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煤矿矿井水资源综合利用技术的研究与应用

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成果主要完成人

宋永亮、杨 澎、边 震、刘志坚、孙 鹏、张冬林、周金平、高 静

项目概况

山东能源集团兖矿能源济三煤矿矿井水资源丰富,矿井总涌水量500m3/h左右,均为泵排。传统的矿井水在地面处理,不仅需要将矿井水由井下通过加压提升至地面,而且在处理后仍然需要用管道向井下供水,用于生产需求,不但增加了动力成本、提高了维护难度,而且由于井下环境复杂多变、输水线路远,存在较大的不安全因素,给煤矿生产安全带来隐患。济三煤矿通过多年努力,积极研究矿井水资源综合利用技术,通过建立井下涌水过滤复用系统和高盐水复用系统,精心做活“水文章”,实现矿井水资源综合利用。2023年矿井被评为“山东省节水型企业”荣誉称号。 (1)建立井下涌水复用系统,优化井上下供排水系统。济三煤矿结合矿井自身特点,将矿井水采用采空区预处理+曝气+互冲接触过滤工艺在井下直接处理,该工艺系统不需要投加化学药剂、适合煤矿井下巷道环境,具有流程简短、处理设施少、水处理成本低、运行稳定等优点。水复用能力300m³/h,在2022年底实现地面水不再下井、生产用水全部取自井下复用水,年减少上井水量达120.45万m³。该项目可以节省矿井水提升费用,减少煤泥水的环境污染,节省地面的占地,符合当前节能减排的国家政策,具有广泛的应用前景。 (2)提高地面高盐处理产品水复用率。矿区高盐废水综合处理工程处理能力 600m3/h,采用“超滤→一级 BWRO→TMF→二级 BWRO→离子软化→三级 DTRO→MVR 蒸发结晶分盐”工艺技术,经处理后供济三电厂水质优于《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)敞开式循环冷却水系统补充水水质标准,在《济三矿区高盐废水综合处理工程》项目初步设计时,上级公司兖矿能源统筹考虑水资源综合利用,协同创效,最终产品水的去向供给济三电厂冷却使用。同时,济三煤矿通过管路改造,复用于井筒注水,能源站、压风机房、合介泵等设备的冷却用水。 (3)设备升级改造,减少设备冷却水的投入。矿井在对井下胶带机升级改造时,优选节水节能设备,设备冷却由“水冷”变为“风能冷却”,或选择永磁电机等循环水冷却设备,同时对未改造胶带机冷却水收集复用,完成设备升级改造,每年节约用水合计62.9万m³。 济三煤矿矿井水资源综合利用的实施,减少了矿井水外排量,保护了矿区和周边环境,降低了地面矿井水处理厂的负荷和运行费用;矿井水的井下复用代替地面水源井水,解决了过度开采深层地下水带来的环境问题。