一种向上填充采矿的矿井废水处理方法及系统

摘要

本发明公开了一种向上填充采矿的矿井废水处理方法及系统，包括集中运输机构、上下泄流机构和水平导流机构，集中运输机构包括沿脉水渠（3）和穿脉水渠（4），两者位于采区下方相互连通；上下泄流机构包括主泄水孔（5）和干线泄水孔（12），主泄水孔（5）连通回采巷道（1）与沿脉水渠（3），干线泄水孔（12）连通采准巷道（2）与穿脉水渠（4）；水平导流机构包括泄水箱（8）、滤水挡墙（9）和水泵（10），泄水箱（8）置于回采巷道（1）中与主泄水孔（5）连通，水泵（10）入水口置于回采巷道（1）下部的滤水挡墙（9）中，出水口置于干线水渠（11）中。本发明处理能力强，效率高，耗能小，适于向上填充采矿的矿井废水处理。

说明书

技术领域

本发明属于矿业工程基建技术领域，具体涉及一种结构简单，实施简便，施工成本低廉，处理效率高，适于向上充填采矿的矿井废水处理方法及系统。

背景技术

采矿工程是我国现代工业发展的重要基础产业工程，随着国民经济的快速发展，采矿业的规模也很大程度上得到进一步拓展。在矿井开采过程中，各种来源流入矿井的水，或流经矿井排水系统的水称之为矿井水。矿井水主要来自大气降水、地表水、含水层水、断层水和老空积水，在使用水沙充填法、水力采矿法开采的矿井中，矿井水还包括涌入矿井的一些其他废水。通常，这些矿井水量为采掘量的数倍甚至数十倍。一方面，矿井水有可能会造成巷道积水、空气的湿度增高、顶底板淋水破碎冒落，这将容易引起工伤事故的发生；另一方面，根据地质条件的不同，矿井水可能呈碱性或酸性，对各种金属设备具有较强腐蚀作用，大大缩短了设备的使用寿命。由此，矿井废水处理在矿石生产中占有重要地位。矿井一旦发生突水，如果防水措施做不到位，轻则会淹没采掘工作面，重则将会淹没矿井，严重威胁井下工人的生命安全，国家、企业的财产也将蒙受重大损失。对于采用分层充填采矿的矿区，现有处理系统的主要工作过程是通过水沟自流或水泵抽水的方式，将各回采进路、回采巷道、各采区产生的水集中起来，流经运输水平渠道，最后自流进入中央水仓中集中处理。然而，对于回采巷道较长的矿区，为节省工程量、缩短基建时间，一般都采用斜下向布置的分层充填采矿结构，该结构中的废水处理方式必须分区域和区段进行排水，此时现有的废水处理系统中的水沟自流与水泵结合排水的方式无法达到高效处理的要求，且处理时间长、效果不理想。为此，研制开发一种结构简单，实施简便，处理能力强，效率高，且适合向上充填采矿的矿井废水处理方法及系统是解决这一问题的关键。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种实施简便，消耗能量少，处理效率高，适于向上填充采矿的矿井废水处理方法；第二目的在于提供实现第一目的的矿井废水处理系统。

本发明第一目的这样实现的，涉及形成采矿工作面及为其服务的回采巷道和为了准备采矿而开掘的采准巷道，包括以下步骤：步骤1，将矿区各个部位的水引流到回采巷道中的泄水箱、滤水挡墙内或采准巷道中的干线水渠内；步骤2，在矿区底部设置沿脉水渠和穿脉水渠，两者分别置于回采巷道和采准巷道下方，在回采巷道和沿脉水渠中间设置主泄水孔将两者连通，在采准巷道的干线水渠和穿脉水渠中间设置干线泄水孔将两者连通；步骤3，泄水箱通过波纹管与主泄水孔连通，滤水挡墙通过水泵与干线水渠连通，泄水箱中的水通过主泄水孔进入沿脉水渠，滤水挡墙中的水通过水泵进入干线泄水孔再进入穿脉水渠；步骤4，沿脉水渠和穿脉水渠相互连通，其中的水通过穿脉水渠排出矿区。

本发明第二目的这样实现的，包括集中运输机构、上下泄流机构和水平导流机构，所述的集中运输机构置于采区下方，包括沿脉水渠和穿脉水渠，沿脉水渠位于回采巷道下方，穿脉水渠位于采准巷道下方，沿脉水渠和穿脉水渠相互连通；所述的上下泄流机构包括主泄水孔，主泄水孔置于回采巷道与沿脉水渠之间将两者连通，主泄水孔的上部和下部设置套管；所述的水平导流机构包括泄水箱、滤水挡墙和水泵，泄水箱置于回采巷道中与主泄水孔上的套管连通，滤水挡墙置于回采巷道下部，水泵入水口置于滤水挡墙中，所述的水平导流机构还包括干线水渠，干线水渠置于采准巷道中，所述的上下泄流机构还包括干线泄水孔，干线泄水孔置于干线水渠与穿脉水渠之间将两者连通，所述的泄水箱通过波纹管与所述的套管连通，所述的水泵出水口置于干线水渠中。

本发明采用对采区中的水进行主动导流与被动抽取结合的方式，设计了多个排水通道，既增强了矿井水的处理效率，又降低了处理系统的能量消耗，分层排水的特征又使其向上填充的过程中，可以二次利用下层的通道，进一步增强矿井水的处理效率。本发明首先构建了两个基本的排水通道，一为泄水箱到波纹管到泄水孔再到集中运输机构，二为挡水墙到水泵到干线泄水孔再到集中排水机构，这两个基本排水通道相互配合和补充，能够将各个部位的矿井水充分排出并提高处理效率，其次，泄水箱上的波纹管可根据回采巷道的长度按需铺设，使其系统能够适应不同长度回采巷道的废水处理需求，最后，采用泄水孔与套管配合的方式，套管可向上扩展，使得系统可适应不同分层高度的废水处理需求。本发明不仅结构简单，实施简便，处理效率高，耗能小，并且能够满足不同回采巷道长度，不同采区分层高度的废水处理需求，因而具有良好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图； 

图中：1-回采巷道，2-采准巷道，3-沿脉水渠，4-穿脉水渠，5-主泄水孔，6-套管，7-波纹管，8-泄水箱，9-滤水挡墙，10-水泵，11-干线水渠，12-干线泄水孔，13-泄水井。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明保护范围。

如图1所示，本发明第一目的实现一种矿井废水处理方法，涉及形成采矿工作面及为其服务的回采巷道1和为了准备采矿而开掘的采准巷道2，包括以下步骤：步骤1，将矿区各个部位的水引流到回采巷道1中的泄水箱8、滤水挡墙9内或采准巷道2中的干线水渠11内；步骤2，在矿区底部设置沿脉水渠3和穿脉水渠4，两者分别置于回采巷道1和采准巷道2下方，在回采巷道1和沿脉水渠3中间设置主泄水孔5将两者连通，在采准巷道2的干线水渠11和穿脉水渠4中间设置干线泄水孔12将两者连通；步骤3，泄水箱8通过波纹管7与主泄水孔5连通，滤水挡墙9通过水泵10与干线水渠11连通，泄水箱8中的水通过主泄水孔5进入沿脉水渠3，滤水挡墙9中的水通过水泵10进入干线泄水孔12再进入穿脉水渠4；步骤4，沿脉水渠3和穿脉水渠4相互连通，其中的水通过穿脉水渠4排出矿区。

所述的步骤1中，在泄水箱8上方设置泄水井13，泄水井13竖置连通不同分层的回采巷道1，泄水井13将上层的水排入下层的泄水箱8中。

所述的步骤1中，在泄水箱8中的设置增压装置，处理废水时打开增压装置。

本发明第二目的实现第一目的的一种矿井废水处理系统，包括集中运输机构、上下泄流机构和水平导流机构，所述的集中运输机构置于采区下方，包括沿脉水渠3和穿脉水渠4，沿脉水渠3位于回采巷道1下方，穿脉水渠4位于采准巷道2下方，沿脉水渠3和穿脉水渠4相互连通；所述的上下泄流机构包括主泄水孔5，主泄水孔5置于回采巷道1与沿脉水渠3之间将两者连通，主泄水孔5的上部和下部设置套管6；所述的水平导流机构包括泄水箱8、滤水挡墙9和水泵10，泄水箱8置于回采巷道1中与主泄水孔5上的套管6连通，滤水挡墙9置于回采巷道1下部，水泵10入水口置于滤水挡墙9中，所述的水平导流机构还包括干线水渠11，干线水渠11置于采准巷道2中，所述的上下泄流机构还包括干线泄水孔12，干线泄水孔12置于干线水渠11与穿脉水渠4之间将两者连通，所述的泄水箱8通过波纹管7与所述的套管6连通，所述的水泵10出水口置于干线水渠11中。

所述的上下泄流机构还包括泄水井13，泄水井13竖置于不同分层回采巷道1之间，下部与泄水箱8连通。

所述的主泄水孔5和干线泄水孔12的上下口设置护壁套管。

所述的套管上设置一个以上的通气孔，套管上端位置超过该层填充标高并封闭上端端口。

所述的泄水箱8为立式泄水箱。

所述的泄水箱8中设置增压装置。

所述的集中运输机构中的沿脉水渠3和穿脉水渠4呈5至10度角倾斜设置。

本发明的工作原理：本发明采用对采区中的水进行主动导流与被动抽取结合的方式，设计了多个排水通道，既增强了矿井废水的处理效率，又降低了系统的能量消耗；泄水箱8上的波纹管7和水泵10的抽放水管可根据回采巷道1的长度按需铺设，使系统能够适应不同长度回采巷道1的废水处理需求；采用主泄水孔5与套管6配合的方式，套管6可向上扩展，使得系统可适应不同分层高度的废水处理需求，另外泄水井13的存在也能方便的将上层的水排放到下层，通过下层通道将水排出。

本发明的工作过程：首先，上层回采巷道1中的水可通过泄水井13自流到下层回采巷道1中，其次，最下层的回采巷道1的水通过水平导流机构中的泄水箱8或水泵10送到上下泄流机构的主泄水孔5或干线泄水孔12中，再次，上下泄流机构中的水排放到集中运输机构中的沿脉水渠3或穿脉水渠4中，最后，集中运输机构将水统一排出。