生态袋可应用领域为: 生态修复... 2. 露天矿恢复:综合利用矿矸石,...
秦少华++齐秀英
[摘 要]由于受到原始地貌的影响，露天矿设计之初在采场南侧排土排出一个积水坑，由于四处地表积水都汇聚在这个坑里，坑里积水通过地下渗透，已经影响到采场和露天矿边坡稳定情况，对此我们设计了地表积水综合利用系统，对该系统的设计我们本着节约成本的思想，用最简单、最实用、设计成本最低的系统来实现地表积水综合利用，该系统投用之后，实现了地表积水综合利用目的，不仅解决了我矿的积水问题，而且实现了积水再利用，为坑下洒水降尘作业节约了成本。
[关键词]露天矿地表积水综合利用设计
中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0255-02
1. 概述
哈尔乌素露天矿在设计之初，由于受到原始地貌的影响，在采场的南侧排土时排出一个积水坑，积水坑距采场距离不到一公里，哈尔乌素露天矿地表降雨积水及选煤厂冲洗地面卫生产生的杂水都聚集到这个积水坑里，这些水通过地下流到采场，对采煤形成一定的影响，另外地下水和地表水的活动对露天矿边坡的稳定非常不利，尤其在7、8月份汛期，这些水不但对岩石产生静压力和动压力，增加岩石的重量，而且软化岩体降低岩石抗剪强度，因此积水坑内的水是产生滑坡的诱导因素之一。
在采场针对地下水对边坡以及生产工作面采煤的影响，采取了一些治理措施，在煤沟底部挖出一个深井，在用排水沟将工作面的水引导到深井，在深井里安装一台水泵集中抽水。虽然起到一定的作用，但对生产影响太大，经济成本高、安全效益不高，针对以上问题在现场提出提取积水坑内的积水为生产二次利用节约成本确保生产安全。
2. 系统设计
积水坑高度为80米，坡面长为120米，通过水泵抽水直接加到洒水车利，需安装大功率高扬程的水泵提取积水，管路压力大约在8个压以上，对泵及管路的要求很高，成本大约为100万，再加上出水管的成本，大约在200万左右。在现场为了降低成本，经过反复研究决定，采用抽水、蓄水和加水三个流程来完成整个积水利用过程，水泵通过管道将积水抽到积水坑边的水罐内，水罐的出水口管处加装控制阀、闸阀，加水管支架距离积水坑边的高度约为50米，坡面80米，加水车需要加水时，通过远程控制开关打开蝶阀，水罐内的水利用自身重力自然流到加水车内。采用普通水泵扬程100米，流量80m？/h，口径100mm，水泵出水管采用聚乙烯塑料管，蓄水系统采用废旧的柴油罐改造，容量为150m？；为了降低水对管路的压力，将控制阀、闸阀安装在蓄水罐的出口，减小水位高度，出水系统采用普通的低压胶管，口径200mm。整个系统的费用大约为30000元左右。最后用100T水车装到作业现场洒水降尘。系统设计如图所示：
2.1. 水泵的安装
由于积水坑内水非常浑浊，坑底淤泥较多，用潜水泵抽水时被淤泥淹没，无法正常工作，造成堵塞水泵和洒水车。对此我们设计了漂浮式水泵，利用废旧油桶，将4个油桶加固于水泵上方，通过水的浮力作用将油桶漂浮于水面，使水泵漂浮在水中避开淤泥的影响，从而解决了淤泥堵塞水泵的问题，使水泵使用寿命加长，提高了工作效率。加装浮力式水泵架后，在积水池抽出的水比以前要清澈很多，从而减少了洒水车的堵塞率，降低了设备的损坏率，提高了水车的工作率，延长了使用寿命。在浮力式水泵架上加装绳索，可以使水泵在积水坑最佳位置工作，并可以利用绳索将其固定在最佳位置，防止由于外力作用使水泵在积水坑内移动接触岸边或接触到浅处的淤泥。加装绳索另一个优点在于，在漂浮式水泵架上加装绳索后，只需三、四个人就可以站在岸边抓住绳索将水泵拉至最佳位置。设计的漂浮式水泵已获得专利。
2.2. 泵的控制
水泵抽出的水通过管道需加到洒水车内，为提高抽水作业效率，提高抽水作业安全性，以远程遥控为核心，设计出本系统。本系统由抽水电机、控制开关、按钮、接触器、热过载继电器、无线控制等装置组成。
本抽水系统可由两种控制方式构成，即可有手动控制，也可由远程遥控装置控制。
具体工作原理：
手动控制：闭合QS隔离开关，主电路得电，闭合QF1主控制回路断路器，主控制回路得电，按下启动按钮SB3（或SB4）电机启动，按下SB1（或SB2）电机停止。
远程控制：闭合QS隔离开关，主电路得电，闭合QF1主控制回路断路器，主控制回路得电，按QA遥控开关上的启动按钮，电机得电，按QA遥控开关上的停止按钮，电机停止，此套远控系统极大地方便了洒水车司机在加水时对蓄水罐出水的控制，提高了司机的工作效率。
2.3. 蓄水罐的改造
蓄水罐采用废旧油罐进行改造，水通过水管从废旧油罐的顶部的加油口注入，在废旧油罐的侧面底部制作一个出水口.考虑到洒水车容量为90m？，为了保证洒水成可以不间断加水，选取容量为 150m？废旧油罐。由于水泵抽水时无值班人员，为了防止蓄水罐内蓄水过多溢出或洒水车加水过程中蓄水罐缺水无法正常为洒水车加水等情况的发生，在蓄水罐内安装了水位计、水面漂浮控制开关，当蓄水罐内水位低于设计时的最低高度时，水泵自动启动开始进行抽水，当蓄水罐水位高于设计时的最大高度时，水泵自动停止工作；为了防止水面漂浮控制开关发生意外失灵等情况的发生，我们在蓄水罐顶部的灌口处安装限位开关，当水面漂浮控制开关出现故障不动作时，水位达到灌口处时，限位开关会自动切断电源，水泵停止工作，有效的防止蓄水过程中发生溢水问题，提高了蓄水工作的可靠性和安全性。
2.4. 蓄水罐出水控制设计
由于洒水车加水的地方离蓄水罐距离较远，为了加水时洒水车司机方便控制蓄水罐开关，我们在蓄水罐出水口处安装蝶阀，实现远程控制蝶阀的开关来为洒水车加水，提高加水工作效率；另外考虑到蝶阀的远程控制出现故障的时候无法关闭蝶阀情况，在蓄水罐出水处蝶阀的上级安装了闸阀，闸阀正常情况是处于开启状态，一旦蝶阀无法关闭时，人员可以手动关闭闸阀来控制出水管往外流水。
2.5. 加水架设计
移动加水支架由耐磨钢结构支架、可移动滑爬犁式机座、可调节鹤管、液压控制系统、电气控制系统组成。在加水支架底座设计时，考虑到经常拖拽，底座采用MT5500卡车的废旧轮胎加注混凝土制作，底部加装槽钢做成导轨；为了满足不同吨位的洒水车进行加水，加水支架出水口部分采用液压系统来鹤管，鹤管根据洒水车大小通过液压系统来调节出水口到最佳的加水位置；另外，在移设加水支架时，通过液压系统将鹤管收回，和支架合并在一起，使液压缸处于回位状态，有效的保护了液压缸的性能和鹤管，防止加水支架在拖拽的过程中发生断裂等情况。
加水支架流程图如（图3）：
2.6. 进出水管路选取
在水管的选取，经过计算水管的压力，我们选取了适用低价的水管；由于蓄水罐的进水管的水压较大，对此，我们蓄水罐进水管采用采用聚乙烯塑料管；由于蓄水罐的出水压力较小，我们选取普通胶管来作为蓄水罐的出水管，不仅费用低，而且可以满足整个系统的要求。
3. 结论
地表水综合利用系统投用以后，年抽水6.3万吨左右，使全矿洒水降尘成本明显降低；同时也避免了积水坑内积水对露天矿地质的影响，防止因积水软化岩体降低岩石抗剪强度产生滑坡，提高露天生产的安全性。另外，该系统可由抽水司机单独进行抽水作业，通过无线遥控按钮装置随时进行抽水，减少了多工种、多人交叉作业带来的安全隐患，降低了人员配置带来的人力资源成本费用。
参考文献
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作者简介：秦少华（1971），工程师，1993毕业于内蒙古煤炭工业学校，现任职于神华哈尔乌素煤炭分公司露天煤矿供电队队长。
作者简介：齐秀英 ，出生于1972年10月，现年44岁，女，内蒙古鄂尔多斯市人，现在选煤厂担任技术员工作工作。
