水倉是煤礦井下必不可少的安全設施之一，其主要作用是存集井下各處涌水，對礦井水 可起存放緩沖作用，可提高礦井水害防治能力，能夠保證煤礦安全生產(chǎn)。礦井涌水中攜帶大量以煤、巖顆粒為主的固體懸浮物，水中懸浮物逐漸在水倉底部淤積，減小了水倉的有效容積，形成安全隱患。為保障礦井生產(chǎn)安全，井底水倉淤泥必須定期進行清理，水倉清淤工作存在安全風險大、作業(yè)環(huán)境差、勞動強度大、耗費時間長、機械故障多、設備損壞率高等問題。同時由于礦井水中懸浮物濃度較大，排水過程中對主排水泵葉輪造成較大磨損，排水泵維修周期縮短，維修費用增加，單位排水電耗增加。
“水倉防淤積系統(tǒng)”利用多級磁分離技術，在污水進入水倉前進行凈化處理，變“礦井水倉被動清淤”為“主動預防積淤”，有效地解決了水倉淤積的難題。
項目首次在井下應用多級磁分離技術對礦井水進行處理，2018 年 2 月份通過專家項目鑒定。系統(tǒng)主要應用在礦井采區(qū)水倉、中央水倉等容易造成淤積的場所。為保證礦井安全生產(chǎn)，系統(tǒng)采用冗余設計，當防淤積系統(tǒng)出現(xiàn)故障或維修維護時，礦井水臨時通過備用通道流入水倉。
一、多級磁分離技術處理礦井水優(yōu)點
多級磁分離技術是針對含有金屬微粒、磁化顆粒等導磁性污染物的污染水體的處理技術，通過投加混凝劑、助凝劑使污染物形成磁性絮團，利用污染物的導磁性物理特性，借助多級磁分離設備將磁性絮團快速吸附分離，達到水質(zhì)凈化的目的，技術優(yōu)點如下：
（一）采用永磁磁鋼，構(gòu)造分離磁場，技術穩(wěn)定成熟
（二）多級磁分離處理時間短，占地面積小
聚磁組合磁盤表面產(chǎn)生的磁力能快速地捕捉到微磁性絮團，從而可以采用一體化、短流程的設備集成，使水處理凈化過程的時間縮短，大大優(yōu)于傳統(tǒng)的沉淀法。與傳統(tǒng)處理方法相比，設備分離時間短，相應的設備占地僅為傳統(tǒng)工藝的 30%。
（三）與傳統(tǒng)工藝比運行成本低
多級磁分離依靠強磁力進行吸附和分離，不需要大量的藥劑使水體中的懸浮物形成大的絮團，而僅需微絮凝。與常規(guī)的混凝沉降系統(tǒng)比較，節(jié)約水處理藥劑使用量，節(jié)省藥劑費用，同時設備總裝機功率低，電耗少，設備運行穩(wěn)定使用壽命長，維修費用低，綜合運行成本為傳統(tǒng)工藝的 1/2。
（四）出渣污泥濃度高
多級磁分離污泥含泥量大于 70000mg/L，含水率小于 93%（普通沉淀污泥含水率為98%-99%），可不經(jīng)過濃縮直接進入脫水設備，節(jié)省污泥濃縮池占地和污泥脫水設備選型時的大小。
二、項目簡介
煤礦井下水倉防淤積系統(tǒng)采用“三級顆粒濃縮去除+污泥脫水處理”實施方案，煤泥處理分為大顆粒去除、中小顆粒去除、細微顆粒去除和污泥脫水處理四個步驟，將礦井水中的煤泥去除并脫水處理，提前將礦井水中的懸浮物分離、濃縮、脫水、機械外運處理，實現(xiàn)水倉防淤積。
（一）大顆粒篩分去除
系統(tǒng)在水溝前端設計、安裝滾筒篩，去除礦井水中所含的大顆粒，滾筒篩現(xiàn)場照片如圖1所示。
（二）中小顆粒重力自然沉淀+泵送去除
根據(jù)礦井水中不同懸浮顆粒的沉降特性和規(guī)律，合理設計沉淀池尺寸，改變過流面積，降低水流速度，利用重力實現(xiàn)自然沉淀，并通過預設的污泥泵將沉淀物排入煤泥集中池。沉淀池一座分四格，根據(jù)礦井涌水量、水流速度設計沉淀池尺寸如下： 預沉池結(jié)構(gòu)布置示意圖如圖 2 所示。
（三）細微顆粒多級磁分離
細微顆粒多級磁分離工藝中集中了藥劑投加、磁絮凝反應、磁盤分離、磁種循環(huán)、污泥處理等工藝環(huán)節(jié)，經(jīng)過過濾、沉淀處理的水首先進入磁絮凝反應系統(tǒng)，投加磁種和混凝劑（PAC、PAM）后在反應池內(nèi)充分混合，使懸浮物在較短時間內(nèi)形成以磁種為載體的絮團，經(jīng)過絮凝反應之后的水自流進入磁盤分離系統(tǒng)，多級磁分離機通過磁盤吸附分離，使出水水質(zhì)達到設計出水指標，處理后的清水自流進入中央水倉；由多級磁分離機吸附分離出的煤泥經(jīng)卸渣裝置刮下后進入磁體循環(huán)系統(tǒng)，由磁鼓對磁種進行回收后循環(huán)使用，回收磁種后的煤泥經(jīng)煤泥中轉(zhuǎn)池收集后再用污泥泵輸送至煤泥處理系統(tǒng)進行脫水處理。
（四）煤泥脫水
水倉防淤積系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié)都產(chǎn)生大量的煤泥，其中第一級經(jīng)滾筒篩過濾產(chǎn)生的煤泥直接裝車外運；第二級經(jīng)沉淀產(chǎn)生的煤泥由污泥泵抽排進入煤泥集中池；第三級經(jīng)超磁分離機分離出的煤泥先進入煤泥中轉(zhuǎn)池，積累一定量后由污泥泵抽排進入煤泥集中池。煤泥集中池內(nèi)的煤泥經(jīng)料位計檢測，積累到一定程度后由污泥泵抽排進入污泥脫水設備進行脫水處理，脫水處理后的低含水煤泥裝車外運。煤泥脫水現(xiàn)場照片如圖 3。
（五）電氣控制系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng)主要包括防爆配電柜、防爆控制箱、檢測用傳感器等電氣單元。防爆控制箱以西門子 PLC 作為控制主機，實現(xiàn)現(xiàn)場設備的自動、手動控制功能。
（六）處理效果
經(jīng)大顆粒去除、預沉淀、絮凝反應后的礦井水成絮團進入多級磁分離機，經(jīng)多級磁分離機去除其中的細微顆粒物絮團，清水直接進入中央水倉，絮凝反應及多級磁分離處理效果見圖4，5，6。
（七）主要技術指標
達到的目標及主要技術指標：
（1）出水指標： SS≤20mg/L；PH：6~9
（2）處理水量：200—600m3/h
（3）水倉清淤時間的間隔大于 5 年
（八）效益分析
1）社會效益
項目實施完成后，社會效益主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
①可提前將礦井水中的懸浮物分離、濃縮、脫水、機械外運處理，實現(xiàn)水倉防淤積功能，把礦井水倉被動清淤變?yōu)橹鲃宇A防積淤，減少水倉煤泥淤積風險；從根本上解決傳統(tǒng)水倉清淤工作中存在的安全風險大、作業(yè)環(huán)境差、勞動強度大、耗費時間長等問題。
②可增加井底水倉的有效容積，提高了礦井水害防治能力，保證了煤礦安全生產(chǎn)。
③減小流體狀煤泥外運過程中對沿途環(huán)境的二次污染。
④減少了顆粒污染物的排放量，最大限度的減少煤泥的外排，減少對水系及周圍環(huán)境的污染，對礦區(qū)實現(xiàn)節(jié)能減排目標起到積極的作用。
2）經(jīng)濟效益
項目實施完成后，直接經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
①項目完成后，水倉不存在煤泥淤積現(xiàn)象，可以最大程度實現(xiàn)“避峰填谷”排水，節(jié)約礦井排水電費。
②減少水倉清淤費用。礦井水倉清淤難度大，耗時長，耗費大量的人力、物力，項目完成后，可以保證 5~7 年水倉不清淤，節(jié)約大量水倉清淤人工費、材料費。
③降低主排水泵維護費用。項目實施后，主排水泵排水由污水變成清水，可以減少主排水泵磨損，減少主排水泵的維修維護費用。
三、推廣應用
