研究高礦化度礦井排水綜合利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

馬寅初

(山西中遠(yuǎn)設(shè)計(jì)工程有限公司)

研究高礦化度礦井排水綜合利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

馬寅初

(山西中遠(yuǎn)設(shè)計(jì)工程有限公司)

在對(duì)高礦化度礦井排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮煤炭工業(yè)不同用水水質(zhì)要求的情況，因此應(yīng)當(dāng)采用分質(zhì)處理以及分質(zhì)供水系統(tǒng)。同時(shí)要降低脫鹽水的工作量，做到高礦化度礦井排水綜合利用，另外還要做到濃鹽水的循環(huán)利用，以免對(duì)水資源造成污染。

高礦化度；礦井排水；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、前言

我國(guó)的高礦化度礦井排水主要分布在在西北礦區(qū)。近幾年，礦井的規(guī)模不斷擴(kuò)大，礦井排水量也相應(yīng)增加，但是礦井產(chǎn)生的濃鹽水直接外排，這在一定程度上增加了地表水的含鹽量，容易造成土壤鹽堿化，，同時(shí)我國(guó)西北地區(qū)一些地方嚴(yán)重缺水，而部分礦井正好處在這些缺水地區(qū)，水資源不充分，工業(yè)與農(nóng)業(yè)用水之間矛盾比較突出。而高礦化度礦井排水綜合利用一方面能夠解決礦井的水資源缺乏問(wèn)題，另一方面能夠一定程度上改善周?chē)h(huán)境，因此本文主要是著重分析高礦化度礦井排水綜合利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

二、高礦化度礦井的概況

西北地區(qū)某礦井規(guī)模為12.0Mt/a,并且規(guī)模為12.0Mt/a的選煤廠。該礦井處在嚴(yán)重缺水的西北黃土高原，附近雖然有三條地表河流，但是徑流量比較小，水質(zhì)屬于I I I類(lèi)，,礦化度達(dá)到324～712m g/L,礦區(qū)區(qū)域內(nèi)農(nóng)田分布廣泛。同時(shí)一天里礦井正常涌水量17756m3，礦井排水量并不是固定的，一般情況下開(kāi)采時(shí)間、季節(jié)、周?chē)叵滤韪傻榷紩?huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響。為了保證水源供水的安全，礦井的設(shè)計(jì)必須考慮0.3～0.5折減系數(shù)，如果折減系數(shù)按0.5考慮的時(shí)候，一天中礦井排水安全供水量應(yīng)為8928m3,投入使用后，礦井一天中最高的用水量為8707m3，選煤廠的日用水量與礦井一樣，這些用水量包括了生活生產(chǎn)用水、選煤工藝生產(chǎn)補(bǔ)充水、井下進(jìn)口采煤機(jī)用水、井下生產(chǎn)除塵灑水、井下黃泥灌漿用水等。

三、礦井排水和用水水質(zhì)要求

一般情況下，礦井排水一定要經(jīng)過(guò)處理后才能排到外面，生活用水的供給一定要經(jīng)過(guò)脫鹽處理，部分生產(chǎn)用水以及井下進(jìn)口采煤機(jī)用水同樣也需要經(jīng)過(guò)脫鹽處理。該礦井選煤廠的選媒工藝采用的是重介質(zhì)淺槽洗煤工藝。重介質(zhì)選煤工藝涉及到分選介質(zhì)，一般來(lái)說(shuō)分選介質(zhì)主要有兩種，一種是重液，另一種是懸浮液，通常無(wú)機(jī)鹽水溶液或者有機(jī)溶液都可以作為重液使用，但是重液具有難以回收的缺點(diǎn)，所以并沒(méi)有被應(yīng)用于工業(yè)中。當(dāng)前，主要是采用懸浮液作為分選介質(zhì)，懸浮液是由礦粉與水配制而成的，它可以進(jìn)行回收。

四、高礦化度礦井排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.絮凝沉淀工藝處理

該礦井不同用水點(diǎn)要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一樣，因此礦井排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須遵循分質(zhì)處理和分質(zhì)供水的原則。礦井排水需要采用絮凝沉淀的方式處理，把懸浮物和色度消除掉，直到符合煤炭工業(yè)污染物排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要滿足電廠水源供水的要求。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)絮凝沉淀過(guò)濾后的水質(zhì)含鹽量濃度沒(méi)有多大的改變，含鹽量大約為4560mg/L，濁度小于1N T U，這種含鹽量的水一方面可以用在井下消防防塵沖洗灑水，另一方面也可以用于地面消防及生產(chǎn)系統(tǒng)防塵沖洗用水[5]。

2.脫鹽水工藝處理

生產(chǎn)用水、生活用水以及消防用水需要統(tǒng)一采用脫鹽水處理方法，以達(dá)到用水的標(biāo)準(zhǔn)，一般來(lái)說(shuō)，只要脫鹽水含鹽量小于300m g/L即滿足生活飲用水的要求，采煤機(jī)用水要求的含鹽量同樣是小于300m g/L，這類(lèi)水質(zhì)的指標(biāo)主要是使用在工業(yè)場(chǎng)地地面、井下采煤機(jī)以及掘進(jìn)機(jī)[4]。但是使用脫鹽水處理方法需要的經(jīng)費(fèi)比較高，因?yàn)槊擕}水處理工藝通常采用反滲透技術(shù)，投資的費(fèi)用和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)非常的高。為了減少投資的費(fèi)用和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)，避免對(duì)環(huán)境造成污染，在高礦化度礦井排水系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)盡可能的減少脫鹽水處理工藝的使用次數(shù)。

3.濃鹽水處理

為了減少礦井附近水資源的污染，濃鹽水應(yīng)做到循環(huán)使用。一般來(lái)說(shuō)濃鹽水思維T D S大約為15240m g/L,濁度小于1N T U,并且不含有顆粒物。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的水指標(biāo)不符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，工作人員不能把水直接往外排，如果排到外面，容易造成地表水和地下水污染，并且使礦井附近的土壤嚴(yán)重鹽堿化。目前處理濃鹽水主要有兩種方法：（1）建設(shè)蒸發(fā)池。西北地區(qū)降雨量小于水分蒸發(fā)量，因此可以把濃鹽水排入建設(shè)好的的蒸發(fā)池內(nèi)，通過(guò)自然蒸發(fā)達(dá)到濃縮濃鹽水的目的。但是，通過(guò)蒸發(fā)池處理脫鹽水存在一定的局限性，首先，蒸發(fā)池的占地面積比較廣，通常需要占到幾百畝，最重要的是該礦附近有農(nóng)田，不符合國(guó)家土地政策標(biāo)準(zhǔn)；其次，在施工過(guò)程中涉及到土地防滲問(wèn)題，如果考慮不周全容易造成地下水污染[3]；再次，需要阻止地表徑流流入蒸發(fā)池，否則容易引起蒸發(fā)池太滿而溢出；最后，蒸發(fā)池的投資成本比較大，并且后續(xù)還需要維護(hù)以及運(yùn)行費(fèi)用。（2）濃鹽水綜合利用。一方面井下黃泥灌漿用水可以使用濃鹽水，另一方面選煤工藝生產(chǎn)補(bǔ)充水也可以使用濃鹽水，這樣就能循環(huán)利用濃鹽水，不把濃鹽水向外排，以免造成環(huán)境污染，同時(shí)還能節(jié)約水資源。

五、高礦化度礦井排水的問(wèn)題以及解決措施

1.存在的不足

一般井下黃泥灌漿是用在采空區(qū)防滅火的，如果采空區(qū)比工作面高的情況下，黃泥灌漿的少部分滲透水就會(huì)趁機(jī)滲透到礦井排水中，這樣不僅加大了礦井的排水量，同時(shí)還增加了礦井排水的含鹽濃度。另外，在特殊情況下，礦井及選煤廠的用水量要求比礦井排水量小的時(shí)候，就會(huì)造成絮凝沉淀池出現(xiàn)溢流水的現(xiàn)象，這時(shí)就需要把水往外排，而絮凝沉淀池的水標(biāo)準(zhǔn)不符合農(nóng)田灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)，不能直接往外排，這時(shí)可以采用脫鹽水工藝處理，但是耗費(fèi)的資金比較大，不經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且還會(huì)使?jié)恹}水量增多，容易產(chǎn)生二次污染[2]。

2.解決措施

首先，針對(duì)礦井排水出現(xiàn)的問(wèn)題，在對(duì)礦井排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以采用分質(zhì)供水的系統(tǒng)以及，采用分質(zhì)供水的系統(tǒng)一方面可以減少脫鹽水用水量，另一方面可以使?jié)恹}水總量變少。通過(guò)采用分質(zhì)供水系統(tǒng)的方式，可以減少脫鹽水和濃鹽水的總量，減少礦井附近突然的鹽堿化，減少水資源的污染，起到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的作用；其次，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，同時(shí)也可以采用高濃度的黃泥灌漿技術(shù)，黃泥灌漿技術(shù)的實(shí)施可以使礦井下的濃鹽水滲透總量變少，同樣可以減少突然的鹽堿化，減少環(huán)境污染；再次，相關(guān)人員可以在礦井下的采空區(qū)域設(shè)置小圍堰，通過(guò)這樣的措施就可以防止黃泥濃鹽水的徑流流入礦井，增加礦井排水的濃鹽水總量，并且當(dāng)遇到采空區(qū)比工作面低的情況下，黃泥灌漿用水將不會(huì)流入礦井排水中，而是自動(dòng)滲入到下面的地層中[1]；最后，絮凝沉淀池溢出來(lái)的水可以提供給電廠使用，或者也可以把出水口設(shè)計(jì)在地表水河道中部，這樣就可以使礦井排水稀釋?zhuān)档秃}濃度。

高礦化度礦井排水綜合利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是采用分質(zhì)處理方法以及分質(zhì)供水系統(tǒng)，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)可以滿足煤炭工業(yè)不同用水水質(zhì)要求，同時(shí)又可以循環(huán)利用濃鹽水，降低礦井附近土壤鹽堿化，減少環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)發(fā)展。

[1]李宏偉,魏娟.鄒平銅礦礦井排水綜合處理及銅離子回收技術(shù)研究項(xiàng)目獲山東省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)[J].山東水利.2012,09(01):10-15

[2]黃敬忠.延伸礦井排水能力探析[J].煤礦開(kāi)采.2012,10(12):70-74

[3]姚楓.淺論新疆煤礦礦井排水的處理問(wèn)題[J].新疆環(huán)境保護(hù).2013,03(02):97-102

[4]朱文軍.提高礦井排水系統(tǒng)效率及節(jié)約電能的有效途徑[J].煤炭技術(shù).2013,07(09):24-33

[5]陳晶.大水礦山礦井排水存在的問(wèn)題分析[J].礦業(yè)快報(bào).2014,02(08):89-93

TU7

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1007-6344（2015）10-0124-01

馬寅初，男，1982年4月生，本科學(xué)歷，工程師，山西中遠(yuǎn)設(shè)計(jì)工程有限公司，山西省太原市，030001）