淺談礦井涌水環(huán)境問題及其治理

現(xiàn)階段國家加大對環(huán)境污染情況的監(jiān)察，礦井開采過程和廢棄礦井出現(xiàn)的水污染不但造成水資源的浪費(fèi)，同時也改變了周邊環(huán)境，對地下水、地表水、土壤等造成二次污染。對礦井涌水污染情況監(jiān)察和治理不但是礦山企業(yè)的責(zé)任，同時也是政府任務(wù)。本文將從涌水帶來的環(huán)境問題深入開展分析，對涌水治理進(jìn)行系統(tǒng)論述，為礦井綠色開采提供必要的方法借鑒，推動整個礦山行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。避免礦井區(qū)域出現(xiàn)先污染后治理的情況，有效提升采礦企業(yè)的環(huán)保意識。

1 礦井涌水帶來的環(huán)境問題

礦井涌水外排誘發(fā)地表水污染以及地下水污染。礦石淋濾及清洗會對淺表性地基類造成生態(tài)破壞，而淋濾后的洗礦水通過分層以及滲濾也會逐步向地表深層滲透，進(jìn)而污染地下水。沖淋濾過程中，一些重金屬會隨著沖刷水流入地表表面，由于土壤表面具有親水基，親水基對水資源的吸附是無差別性及無選擇性的，硫酸根、鐵、錳等重金屬會對土壤結(jié)構(gòu)及土壤酸堿性進(jìn)行超過自然修復(fù)能力的破壞，進(jìn)而污染區(qū)域種植的植物。植物是食物鏈中較為低端的宿主，被食草性動物食用后，重金屬會在體內(nèi)形成有效積累，這種積累也會隨著食物鏈最終積累在人體內(nèi)，引起多種疾病。

由于礦資源大多都在水資源存留地質(zhì)層方位以下，所以在開采中往往會對頂板含水層進(jìn)行故意破壞，釋放更多水源，形成較大范圍的水位落差漏斗，影響周圍地質(zhì)水源的供給平衡。礦井涌水外排和開采過程形成的裂縫將會導(dǎo)致臨近水源地和淺層農(nóng)業(yè)水位的明顯下降，農(nóng)植物和經(jīng)濟(jì)作物為了汲取水分只能向深生長，但由于植物內(nèi)部的生長素含量固定，根部距離越長，地表以上的生長高度就會縮短，造成營養(yǎng)不良的情況出現(xiàn)。開采也會導(dǎo)致地下水流量變小甚至停流，干擾了區(qū)域內(nèi)水循環(huán)的正常途徑，會讓地表水的有效滲漏功能退化，間接導(dǎo)致水資源的衰弱和短缺。

2 礦井涌水治理難點(diǎn)

礦井涌水主要分為含特殊組分礦井涌水、酸性礦井涌水、高礦化度礦井涌水、含懸浮物礦井涌水、潔凈礦井涌水等七大類。礦井污染水多數(shù)呈現(xiàn)灰黑色，不溶于水的成分由礦粒以及地質(zhì)中存在的微小沙粒組成，而溶于水的重金屬元素往往有鐵、錳等金屬離子。有些礦山，如礦山產(chǎn)生原因與石油產(chǎn)生條件相類似，污染水中也存在烴類物質(zhì)。與生活用水截然不同的是，礦井污染水組成種類多，為凈化帶來極大難題，同時多種化學(xué)元素和離子的共同作用會促進(jìn)部分離子水解反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，改變了污染水的酸堿性，腐蝕地表基層，進(jìn)一步增大礦井涌水污染物質(zhì)復(fù)雜性。

礦井涌水水壓較大，不易收集處理。礦井涌水中摻雜一系列礦粒，礦粒的分子間隙遠(yuǎn)大于水分子間隙，多數(shù)礦粒不溶于水，巨大的水壓攜雜礦粒的沖擊不亞于高能激光，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計有達(dá)到十個大氣壓強(qiáng)的水壓情況，內(nèi)部含有礦粒的沖擊足以穿透2mm厚的鋼板。例如在華勝礦山井田7號井曾經(jīng)出現(xiàn)由于斷層破裂導(dǎo)致的污染水泄露情況，由于地下水與地殼之間形成相對固定的結(jié)構(gòu)，裂縫起到一定泄壓作用，大量的水在經(jīng)過縫隙干涉作用增加了能量，附加水沖刷的礦石傾瀉而下，導(dǎo)致透水事故發(fā)生。而在該類事故中，礦井涌水的收集處理往往很難開展。

由于裂縫導(dǎo)致涌水傾瀉的情況往往很難找到滲漏口。在部分礦井開采過程中，滲漏口多而密集，同時比較隱蔽，在錯綜復(fù)雜的地下空間內(nèi)不易找尋，長時間滲漏會造成水滴石穿的后果。較為隱蔽的滲漏口在日積月累的滲漏過程中被撕裂，造成大面積滲水。由于污染水的組成成分與礦壁組成成分大體一致，專業(yè)的檢測設(shè)備不能在地下污染水源頭搜尋過程中發(fā)揮功效。礦壁舉架較高，部分礦洞直抵地面，當(dāng)通往地面地下豎井壁出現(xiàn)污染水滲漏情況時，由于工作人員乘坐的升降裝置是密閉空間，往往不能透過運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行裂縫的搜尋，即使在探測到裂縫的準(zhǔn)確位置后也要進(jìn)行移動設(shè)備的分拆，甚至要重新鉆地下豎井。

由于環(huán)保意識淡薄，綜合利用成本較高等原因，礦山開采存在開采期間管理混亂，廢棄后無人管理的情況，導(dǎo)致礦井涌水治理滯后。開采期間，礦井管理人員對污染防范麻痹，削減對污染治理領(lǐng)域的投入，對專業(yè)人才的不重視都是造成采礦企業(yè)綜合治理污染能力低下的主要原因。部分管理人員缺少憂患意識沒有做到身先士卒，內(nèi)部存在意識缺失，內(nèi)耗增加，多數(shù)資源沒有得到高效利用的情況。同時部分礦井涌水量較大，地方排放政策受限等原因?qū)е轮卫沓杀据^高，企業(yè)缺少主動作為的積極性。

調(diào)節(jié)池是污水泄壓場地，特別在高峰期往往加大調(diào)節(jié)池的流量，確保污水循環(huán)速度，而長時間高轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)會對調(diào)節(jié)池中的電動調(diào)節(jié)裝置增加負(fù)擔(dān)，甚至造成設(shè)備罷工。調(diào)節(jié)池設(shè)計往往需要專業(yè)團(tuán)隊根據(jù)礦山面積以及總產(chǎn)礦量進(jìn)行整體性和系統(tǒng)性設(shè)計和規(guī)劃，而部分采礦單位自行修建，完工后缺失必要的檢測過程，導(dǎo)致密封性低。調(diào)節(jié)池缺少池壁的強(qiáng)度校核也會削減調(diào)節(jié)池的使用壽命，一旦調(diào)節(jié)池出現(xiàn)滲漏，往往需要超過一個月的施工周期進(jìn)行封堵，甚至重新修建。調(diào)節(jié)池是智能工作系統(tǒng)，使用前需進(jìn)行智能檢測元件校準(zhǔn)，核驗數(shù)據(jù)，確保實現(xiàn)檢測的自動化，缺少必要的試驗過程會導(dǎo)致調(diào)節(jié)池回傳數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，指令機(jī)構(gòu)做出錯誤決定，增加了調(diào)節(jié)池的工作負(fù)荷，不利于污水處理的整體性工作。

All the relevant examples were adapted from Bo Bing’s An Advance English Grammar(2001),Zhang Zhenbang’s A New English Grammar Course Book(2003),and the pattern of the presentation of EMCintroduced thefifth edition of the Longman Dictionary of Contemporary English(LDOCE).

生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委、國家能源局2021年聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)礦山資源開發(fā)環(huán)境影響評價管理的通知》提出“礦井涌水應(yīng)優(yōu)先用于項目建設(shè)及生產(chǎn)，并鼓勵多途徑利用多余礦井涌水”，調(diào)整了礦井涌水管理思路。潔凈礦井涌水指部分礦區(qū)主要充水含水層供給條件較為良好，循環(huán)速度適中，礦化程度較低的礦井涌水。但其在純凈度方面遠(yuǎn)不能達(dá)到國內(nèi)礦泉水標(biāo)準(zhǔn)，更不能充當(dāng)飲用水。一些礦井涌水甚至富含放射性元素，對人身產(chǎn)生傷害。該類礦井涌水一般適合綜合利用，可進(jìn)行簡單處理后用于補(bǔ)水、景觀用水、冷卻用水、生活用水等。同時，在礦井開采過程中開發(fā)的潔凈水源，應(yīng)合理管理。如阻斷水流，建造封閉墻以及水閘墻，獨(dú)立供排水系統(tǒng)。礦石開采與水源流動進(jìn)行分層管理，避免與其他礦井涌水混合排放。

3 礦井涌水治理現(xiàn)狀

總之，愛國主義教育基地是開展愛國主義教育，培養(yǎng)和踐行社會主義核心價值觀的重要陣地。將高校所在地愛國主義教育基地資源融入“綱要”課程是可行的，也是必要的。為此，教師要大膽創(chuàng)新，靈活采取多樣的教學(xué)方法，強(qiáng)化愛國主義教育基地和“綱要”課程的教育功能。

根據(jù)文獻(xiàn)[17],對于K個原始數(shù)據(jù)幀，接收端只需要成功接收K+5～K+10個編碼后的數(shù)據(jù)幀就能以近乎100%的概率完全解碼.考慮到鏈路的丟包，為確保接收端能夠正確解碼出所有數(shù)據(jù)幀，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)為：

教師可以為學(xué)生設(shè)置探索發(fā)現(xiàn)和閱讀思考等閱讀材料知識,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對學(xué)生掌握知識進(jìn)行鞏固。任課教師在課后作業(yè)的布置過程中，應(yīng)該充分利用課后練習(xí)來幫助學(xué)生進(jìn)行研究，使學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)與課外作業(yè)更好地結(jié)合在一起。教師需要通過讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)來對數(shù)學(xué)文化進(jìn)行不斷強(qiáng)化，從而讓學(xué)生進(jìn)一步掌握記憶數(shù)學(xué)文化。在練習(xí)過程中教師要準(zhǔn)確選擇數(shù)學(xué)文化，并對學(xué)生進(jìn)行介紹，從而有利于學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中進(jìn)行有效地運(yùn)用。

選擇開采區(qū)域時未有效避開重金屬礦區(qū)。由于大型礦山的占地面積較大，如果在開采之前沒有進(jìn)行科學(xué)勘探，極易在開采時跨越重金屬礦區(qū)，導(dǎo)致污染水和冷卻水中的重金屬元素含量增加，根據(jù)常見化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，活潑金屬會將不活潑金屬從離子狀態(tài)置換為固體狀態(tài)，反應(yīng)過程往往會伴隨水解反應(yīng)和離子分解反應(yīng)進(jìn)行，成為固體的重金屬元素增加了礦井涌水的復(fù)雜性。

我化妝成小廝混在人群中，在城頭找到了他，他看是我來，非常吃驚，“你一個女子，在這里太危險，我不能保護(hù)你周全，你快走吧?！彼麤Q然地看著我，不容一絲商量。

目前礦井涌水多用水泵抽出直接排放，資源浪費(fèi)的同時又極易造成環(huán)境污染。而管理缺失，治理工藝單一，也使礦井涌水治理存在諸多問題。

礦井水資源由地下水提供，地下水經(jīng)過自然界的水循環(huán)已經(jīng)被不同地質(zhì)層密封阻隔，在地殼變遷的同時，地下水也會上下翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)過程是水內(nèi)空氣排出過程，在地殼內(nèi)部高壓高溫的環(huán)境讓空氣物理性質(zhì)發(fā)生變化，相同體積水可以吸收更多空氣。地殼翻轉(zhuǎn)過程中，空氣是以壓縮的形式存在，分子間間隔被迫縮小，由于分子之間存在斥力，地殼內(nèi)部空氣要達(dá)成正常分子距離的狀態(tài)就要擠壓地下水，而地下滲漏將會加快空氣擠壓地下水進(jìn)程，滲漏至礦井內(nèi)，空氣會隨著水資源一同逃逸，缺少了水與空氣支撐的地質(zhì)層往往不能承受自身重量，造成塌方情況，所以經(jīng)常聽到礦井事故中滲水伴隨塌方情況的報道。由于礦井較深，一旦出現(xiàn)滲水與塌方就會導(dǎo)致礦井內(nèi)部一片汪洋。

常用的處理方式中采礦區(qū)域凈水器運(yùn)行效果往往較差。多數(shù)礦井采用高效旋流污水處理器進(jìn)行污水預(yù)處理，處理目的是濾除污染水內(nèi)重金屬離子，一旦采礦區(qū)凈水器運(yùn)行效果差，將會導(dǎo)致污染水中的重金屬元素增加，不利于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。導(dǎo)致采礦區(qū)凈水運(yùn)行效果差的原因多種多樣，最常見的原因是沒有定期進(jìn)行凈水濾芯的更換，濾芯內(nèi)部堵塞，大量金屬離子堵塞的濾芯間隙加大，失去了凈化與吸附能力。污水排放是連續(xù)性過程，由于機(jī)械設(shè)備不能有效承受污水堵塞帶來的水壓陡然增長，只能選擇被動排出，不但造成資源浪費(fèi)，同時也會導(dǎo)致濾水設(shè)備損壞。

4 治理礦井涌水污染的有效措施

礦井涌水污染治理方式多種多樣，應(yīng)根據(jù)涌水特點(diǎn)采用行之有效的治理方式。同時跨行業(yè)跨專業(yè)多類型復(fù)合治理模式也待進(jìn)一步摸索。

4.1 利用科學(xué)方式進(jìn)行污染物勘探和封堵

常見的勘探方法有物探法以及礦井試驗法，試驗法能提供較為準(zhǔn)確的污染物信息，也能提供污染物的樣本情況。而物探法是利用各種污染物的物理特性進(jìn)行雷達(dá)定位以及激光探視方式對污染物大概了解，勘探的主要目的是了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)，避免地質(zhì)層中的有害污染物對土壤結(jié)構(gòu)造成侵蝕以及干擾鉆探工作的正常進(jìn)行。礦井涌水過濾和處理的方法多種多樣，但如何能保證凈化后的礦井涌水不被污染，避免滲漏情況的出現(xiàn)也是對勘探污染物過程的科學(xué)考驗?？刹捎脤I(yè)人員進(jìn)行專業(yè)勘探的模式，對鉆井地區(qū)進(jìn)行周期性和往復(fù)性勘探。對于礦井涌水也可采用注漿封堵技術(shù)，截斷補(bǔ)給水源和加固地層。水泥漿通過管道壓入井下巖層裂隙中后擴(kuò)散、凝固硬化，形成較高強(qiáng)度、密度和不透水的阻隔層。注漿封堵技術(shù)已廣泛用于填堵突水點(diǎn)，減少礦井涌水量等方面。

4.2 潔凈礦井涌水處理

行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)涌水的首要做法是抽排，但由于涌水成分相對復(fù)雜，一旦固體顆粒物含量較高，會對抽水設(shè)備造成二次沖擊，不利于抽水工作的正常運(yùn)行。長時間引流過程容易導(dǎo)致抽水管道腐蝕甚至出現(xiàn)抽水缺口，降低抽水效率，甚至造成二次污染情況的發(fā)生。涌水如果不能盡快排出就會導(dǎo)致積累，井內(nèi)水位甚至沒過工程機(jī)械允許涉水高度，造成機(jī)械內(nèi)部的短路。

4.3 含懸浮物礦井涌水處理

含懸浮物的礦井涌水內(nèi)的懸浮物主要來源與開采過程的揚(yáng)塵以及巖石礦粉，其中含有部分重金屬離子、有機(jī)物分子和細(xì)菌。富含懸浮物的礦井涌水占我國北方地區(qū)礦山的總排水量60%及以上，水質(zhì)既不偏向于酸性也不偏向于堿性，礦化度則小于1克每升，礦井涌水內(nèi)的懸浮物微粒的占比較高，密度較低，在正常流動中會由于離子運(yùn)動模式和靜電吸附原理吸附周圍微粒，導(dǎo)致細(xì)菌和微粒的大量和集中性積累，最終導(dǎo)致整個水基層的下墜，涌水夾雜泥水共同污染地下水資源。含懸浮物的礦井涌水處理加工技術(shù)較為成熟，往往以混凝以及過濾、蒸餾一體化處理流程進(jìn)行水質(zhì)的有效治理，最終實現(xiàn)達(dá)標(biāo)的排放標(biāo)準(zhǔn)。處理技術(shù)也在逐年迭代，目前已有效運(yùn)用超磁分離技術(shù)。該技術(shù)針對懸浮物質(zhì)可采用多元吸附以及脈沖原理進(jìn)行沉降，使其成為絮凝團(tuán)，便于過濾。利用超強(qiáng)磁場可將內(nèi)部富含一定磁性的懸浮物進(jìn)行回收處理，便于循環(huán)處理同時減少處理懸浮礦井涌水帶來不必要的資源消耗，保證礦區(qū)能源的自給自足，符合可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，增加了社會經(jīng)濟(jì)效益同時也兼顧了生態(tài)環(huán)境效益。

4.4 高礦化度礦井涌水處理

高礦化度水往往指含鹽量大于1%的礦井涌水，也稱為高鹽礦井涌水。高礦化度礦井涌水并非清澈透明，鹽多數(shù)以溶于水的形式存在，但由于不同弱酸性鹽和弱堿性鹽相遇后會形成水解和電離反應(yīng)，多以膠體情況存留在水中，不便于離子去除。在我國較為干旱的陜西礦山、甘肅礦山以及內(nèi)蒙古礦山都能找到高礦化度礦井涌水的存在。以內(nèi)蒙古礦山為例，部分礦井礦化度達(dá)到4萬毫克每升以上，直接給土地帶來鹽堿化以及地表植物減少的情況。高礦化度礦井涌水的首要處理方法是去除水中鹽分，往往利用蒸餾法、離子交換法、膜分離法和生物工程處理法。蒸餾法和離子交換法是較為成熟的技術(shù)，處理效率快，經(jīng)濟(jì)性好。蒸餾法需要礦提供大量熱能。進(jìn)行高礦化度礦井涌水蒸餾時，可采用多級閃蒸餾法，實現(xiàn)熱能的高效和分級利用，避免機(jī)械構(gòu)造結(jié)垢同時使水回收利用率高。離子交換法則運(yùn)用離子滲透膜與電化學(xué)進(jìn)行離子的氧化還原，成本較低，但是增加了反應(yīng)步驟，需進(jìn)行其他離子的排出引流，離子交換法需要經(jīng)過多個工序過程以及重復(fù)性的滲析最終才能將無用粒子完全去除，而離子濃度也有一定設(shè)定要求，以不超過500mg/L為宜，離子交換法以其高效的可回收性和原料易得性被更為廣泛的利用。

4.5 生物化學(xué)處理法

酸性礦井涌水是我國部分礦山特別是南方礦山較為常見的一種礦井涌水。酸性礦井涌水主要為礦山中含有的硫，在開采過程中與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng)，生成硫酸和氫氧化鐵，pH值與礦中含硫量高有密切關(guān)系。酸性礦井水的形成對地下水造成了嚴(yán)重的污染，進(jìn)而污染地表水和土壤，同時腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設(shè)備和混凝土井壁。

目前生物化學(xué)處理法主要是在酸性條件下投放噬鐵菌，再利用濕地吸附過濾和離子交換對污水進(jìn)行高效凈化。噬鐵菌以有機(jī)物為營養(yǎng)源，偏愛鐵與錳的有機(jī)化合物，這類有機(jī)物被利用后，鐵和錳被作為廢物排出，附著于細(xì)菌的絲狀體上，沉淀物聚集在細(xì)菌周圍產(chǎn)生大量的棕色黏泥。生態(tài)系統(tǒng)采用鋪設(shè)石灰石釋放裝置的濕地，調(diào)節(jié)PH的同時起到富集沉淀和防治異味的作用。表1為南方某礦井涌水采用生物化學(xué)濕地處理法治理前后數(shù)據(jù)表。

高效液相色譜法測定卡巴他賽注射液的有關(guān)物質(zhì)…………………………………………………… 馮 菊等（9）：1209

由表1可以看出該礦井水為酸性礦井涌水，并含有一定的鐵、錳、鋁元素，投放一定比例噬鐵菌后鐵元素有一定比例的減少。進(jìn)入鋪設(shè)石灰石釋放裝置的濕地一段時間后，PH值升高。出口水酸堿度、金屬元素都達(dá)到自然水體狀況。

5 總結(jié)

礦井開采過程出現(xiàn)的污染問題不容小視，政府和社會正加快構(gòu)建礦井涌水污染治理和循環(huán)利用方案，制定相關(guān)法律法規(guī)約束企業(yè)對礦井涌水進(jìn)行有效處理。同時應(yīng)重視礦井涌水檢測和排放標(biāo)準(zhǔn)的制定，提升相關(guān)企業(yè)對礦井涌水污染處理的意識，充分做好預(yù)防礦井涌水污染的有效準(zhǔn)備工作，對礦井涌水科學(xué)認(rèn)識采用行之有效的治理方式。

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