煤礦礦井水的綜合利用研究

摘 要：經濟的發(fā)展帶動各項產業(yè)的蓬勃興盛，工業(yè)大量用水與生活用水使得我國水資源匱乏問題日益突出。對于煤礦企業(yè)來說，一方面飽受缺水的困擾，另一方面在廢水利用方面又做得不夠到位。因此探討煤礦礦井水的綜合利用具有現(xiàn)實必要性。文章主要針對煤礦礦井水的綜合利用進行研究分析。

關鍵詞：煤礦礦井；井水利用；綜合利用；研究分析

作為煤炭生產大國，我國的傳統(tǒng)煤炭開采方式依然以井工開采為主，該開采方式必須借助大量的礦井涌水排放保證井下作業(yè)的安全，大量排放的礦井涌水一方面作為地質災害嚴重威脅我國礦井安全生產，另一方面又引發(fā)周圍水資源的污染與破壞，嚴重威脅當?shù)厝嗣竦慕】?。因此做好煤礦礦井水的綜合利用被提上議題。其中對礦井水進行綜合治理與利用成為議題探討的主要方向，通過綜合利用礦井水可以緩解礦區(qū)缺水的緊急現(xiàn)狀，同時實現(xiàn)社會環(huán)境、經濟效益及生態(tài)效益三者的有效統(tǒng)一。

1 我國煤礦礦井水的主要來源及對應特征分析

不同的含煤地層形成原因不同，煤礦礦井水的來源也不盡相同，但從總體上來說，含煤地層一般在地下的含水層之上，在采煤作業(yè)的過程中，為最大限度保證煤礦井下的安全作業(yè)與生產，必須進行大量礦井涌水排放，在煤礦開拓及采煤的雙重作用下，礦井水中含量大量的煤粉物質及巖石類粉塵，這些懸浮型的雜質及微生物顏色一般呈現(xiàn)灰黑色，在開采高硫煤層的礦井水時，在硫鐵礦等含硫化合物的氧化作用下，礦井水呈現(xiàn)出一定的酸堿性，并含有一定的鐵和重金屬離子，這些物質都是污染性質較強的污染物質。此外，在礦井水中還含有相當高的鹽分，甚至包括含有氟的污染物，部分物質帶有一定的放射性危害。

2 我國煤礦礦井水綜合利用三大效益分析

我國煤礦開展礦井水綜合治理與應用在滿足煤礦企業(yè)用水需求的同時也實現(xiàn)了社會效益、經濟效益及生態(tài)效益的三者統(tǒng)一。首先在生態(tài)效益方面，我國煤炭資源豐富，大面積的煤炭開采使得我國生態(tài)環(huán)境受到不同程度的破壞，嚴重者威脅當?shù)厝嗣竦慕】?，原有的生態(tài)平衡被打破，而水資源相對不足加上水質的污染使得我國用水矛盾日益突出。通過對礦井水資源的治理與綜合利用可以有效解決我國環(huán)境污染問題，一方面使得礦井水中的懸浮污染物大面積減少并達到國家排放標準，可以有效降低周圍地區(qū)水體環(huán)境的污染程度。另一方面對煤礦礦進水進行治理可以減少硫化物質的排放，將污染物的排放總量降低到最小限度，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護。社會效益方面，對煤礦礦井水進行處理后可以滿足生產與生活的用水需求，有效地減少了地下水的開采使用，是對地下水資源的有效節(jié)約。我國大多數(shù)煤礦企業(yè)屬于缺水區(qū)，其受水資源匱乏的制約比較明顯，通過對礦井水進行治理及綜合利用可以解決過度開采地下水引發(fā)的環(huán)境問題，實現(xiàn)地下水與地表水的生態(tài)均衡，有效緩解用水壓力，避免用水導致的糾紛矛盾，帶動當?shù)氐漠a業(yè)發(fā)展，促進當?shù)厝罕娚畹母纳?。對于煤礦企業(yè)來說可以在減少矛盾的同時切實保證煤礦企業(yè)的正常生產與經營，帶動煤礦企業(yè)綜合效益的提升，從而實現(xiàn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，產生良好的社會效益。經濟效益方面更為明顯。通過對煤礦礦井水的綜合治理，可以從兩方面實現(xiàn)經濟效益的帶動。其一可以實現(xiàn)煤礦礦井水的最大限度利用滿足礦區(qū)的生產與生活用水，這在一定程度上可以降低煤礦企業(yè)的用水成本，減少不必要的用水開支，從而實現(xiàn)經濟效益的提升，也可以很好地提升企業(yè)的競爭力。其二因為礦井水的綜合治理與應用，我國煤礦企業(yè)每年排放的污水總量減少，對周圍環(huán)境的消極影響也逐漸降低，向國家繳納的排污費用也同步減少，使得礦區(qū)生產成本大為降低。上述兩方面切實實現(xiàn)了煤礦企業(yè)經濟效益的獲取。

3 我國煤礦礦井水的常見處理方法分析

3.1 潔凈礦井水的有效處理

潔凈礦井水顧名思義就是沒有受到污染的地下水資源，其可以直接用于生活與生產，通過對煤礦各含水層進行數(shù)次細致嚴謹?shù)牟蓸臃治稣{研，采取井下清污分流的方式將潔凈的礦井水從專門鋪設的管道中引流出來，對于煤礦礦井水的處理來說，該方式是最簡單最經濟的水源利用方式。因此潔凈礦井水的處理難度是所有礦井水分類中處理難度最小的。

3.2 含懸浮物質的礦井水處理

對于礦井水來說，含有懸浮物質的礦井水所占的比例最大，也是分布較為廣泛的礦井水類型。通過調查分析我們不難看出大多數(shù)的礦井排水都屬于這種類型，懸浮型的礦井水含有大量的懸浮物質，其形成原因主要是地下水在開采的過程中受開采影響帶入煤塵及巖石粉末，懸浮型煤礦礦井水除了含有懸浮物質外，還帶有大量的細菌，除去懸浮物質與細菌，其基本符合生活飲用水的安全使用標準，因此做好懸浮型礦井水的處理必須做好懸浮物質與細菌的處理，一般來說該類型礦井水下倉初沉后排放至地面，借助常規(guī)水的處理工藝，就可以得到合乎標準的生活與生產用水，處理難度也相對簡單。

3.3 高度礦物化的礦井水處理

這類礦井水也叫含鹽礦井水，是因為其含有大量的鹽類物質，其中氯離子、鎂離子、鈉離子等礦物質豐富，該類型的礦井水一般呈現(xiàn)中性后者偏堿性，常常帶有苦澀的味道，這類礦井水因為含有大量的鹽分，因此不能直接用于生活飲用。在對該類型礦井水處理時需要先進行混凝處理，主要是進行脫鹽，現(xiàn)實生活中脫鹽的方式比較多，最常見的有離子交換法、反滲透法、電滲析法及蒸餾法，其中我國在處理高度礦物化礦井水時傾向于選用電滲析法，因為其技術比較成熟而且操作簡單，經濟性比較強。我國目前大部分礦井在處理高度礦物化礦井水時采用該方式，該方式的處理功效也得到一致認可。

3.4 酸性礦井水的有效處理分析

在礦井水中酸性礦井水是一種比較特殊的礦井水，其含有一定的酸性物質，常見的有硫離子、氯離子及鐵離子，這些物質使得礦井水呈現(xiàn)出一定的酸性，酸性礦井水很容易腐蝕煤礦的排水設備，對煤礦開采的井下噴淋噴頭及機電設備造成危害，這種強烈的腐蝕性使得機電的維修與更換十分頻繁，不僅僅帶來人力物力的巨大浪費，也加大了煤礦井下作業(yè)的風險性。對于普通人來說，長期接觸酸性礦井水往往導致皮膚破裂，眼睛疼痛干癢，對于煤礦井下作業(yè)也是巨大的干擾。相較于潔凈礦井水及高礦礦井水，酸性礦井水的水質較為復雜，如果最終實現(xiàn)其向生活用水的轉化，必須要承擔較高的處理成本，因此一般不進行生活用水方面的轉化。對于酸性礦井水來說，經過處理后一般用于水質要求不高的工業(yè)企業(yè)生產。目前我國在處理酸性礦井水時常用的方式是中和法，涉及到三個處理關鍵點。其一將酸性礦井水中游離的硫酸進行中和。其二要將溶解于礦井水中的二氧化碳去除。其三要去除以鐵、鋁為代表的金屬硫酸鹽，具體包括金屬離子與硫酸根等三部分。

3.5 堿性礦井水的有效處理分析

對于煤礦礦井水來說，在煤層及其圍巖中硫化鐵氧化作用的影響下呈現(xiàn)出一定的酸性，但是也不排除含有堿性物質的礦井水，堿性礦井水堿性度較高，我們在處理該類型礦井水時常規(guī)采用廢酸及煙道氣進行中和處理，經中和處理后的礦井水，其堿性物質含量明顯降低，一般符合工業(yè)用水或者農業(yè)用水需求標準。堿性礦井水處理是一個系統(tǒng)完整的工程體系，首先對礦井水進行提升加入碳氫物質排放到混凝池中，然后進入澄清池在其中進行去污處理，主要是排除堿性礦井水中的污泥，然后處理后的堿性礦井水進入到清水池中，在接入二氧化碳氣體后行酸堿度的中和處理，在完成中和處理后酸性礦井水進入到過濾環(huán)節(jié)，在完成過濾處理后進行消毒處理并最終進入到蓄水池中滿足工業(yè)生活用水需求。每個環(huán)節(jié)息息相關，環(huán)環(huán)相扣，通過形成嚴密的循環(huán)體系實現(xiàn)堿性礦井水的中和處理與綜合利用。

3.6 其他類型礦井水的有效處理

除了上述提到的幾種比較典型的礦井水外，還涉及到其他礦井水的處理問題。其他礦井水是一種統(tǒng)稱，就是指含有特殊污染物的一類礦井水，含氟礦井水、含鐵礦井水及含有重金屬離子的礦井水都屬于這一類，當然一些含油礦井水及少數(shù)的含放射性物質的礦井水也屬于其他礦井水的范疇。但是從其總體含量來看，其比例在所有的礦井水中比例較小。對于其他礦井水在處理時需要根據(jù)所含污染物的不同進行靈活處理。其中含氟礦井水往往采用離子交換法及吸附膜處理法進行氟物質的提取，而含油礦井水一般采用氣浮法進行處理，這類礦井水在作為飲用水水源時需要慎重，因為受目前礦井水處理技術的客觀限制，其能否轉化為可飲用的生活用水還需要進一步的分析研究。

4 目前煤礦礦井水綜合利用中潛存的問題分析

4.1 缺乏系統(tǒng)科學的規(guī)劃，缺乏對綜合利用的關注

我國每年因為煤礦開采造成大量的礦井水排放，但是卻忽視了對這份水資源的利用關注，沒有樹立綜合統(tǒng)籌分析的全局意識，我國煤礦礦井水的綜合利用始終未受到特殊關注，因此對于礦井水的水質及水量也沒有全面系統(tǒng)的研究規(guī)劃，加上受我國礦井水回收技術及工藝的客觀限制，其設計過程不完善是不爭的事實，使得煤礦礦井水在綜合利用的過程中存在較多問題，治理效果不理想。此外我國煤礦礦井水的開發(fā)利用因為沒有有效的科研投入與支持，煤礦礦井水的治理只是局限于分散的單位，治理成效十分緩慢。

4.2 缺乏政府有力支持，缺乏完善的治理系統(tǒng)規(guī)劃

雖然我國煤礦礦井水污染及浪費現(xiàn)象突出，但基于認識上的不足使得我國對礦井水的綜合開發(fā)利用始終未被納入法律監(jiān)管的范疇，國家更沒有針對煤礦礦井水浪費污染進行征費，懲罰力度較小使得大部分煤礦企業(yè)缺乏礦井水治理的自覺性與積極性，政府對這方面的政策引導與資金技術投入不足也使得煤礦礦井水治理與綜合應用研究進展緩慢，缺乏政府的支持引發(fā)統(tǒng)籌規(guī)劃的不足，上述因素綜合起來成為制約我國煤礦礦井水治理的因素之一。

4.3 缺乏針對性的管理，治理措施貫徹落實不到位

不僅政策支持不足，我國政府及煤礦企業(yè)針對礦區(qū)水資源的管理也存在管理理念陳舊、管理方式老套的不足，集中表現(xiàn)為整體規(guī)劃性的欠缺及分質供水能力的不足。對于井下廢水及生活污水的分類處理認識不到位，管理方式上大同小異，無論是污水處理程度還是污水復用研究，無論是管網(wǎng)的合理布置還是水資源的質量考核等都交叉重疊，針對性不強。管理方式上的不足、管理措施的不到位使得煤礦礦井水的治理與綜合利用得不到統(tǒng)籌規(guī)劃，煤礦礦井水的治理也始終落不到實處。此外我國煤礦礦井水專業(yè)治理研究人員相對不足，原有的治理工藝與流程得不到調整改進，越來越不能滿足煤礦礦井水的治理綜合利用需求，直接影響到其治理功效的后續(xù)發(fā)揮。

4.4 缺乏先進的處理技術，缺乏統(tǒng)一完善的技術標準

對于煤礦礦井水的處理來說，因為沒有適應的處理技術及標準的技術規(guī)范使得煤礦企業(yè)在開展礦井水治理時往往自行決定，自行安排，實效性差。而設計單位并沒有遵循因水制宜及因地制宜的原則，加上缺乏對礦井水實際水質情況的前期調研分析，往往以自來水廠的設計參數(shù)為執(zhí)行標準，直接導致礦井水處理水量與水質都脫離設計要求，起不到應有的治理功效。此外我國礦井水處理中的自動監(jiān)測與自動控制技術研發(fā)程度低，科技含量低，與發(fā)達國家存在較大差距，我國大部分煤礦企業(yè)受資金限制導致礦井水處理設備的特殊性需求得不到滿足，我國煤礦礦井水的處理與綜合利用自動化程度不高。除了技術上的不足外，我國煤礦礦井水治理同樣面臨技術標準不規(guī)范的考驗與制約，我國沒有出臺完善成熟的礦井水利用技術與管理標準，對于生產過程中的產品質量監(jiān)督管理也不到位，導致我國礦井水處理始終不規(guī)范不到位。

5 我國煤礦礦井水的綜合利用分析

5.1 綜合利用方向的研究解讀

縱觀我國煤礦礦井水的綜合利用，其體現(xiàn)出兩大利用研究傾向。其一生產用水的轉化，其二生活用水的轉化。其中生產用水又細分為工業(yè)用水與農業(yè)用水兩大方面。相較于生活用水的高品質要求，生產用水對水質的要求相對較低，只需要對煤礦礦井水進行簡單處理即可。煤礦礦井水的生產性用水轉化主要是井下灌溉、礦區(qū)綠化及礦區(qū)電力循環(huán)等幾個方面，而向生活用水轉化方面需要根據(jù)煤礦礦井水的特性進行專項綜合利用與治理，并積極做好處理后礦井水質量的監(jiān)督檢查，最大限度確保礦井水綜合利用后符合生產、生活用水的標準。

5.2 綜合利用原則的分析解讀

任何水資源的治理都需要遵循既定的原則，煤礦礦井水的綜合利用尤其如此。我國煤礦都飽受水資源不足的制約，這與礦產的自然分布密切相關。首先要堅持實事求是的原則。我國水資源匱乏現(xiàn)象嚴重，一半以上的煤礦分布在半干旱地區(qū)，煤礦開采的大量用水更加劇當?shù)厣a生活用水的緊張性，因此在開展煤礦礦井水的綜合治理與應用時應具體問題具體分析，做好區(qū)別對待。我國不同礦區(qū)的水質與排放情況存在較大差異，在治理時應充分考慮礦區(qū)實際與礦井水實際情況選擇合適的技術進行處理。其次要分清輕重，在保證礦區(qū)內用水時要重點考慮井下用水。先井下后井上，先礦區(qū)內后礦區(qū)外，依此開展礦井水并做好利用。最后要最大限度發(fā)揮礦區(qū)內已有水利設施的潛能，避免重復性投資及重復性建設，不同的礦井服務年限決定了其對水資源的需求不同，不同礦區(qū)水層的污染程度也存在差異，其中淺水層水源不足，污染最為嚴重，而深水層則水源相對充足，污染相對較輕，但又不能過度抽取深水層，這是基于長遠考慮做出的決定。

5.3 礦井水治理與綜合利用的分析

要想從全局到細節(jié)做好礦井水治理與綜合利用必須做好四方面的努力。首先要健全法律法規(guī)，借助激勵機制調動企業(yè)節(jié)約用水，開展礦井水治理的積極性，實現(xiàn)礦井水的自覺回收與處理。其次要加強思想上的重視與關注，礦井水的資源化處理對于礦區(qū)用水矛盾可以起到緩解作用，也可以帶來良好的社會效益與經濟效益，必須在思想上引起關注，自覺開展礦井水治理與綜合利用工作。再次要做好污水處理設施的監(jiān)管。嚴格執(zhí)行“三同時”制度，通過管理上的優(yōu)化確保污水處理器械使用壽命延長的同時實現(xiàn)污水處理率、運行率及運行效果的三者統(tǒng)一。最后要注重科技研發(fā)與投入，通過組織科研機構進行專項研究，借助方案的制定分析，做好治理決策的擬定，從而實現(xiàn)礦井水的最大限度利用，并使得礦井水的綜合利用得到大力推廣。只有做好上述四個方面的兼顧，煤礦礦井水的治理與綜合利用才能落到實處。

6 結束語

在水資源日益匱乏的今天，做好礦井水的治理與綜合利用是客觀所需。煤礦礦井水作為一種帶有行業(yè)特點的污染源，不可否認的又是寶貴的水源，完全可以通過治理與綜合利用，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。文章通過幾大方面具體分析了煤礦礦井水的治理與綜合利用問題，為今后煤礦礦井水的綜合利用指明了方向，既有效緩解礦區(qū)缺水，又實現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境、社會效益與經濟效益的統(tǒng)一，有利地推動我國煤炭產業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

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作者簡介：張潔（1984-），男，漢族，陜西渭南人，西安科技大學碩士，神東煤炭集團礦業(yè)服務公司技術管理部，主要負責神東礦區(qū)供排水方面的技術和運行管理工作。