开滦唐山矿A区3号井洗煤水净化工程设计

毕东华

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

开滦唐山矿A区3号井洗煤水净化工程设计

毕东华

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

开滦唐山矿A区3号井洗煤厂污水未经处理直接排入陡河，对陡河及沿岸环境造成严重污染，并且长时间淤积河道就会影响河道行洪。因此，为净化环境并确保河道行洪安全，需对洗煤污水进行净化处理，使排入陡河的水质满足环保要求。

开滦唐山矿；A区3号井；洗煤水；净化

1 工程概况

开滦唐山矿A区3号井排水末端紧邻陡河，上游800m处为陡河胜利桥橡胶坝，3号井排水沟穿公路段为一2孔排水涵洞，洗煤水净化工程沉淀池进口即与排水涵洞出口相接。

由于A区3号井排水沟所排水质为洗煤厂污水，污水主要成分为煤粉，煤粉与水混合沉淀后成为煤泥，如污水不经处理直接排入陡河，将对陡河及沿岸环境造成严重污染，并淤积河道，影响河道行洪。因此，根据环境整治要求及河道行洪需要，需尽快对排水沟污水进行净化处理，使排入陡河的水质满足环保要求。

2 工程地质

工程区位于陡河胜利桥橡胶坝下游800m处，场地地层由河道淤积腐质层及河洪相沉积的粉土、细砂及粉质粘土组成。表层河道淤积腐质层为黑灰色含有机质及煤泥臭味，呈流塑～软塑状态，压缩性极高，施工时必须清除；其下覆土层自上而下为粉土、细砂。粉土层为黄褐色，均匀分布稍密～中密状态，切面粗糙，无光泽反应，韧性低，干强度低，厚度2.9～4.0m，全场区分布，该层地基承载力特征值为150～200kPa。压缩模量为7.5～8.0MPa。 细砂层为暗黄色，颗粒亚圆形中密～密实状态，矿物成分为长石、石英包含角砾，层厚10～12m全场区分布，该层地基承载力特征值200～250kPa，压缩模量12～13MPa。

3 洗煤水净化工程设计

3.1 基本数据

（1）排水沟设计排水流量0.1215m3/s。

（2）排水涵洞出口底高程8.1m，宽5.0m，出口水位8.3m。

（3）陡河设计标准100a一遇，设计流量600m3/s。

（4）工程区陡河河床高程7.0m，堤顶高程13.0m。

（5）污水固体颗粒沉淀时间6h。

3.2 工程布置

洗煤水净化工程主要由配水池、沉淀池、排水渠及穿堤涵洞等组成。根据工程区地形地貌确定如下工程布置。

沉淀池沿陡河老河道布置，进口设排水渠道与排水涵洞出口相接，出口设排水渠道接穿堤涵洞至陡河。沉淀池分两格布置，每格进口端设配水池，保证水流平缓流入，每格沉淀池一侧各设一清淤坡道，并于每侧各设一集水井，并配备潜水泵，以备清淤时排除上清液，集水井与出口排水渠道采用PVC排水管连通，管路设闸阀节制。每格配水池进口各设一节制闸，穿堤涵洞进口端设一防洪闸。沉淀池出口排水渠道近堤坡脚前分为两支，一支为陡河水位较低时自排用；另一支为陡河水位较高时强排用，并分别配备节制闸和潜水泵。沉淀池两侧设有进场坡道，工程区周边设排水沟。

净化工程平面布置见图1。

图1 净化工程平面布置图

3.3 工程设计

3.3.1 结构

沉淀池总净尺寸82m×40m，每格净尺寸16.4m×20m，配水池每格净尺寸3m×20m。沉淀池及配水池均为钢筋混凝土结构，池壁厚0.3m，池底板厚0.4m。沉淀池及配水池顶高程均为8.6m，高出场区地面0.1m，沉淀池底高程为7.0m，配水池底高程为7.6m。 沉淀池设计淤深0.5m，设计水深0.8m，池顶较水位超高0.3m，设计流速0.004m/s，设计沉淀时间6h。沉淀池末端溢流堰顶高程为8.25m，经收缩渐变后与出口排水渠相接。配水池与沉淀池之间隔墙设一排10cm×10cm配水孔，排水孔间距0.6m。 配水池进口节制闸孔口尺寸1m×0.5m，闸底高程8.1m，闸门采用铸铁门，手动螺杆启闭机启闭。

进、出口排水渠道均为钢筋混凝土结构，顶高程均为8.6m，进口底高程为8.1m，出口底高程为7.5m，进口渠道宽2.0m，出口渠道宽1.0m，侧墙及底板厚0.2m。穿堤涵洞为钢筋混凝土结构，断面尺寸1m×1m，顶、底板及侧墙厚均为30cm，进口防洪闸孔口尺寸1m×1m，闸门采用铸铁门，手动螺杆启闭机启闭。排水沟为钢筋混凝土矩形槽，断面尺寸0.5m×0.3m，壁厚0.08m。 清淤坡道为钢筋混凝土矩形槽，宽3.0m，深1.6m，侧墙及底板厚0.3m。

3.3.2 工程计算

（1）沉淀池设计流速

式中 V为设计流速（m/s）；Q为设计流量（m3/s），Q＝0.1215m3/s；A为过水断面积（m2），A＝32m2。

经计算，设计流速为0.004m/s。

（2）沉淀时间式中 T为沉淀时间（h）；L为池长（m），L＝82m；V为设计流速（m/s），V＝0.004（m/s）。

经计算，沉淀时间为6h。

（3）配水池进口流量

式中 Q为流量（m3/s）；σ为淹没系数；m为流量系数；n为孔口数，n＝2；b为孔口宽，b＝1.0m；H0为堰上水头（m），H0＝0.2m。

经计算，配水池进口过闸流量为0.165m3/s。

（4）配水孔流量

式中 Q为流量（m3/s）；σ为淹没系数；μ为流量系数；e为孔口高度（m），e＝0.1m；n为孔口数，n＝66；b为孔口宽，b＝0.1m；H0为孔口底以上水头（m），H0＝0.3m。

经计算，配水孔流量为0.19m3/s。

洗煤水经过配水池及沉淀池后，得到充分沉淀，煤粉颗粒沉淀于池底，符合环保水质要求的净化水通过排水渠及穿堤涵洞排入陡河，确保陡河水免遭污染，取得了显著的社会效益和经济效益。

［1］河北省水利水电勘测设计研究院.开滦唐山矿A区三号井洗煤水环境影响报告［R］.2007.

［2］GB50014—2006，室外排水设计规范［S］.

［3］武汉大学水利水电学院.水力计算手册［K］.北京：中国水利水电出版社，2006.

X703

A

1672-9900（2011）01-0016-02

2010－12－14

毕东华（1971－），男（汉族），河北丰南人，高级工程师，主要从事水工建筑物设计工作，（Tel）13612197071。