水平衡测试在煤矿生产用水管理中的作用

高维强 韩向栋

（1.兖州煤业股份有限公司济南煤炭科技研究院分公司，山东 济南 250031；2.兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿，山东 济宁 273500）

1 水平衡测试

企业水平衡测试是指对用水单元和用水系统的水量进行系统的测试、统计、分析得出水量平衡关系的过程，各用水单元或系统的输入水量之和应等于输出水量之和。水平衡测试工作通过现场读表与实测相结合的方式进行。水平衡测试对一个单位的取水、用水管理具有有效的指导作用。

煤炭企业是耗水大户，在煤炭开采、洗选等生产活动中都要消耗大量水资源，为了减少企业生产耗水，要求煤炭企业在生产过程中要从管理和技术方面减少水资源的浪费，提高企业生产用水的重复利用率。本文以兖矿集团兴隆庄煤矿为研究对象，对该煤矿生产企业的水平衡进行了测试研究。

2 水平衡测试方案的制定

兖矿集团兴隆庄煤矿系国家“六五”重点建设项目，是中国自行设计和建造的第一座设计年产300万t的大型现代化矿井，位于山东省济宁市，井田面积54km2，地质储量7.8亿t，可采储量3.8亿t。

2.1 测试边界及单元划分

企业水平衡测试的水源包括常规水源和非常规水源。一般情况下，煤矿企业的常规水源为水源井取水，非常规水源为矿井生产疏干排水，即矿井水。煤矿企业水平衡测试的边界划定为企业供水管网所涉及的范围，即上自企业自备水源井的取水计量点和矿井水排水出口计量点，下至生活污水处理站的排水出口、外供水计量点。水平衡测试边界的划定原则如图1所示。

图1 水平衡测试边界的划定原则图

测试边界确定后，对整个测试进行单元划分，测试单元划分按照质量优先、尽量细化的原则。煤矿生产用水分为主要生产用水、辅助生产用水和附属生产用水。主要生产用水有井下生产用水和洗煤厂生产用水，井下生产用水主要用于井下采掘工作面洒水降尘、井下巷道降尘、井下喷浆、注浆等，主要以矿井水净化水为主；洗煤厂生产用水主要以循环水、串联水等洗煤工艺用水为主，洗煤厂生产过程中会产生大量的耗水，因此生产过程中要不断进行补水，洗煤厂生产补水多以矿井水为主。煤矿辅助生产用水主要是指地面生产单位及设备设施中的机厂、压风机、通风机等与煤炭开采直接相关的用水。附属生产用水主要是指地面工业广场上各区队及行政办公楼、职工食堂、职工浴室、医院、单身公寓等用水。生产用水性质确定了水平衡测试的单元划分。

兴隆庄煤矿水平衡测试体系及单元划分如图2所示。

图2 兴隆庄煤矿水平衡体系示意图

2.2 测试周期确定

煤矿井下生产用水主要包括采煤降尘、掘进防尘喷洒、防火注浆、锚固喷浆、大巷防尘喷洒、设备冷却等。其中采煤、掘进生产每天分作业班和检修班，采煤、掘进生产周期确定为1d；在工作面推进、接续生产过程中，要对有害气体进行探测，当有害气体含量超标时，需要对采空区进行注浆作业，防火注浆用水随机性较大，无固定周期，在确定水平衡测试周期时，不考虑该用水周期；锚固喷浆用水、大巷防尘喷洒用水、皮带电机冷却用水属于矿井安全生产常规用水，其用水周期确定为1d；在井下生产过程中经常遇到各种断层，小断层对工作面推进速度影响有限，遇到较大断层时，根据断层推进速度计算，其推进周期一般为3～7d。综合考虑到井下生产各类用水的特点，井下生产用水周期确定为7d。地面生产中，洗煤厂生产用水状况比较稳定，水平衡测试周期确定为1d；地面附属生产用水考虑到节假日等情况，周期以一个星期为准，确定为7d。综合考虑煤矿各用水单元的用水特点和用水周期，煤矿水平衡测试周期为7d。

3 水平衡测试工作的开展

在对煤矿生产用水进行分析后，就可以开展水平衡测试的具体工作，水平衡测试主要进行如下方面的工作：

3.1 测试组织

成立专门的水平衡测试领导小组和工作组。水平衡测试工作涉及到企业正常供水、各单位生产用水、矿井水水处理重复利用等环节，工作过程中要对所有煤矿生产单位的用水管理进行统计、调查。为推进水平衡测试工作的有序进行，需要成立以煤矿用水主管领导为首的、各部门人员参与的测试领导小组，协调水平衡测试工作开展过程中各单位的工作关系。

3.2 现场调查

核实企业《计量水表配备网络图》、《煤矿给排水管路图》等，全面排查矿井取水、用水设备设施，初步调查管道、设备设施漏水情况，核对一级、二级、三级水表数量、安装地点、完好率等，对现场调查中发现的问题进行整理并提出整改建议。

3.3 测试工作开展

目前比较常用的水平衡测试方法有三种：一次平衡法、逐级平衡法和综合平衡法。鉴于煤矿生产用水比较复杂、涉及面广、用水单位和用水点多、生产用水不均衡等特点，使用一次平衡法比较困难，故应当使用逐级平衡和综合平衡相结合的方法进行测试。

水平衡测试工作正式开展时，首先要测定管网漏失率。根据煤矿生产的特点，管网漏失率可采用分时、划片、夜间测试等方法进行综合测定。漏失率测定后，就可进一步开展全矿水平衡测试工作。

水平衡测试通过读表、实测、调查走访、查对历史数据等多种方式对煤矿取水、各用水单元用水等进行测试。

根据确定的测试周期，对煤矿进行3次完整的水平衡测试，每次测试进行7d。

4 测试结果及分析

兖矿集团有限责任公司内部组织多家企业定期开展了水平衡测试工作。通过测试，在生产用水方面给企业带来的直接经济效益有：

（1）鲍店煤矿洗浴用水。在测试前，每天耗水超过2500m3，测试后，通过横向对比，找出了洗浴用水管理中的不足。根据水平衡测试报告的建议进行整改，目前，洗浴用水约1000m3/d。每天节约用水1500m3左右，节约费用约3000元/d，年节约取水用水费用100多万元。

（2）南屯电厂生产用水。在测试中发现其中一水源井通过供水环网倒灌，倒灌水量约40m3/h，合计约1000m3/d。经测试整改后，节约费用约2000元/d，年节约取水用水费用70多万元。

5 结语

通过对兖矿集团兴隆庄煤矿水平衡测试工作的开展，摸清了企业用水现状，找出了该煤矿用水管理制度中的不足，合理评估了企业用水水平，找出了企业各主要用水环节的节水潜力，对企业节水用水措施提出了合理化的建议，节约了水资源，为企业生产带来良好的经济效益和社会效益。