作原理

1)排放污水時首先進入水砂分離器，過濾煤泥水中大顆粒砂石炭塊，過濾后的污水進入預沉池內(nèi)，通過沉淀作用，上部有懸浮顆粒的污水進入混凝反應池內(nèi)，下部沉淀煤泥水通過管路進入污泥池內(nèi)。

2)污水進入混凝反應池內(nèi)后，混凝系統(tǒng)向反應池內(nèi)添加混凝劑，污水在混凝劑的作用下，對污水中的懸浮物進行沉降以及稀釋;稀釋后的污水進入固液分離設備內(nèi)。

3)污水進入固液分離設備進行分離過濾，上部清水通過管路進入恒壓供水裝置內(nèi)，下部污水通過吸料泵進入磁分離機進行磁化分離作用，將煤泥吸入污泥池內(nèi)，若磁化分離的污水重介質(zhì)含量高，通過重介質(zhì)作用進行沉降，如污水懸浮物含量高，通過攪拌器攪拌并添加助凝劑沉降，最終污水再次進入混凝反應池內(nèi)進行二次過濾。

4)煤泥進入污泥池中通過攪拌作用，經(jīng)吸料泵進入壓濾機，壓濾機主要對煤泥進行水分過濾以及烘干，將煤泥擠壓成塊狀，通過帶式輸送機運出。

1．2．2恒壓供水裝置工作原理恒壓供水裝置主要通過高壓水泵將水源進行加壓，利用裝置中的電控液閥集控系統(tǒng)進行水壓控制和水流流量控制，從而實現(xiàn)水流恒壓控制。水經(jīng)恒壓控制后通過管路輸送至各個采掘工作面用水點。恒壓控制方式主要包括自動恒壓控制和手動恒壓控制兩種。

1)自動恒壓控制原理:當系統(tǒng)監(jiān)測到水位不在設計值時，自動開啟水泵加壓供水，并根據(jù)供水管路的壓力值自動調(diào)節(jié)變頻器，保證供水管路壓力在設定范圍內(nèi)。當系統(tǒng)監(jiān)測到水位超過上限值時，自動關閉水泵，關閉供水管路進水閘閥，同時打開溢水閥門流入水倉。

2)手動一鍵控制:當自動控制系統(tǒng)故障時可通過人工手動控制，人工一鍵控制時可對系統(tǒng)中的獨立設備進行啟停操作，但是變頻器頻率需預先設定。采用手動控制時，一旦水位降低，水泵無法自動開啟。

2系統(tǒng)優(yōu)缺點

2．1優(yōu)點

1)操作簡單、便于維護。閉環(huán)式污水自動控制處理系統(tǒng)各設備之間采用聯(lián)鎖控制，系統(tǒng)便于操作與維護。系統(tǒng)在運行過程中可自動巡檢設備運行狀態(tài)，檢查出故障源可及時排除，有效降低了故障率。

2)自動化水平高。污水處理過程中只需1人操作，大大降低了污水處理作業(yè)強度。該系統(tǒng)可遠程察看設備運行狀況，并可進行遠程控制，提高了污水處理自動化水平。

3)實現(xiàn)了污水二次利用。閉環(huán)式污水自動控制處理系統(tǒng)可將井下生產(chǎn)污水進行沉淀、過濾，將污水進行二次利用，一方面減少了煤礦靜壓水供應量，另一方面減少了井下污水排放量，避免了污水對地面的污染;處理后的煤泥可出售，提高了煤礦經(jīng)濟效益。

2．2缺點

1)由于礦井生產(chǎn)污水中含大量金屬異物，在對污水磁分離時，磁分離機工作負荷大，容易導致故障，增加了設備維修費用。

2)由于礦回采的3號煤層穩(wěn)定性差，煤層易破碎，導致生產(chǎn)污水中含大量煤泥，污泥池內(nèi)堆積的煤泥量大且無法及時排出，需人工定期進行清理。3結(jié)語司馬礦安裝閉環(huán)式污水自動控制處理系統(tǒng)后，2021年3月—2021年9月，該系統(tǒng)處理污水能力達320m3/h，共計處理污水1．64萬m3，減少地面污水排放量1．42萬m3，污水利用率達95%以上，大大減少了井下污水排放量，減少了煤礦生產(chǎn)過程中靜壓水供給量，預計全年可創(chuàng)造經(jīng)濟效益800余萬元，取得了顯著的應用成效。