矿区给排水设计研究

刘馥苏

摘 要：给排水系统是矿山企业的基础设施，给排水系统的稳定运行是矿山生产稳定运行的必要条件。本文通过某项目简单介绍了在设计时如何制定给排水系统方案、选定管道参数以及布置管道，从而设计出最佳的给排水系统方案。

关键词：矿区；给排水；设计

1 前言

给排水设计在整个矿山工程设计过程中显示出了其重要的作用。如果设计不合理，不但会影响采选工艺的正常生产，还会对环境造成危害。本文以某矿山设计项目为例，对给排水系统设计做一些探讨。

2 矿区给排水设计

2.1 供水系统

生产用水量：49.7m³/h，其中井下用水量41.6m³/h。

井下生产、消防水源为地表现有3000m³生产、消防高位水池；

井下供水施救系统水源为选厂生活给水管网。

供水施救系统管路与井下生产供水管网共设一套。供水主管路为D133×4.5无缝钢管。避险时在地表采用供水转换装置切断地面生产、消防给水水源，将其转换成生活用水，保证施救时的生活用水水质。避灾硐室内设生活给水管道及集便器，供避险人员使用。

2.2 充填系统

（1）充填倍线

矿山设1座充填站，位于1期副井附近，室内地坪绝对标高99m。-210m~-300m之间矿体赋存于5~30线，走向长约2.6km。

（2）充填工艺

1）充填材料

采用全尾砂或全尾砂添加胶凝材料的胶结充填料对采空区进行充填，胶凝材料采用矿碴微粉和添加剂。

2）料浆组成及浓度

根据采矿方法对充填体强度的要求，充填系统应具备制备3种充填料浆的能力，分别为平均灰砂比1:8、1:10及1:16的胶结充填料浆，充填料浆浓度控制在67%左右。

3）充填方式

根据充填倍线情况，除28勘探线线最远端局部位置充填倍线较大，其余各中段采区充填倍线均<7。根据目前国内多数金属矿山全尾砂充填实践经验，自流输送的充填管道系统充填倍线≤7较为安全，本项目充填系统采用自流输送充填料浆的充填方式，在充填倍线大于7的局部空区可适当降低料浆浓度进行输送。

4）充填料浆制备工艺

采用高浓度全尾砂胶结充填，料浆自流输送和充填泵加压输送相结合的输送工艺，胶凝材料为矿碴微粉和添加剂。选矿厂尾矿输送系统将尾矿浆输送至充填制备站的立式砂仓，尾砂在砂仓中进一步沉降压缩。进行尾砂胶结充填时，经启车时短时间的水造浆后，重量浓度达到67%左右的尾矿浆自流进入搅拌桶内，胶凝材料仓中的矿碴微粉和添加剂经螺旋输送机输送至搅拌桶中，按一定比例与尾砂浆充分搅拌后，制备成重量浓度67%左右的充填料浆，然后通过充填管道输送至充填作业面。

5）充填系统

现有充填站设4套料浆制备系统，每套制备能力为80~120m³/h，其中2套正常使用。根据实际生产数据，充填系统可实现24h连续充填，单套系统充填料浆制备能力2500m³/d。现有充填系统制备能力满足井下充填需求。

6）充填系统控制

充填系统控制主要是针对充填料制备与输送工艺过程中的各项参数实施跟踪监测并进行自动控制。充填站对尾砂、胶凝材料及水的流量与砂浆、料浆浓度进行计量与控制，确保充填料浆质量，保持正常连续生产。对螺旋给料机进行变频控制，可根据生产需要调整灰砂比（1:8~1:16之间任意设定），确保充填体强度满足要求。在井下充填采场设通讯设施，使地表充填站工作人员有效掌握充填采场内作业情况，保证上部充填制备系统与下部采空区充填过程中的联系。

7）充填管路

充填管道沿充填钻孔敷设至井下。现有充填制备站内设4套充填系统，每套系统设2个钻孔，1用1备。根据矿山实际生产情况，充填站东侧的两套制备系统（1号、2号系统）用于井下充填，剩余两套制备系统（3号、4号系统）暂时备用。-165 m水平以上充填主管道利旧使用，-285m采矿中段新增充填管道沿15号通风天井延伸至井下-210 m水平，沿-210m中段巷道敷设至充填作业面。

8）充填管道

充填主管采用D146×12无缝钢管，充填支管及移动充填管采用DN125焊接钢管或DN125高密度聚乙烯管。设置充填支管接口及相应阀门。充填作业前，从各充填支管接口连接充填支管及移动充填管向采空区敷设，然后进行充填作业。

2.3 井下供水和消防系统安全设计

（1）供水水源

井下供水和消防系统水源为地表选厂现有生产、消防高位水池，水池有效容积3000m³，储存地表及井下生产、消防用水，设有消防水不做他用的技术措施，水池补水为沉淀后井下排水。

（2）供水设施

1）井下供水设施

井下生产、消防给水系统合并，为常高压供水系统系统，用水取自地表现有3000m3生产、消防高位水池。井下生产、消防用水管道采用1条D133×4.5无缝钢管，沿三期副井敷设至井下。

2）地表工业场地供水设施

室外消防给水系统：地表生产及室外消防给水系统合一，采用常高压供水，均利用现有设施。生产及室外消防给水取自现有3000m³生产、消防高位水池。厂区生产、消防给水管网为枝状，主管采用DN150球墨铸铁给水管。室外消火栓为地下式，采用SA100/65型，沿道路一侧间距100m左右设置一个。

室内消防给水系统：主井井塔楼为现有建筑，室内消防给水采用临时高压供水，顶层设有12m³高位消防水箱。室内消防给水管网为环状，接自消防泵站出水管道，采用双路供水，干管管径DN100，采用热浸锌镀锌钢管。厂区现有1座消防泵站，内设消防泵组，消防水量Q=20L/s，压力P=1MPa。消防水池有效容积230m³。现有室内消防设施满足消防要求，利旧使用。

（3）灭火器材配置

灭火器设置在位置明显和便于取用的地点且不影响安全疏散。

1）灭火器设置稳固，其铭牌必须朝外。手提式灭火器设置在挂钩、托架上或灭火器箱内，其顶部离地面高度小于1.50m；底部离地面高度不小于0.08m。灭火箱上不得被遮挡或上锁。

2）灭火器箱体正面或者灭火器设置点附近的墙面上，设有指示灭火器位置的发光标识；有视线障碍的灭火器配置点，在其醒目部位设置指示灭火器位置的发光标识。

3）灭火器设置在干燥无蚀性的地点，地点符合其使用温度范围。

4）一个计算单元内配置灭火器的数量不少于2具。每个设置点的灭火器数量不多于5具。

（4）供水施救系统

按照《金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范》AQ2035-2011的要求，井下设置供水施救系统。该系统在矿山发生灾变期间为井下提供生活饮用水，包括水源、过滤装置、供水管路、三通及阀门等。井下供水施救系统水源为采场生活给水管网，水质符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中的规定。

3结语

给排水系统是矿山企业的基础设施，给排水系统的稳定运行是矿山生产稳定运行的必要条件。合理的方案不仅能够提升给排水系统的有效性与可持续性，还对矿山环保、安全等工作都会产生重要影响。因此设计合理、经济的给排水系统，对于建设绿色、节能矿山有着重要意义。

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作者简介：刘馥苏（1990.03--），  性别：女，民族：汉， 籍贯：吉林省松原市，学历：研究生，毕业于西安建筑科技大学，现有职称：中级工程师，研究方向：给排水。