撫順西露天礦疏干水綜合利用分析與研究

高 波，李惠發(fā)，馮 萍

（撫順礦業(yè)集團有限責(zé)任公司西露天礦，遼寧 撫順 113001）

撫順西露天礦疏干水綜合利用分析與研究

高 波，李惠發(fā)，馮 萍

（撫順礦業(yè)集團有限責(zé)任公司西露天礦，遼寧 撫順 113001）

通過對撫順西露天礦礦井疏干水的綜合利用進行研究，在保證礦山安全生產(chǎn)的前提下，變廢為寶，對礦山的經(jīng)濟建設(shè)、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展具有巨大意義。

礦井疏干水；綜合利用；可持續(xù)發(fā)展

0 引 言

撫順西露天礦是已有百年開采歷史的老礦。礦坑面積10.86 km2，總匯水面積11.84 km2。由于礦坑北鄰渾河、西靠古城子河、南靠楊柏人工河，露天開挖后形成的礦坑相當(dāng)于一個水文學(xué)中的“大井”，三面河床對露天礦坑形成了充分的地下水定水頭補給條件，大規(guī)模邊坡巖體內(nèi)賦存豐富的地下水沿層面、結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造面滲透至坑下，據(jù)實測統(tǒng)計每日礦坑自然涌水量達(dá)5～7萬m3。以往礦坑水作為危害礦山安全生產(chǎn)的不利因素排至坑外，不僅白白的被扔掉，而且污染了環(huán)境。為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及維護生態(tài)環(huán)境的責(zé)任，對礦區(qū)疏干水進行綜合利用[1]。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地形、水文及氣候

1.1.1 地形

西露天煤礦位于撫順市南部千臺山麓，礦坑橫跨撫順市新?lián)帷⑼?大區(qū)，東西最長6.6 km，南北最寬2.2 km，面積10.865 8 km2，最終開采深度－368 m，規(guī)模宏大。

1.1.2 水文

渾河是撫順地區(qū)的主要干流，由東向西流經(jīng)整個市區(qū)，水力坡度為1.2‰左右。古城子河是渾河主要支流之一，位于西露天礦田西南部，由南流向北，河床與西露天礦采場最近處為150 m，河床潛水沿沖積層及舊河道滲入采場。楊柏人工河位于千臺山南側(cè)，1936年開挖露天采場時將原楊柏、劉山河改道引入古城子河。楊柏舊河道因隔絕不嚴(yán)，河水仍沿舊河道河床滲入露天礦采場，滲入量每日近5 000 m3。

1.1.3 氣象

撫順地區(qū)氣候受風(fēng)向影響，西北風(fēng)時為大陸性氣候，東南風(fēng)為海洋性氣候。礦區(qū)地處北溫帶，年平均氣溫+8.3℃，冬季最低－35.2℃，夏季最高+40.3℃。歷年氣壓平均1 005.68 Pa，相對濕度65%。平均風(fēng)速1.7 m/s，最大風(fēng)速21.5 m/s，最大風(fēng)向為北東。歷年年降雨量最小460 mm，最高達(dá)1 135 mm，年平均降雨量為773.6 mm，降雨量集中在7、8月份，日最大降雨量185.9 mm，連續(xù)降雨量最大263.5 mm；積雪厚度最大達(dá)305 mm，平均蒸發(fā)量為945.5 mm。

1.2 水文地質(zhì)特征

1.2.1 礦區(qū)水資源的構(gòu)成

撫順西露天礦水資源主要由地下水補給和地表水補給2個方面構(gòu)成。

1）地下水主要包括第四系沖洪積孔隙潛水含水層和基巖裂隙水。其中前者主要來自大氣降水和渾河定水頭補給,另外一部分來自西露天礦采場北幫上部的工業(yè)區(qū)、生活區(qū)通過明溝暗渠等源源不斷排放的工業(yè)廢水和生活污水;后者則包括了太古界鞍山群片麻巖、中生界白堊系大峪組砂巖—砂礫巖、下第三系撫順群含煤、油母頁巖和綠色頁巖中的裂隙水,由于基巖巖性和構(gòu)造發(fā)育程度不同,其含水性也各有差異。

2）坑內(nèi)地表水主要包括大氣降水和第四系補給2部分?？颖钡臏喓印⒖游鱾?cè)的古城子河、坑南側(cè)的楊柏人工河等河流的水沿第四系補給,并在露天礦的臺階上滲出,每年匯入礦坑的水量可達(dá)3 600萬m3[2]。

1.2.2 礦田含水層的分布

1）第四紀(jì)含水層。主要巖性為礫砂、角礫，厚度2～10 m，是極度充水巖層，滲透性好。滲透系數(shù)K=70～100 m/d，影響半徑R=50～100 m。地下水流向受基巖控制，總的趨勢向南。由于基巖標(biāo)高在東西方向上呈凹形展布，流向有所改變。

2）白堊紀(jì)含水層。為裂隙含水層主要由第四紀(jì)地下水滲透補給。F1斷層為隔水邊界，滲透系數(shù)K=0.03 m/d。影響半徑為32，是主要疏干對象。

3）第三紀(jì)綠色泥巖含水層。為裂隙潛水含水層，順層理方向滲透系數(shù)K=0.3 m/d。垂直層理方向滲透系數(shù)K=0.000 9 m/d。淺層含水豐富，深層次之。淺層是疏干的主要對象。

地下水補給除大氣降雨外，渾河和石油一廠污水是第四紀(jì)層地下水的常年補給源。第四紀(jì)層地下水又是白堊紀(jì)、綠色泥巖含水層主要補給源。其水力聯(lián)系為渾河、油廠補給第四紀(jì)含水層滲透白堊、綠色泥巖含水層[2]。

2 礦區(qū)地表水疏導(dǎo)及排放

為合理攔截疏導(dǎo)礦坑范圍內(nèi)地表水，在坑下不同水平設(shè)永久和臨時水溝，分別流向各泵站，形成了比較完善的排水系統(tǒng)。

南幫從千臺山至三號公路規(guī)劃建設(shè)5條截水防線10 480 m。第1條截水防線——千臺山截水溝，全長1 480 m，主要截流千臺山匯水。以W200為分水嶺，東段匯水（含防盜門廠和佳化北側(cè)匯水）經(jīng)西排氣2個“下水口”進入服務(wù)廠-425井下；西段匯水進入南貯泵站。第2條截水防線——西五至九十六電鐵線路截水溝，全長1 480 m，截流千臺山北坡、油廠、提升2號站匯水。以EW0為分水嶺，東段匯水進入西排氣2個“下水口”；西段匯水經(jīng)選煤廠機下17道水溝進入古城子河。第3條截水防線——+67泵站公路截水溝，全長3 000 m，截流西五至九十六電鐵線下部匯水。以E1200為界，東段匯水排至服務(wù)廠-425井下；西段匯水排至+30消能池。第4條截水防線——+20破碎轉(zhuǎn)載系統(tǒng)截水溝，全長2 100 m，截流+67泵站公路下部匯水，保護+20破碎轉(zhuǎn)載系統(tǒng)。匯水經(jīng)16吋排水管路排至東南幫公路截水溝。第5條截水防線—東南幫公路截水溝，全長1 500 m，截流+20下部匯水。以E600為界，東段匯水進入E1200沉淀池；西段匯水進入-44消能池。為保證南幫重要設(shè)施，在每年汛期來臨前坑下主要公路建設(shè)若干消能池，減緩匯水勢能，同時在建設(shè)南幫重要設(shè)施保護的截水防線。既 405#、406#皮帶沿線截水溝、402#、403#皮帶沿線截水溝、688#至 692#皮帶沿線截水溝。北幫設(shè)有北沿幫水溝全長2 300 m；1段至28至4段東截水溝全長4 900 m；1段至28至9段截水溝全長3 600 m；12段至13段水溝全長1 900 m；14段至15段水溝全長2 100 m，同時，隨北幫東區(qū)開采進度及時調(diào)整防排水系統(tǒng)?？拥自诿磕暄雌谇鞍苍O(shè)臨時泵船，將匯水導(dǎo)入-280 m水平的搗排水泵站。

為合理攔截、疏導(dǎo)地表水及地下水，在礦坑不同水平設(shè)置地面泵站6座、井下泵站2座，總排水能力31 923 m3/h。

1）正67泵站。位于南幫+67 m水平，主要截排楊柏人工河舊河床滲透水。

2）馬架子泵站。位于西端幫+48 m水平，主要排放古城子河滲透水和古城子地區(qū)居民生活水。

3）新正九泵站。位于西端幫+14 m水平，主要截排古城子河滲透水、北幫疏干巷道和1段站水溝部分匯水。

4）9段泵站。位于東端幫±0 m水平，主要截排1段至9段水溝和+20站至9段水溝以上匯水。

5）坑下主排泵站。位于南幫-280 m水平，主要排放坑底搗水和井下-425搗排泵站及-280 m水平自然涌水。

6）15段泵站。位于東端幫-58 m水平，主要截排9段以下，15段以上東采區(qū)匯水和-26站至13段站水溝匯水，搗排至9段泵站。

3 礦區(qū)礦井疏干水綜合利用

3.1 坑下采場疏干水綜合利用

露天采場在鉆孔（深孔）、爆破、二次破碎、采裝、運輸、轉(zhuǎn)載、排土等生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)過程中都會產(chǎn)生大量的粉塵，需要進行除塵。西露天礦鉆孔穿孔作業(yè)采用濕式除塵的方法，在鉆孔過程中，將疏干水風(fēng)水混合物通過鉆桿送入至鉆孔底部，沖洗巖粉變成泥漿，由鉆孔口排出。其他作業(yè)環(huán)節(jié)中，采用灑水車進行除塵。根據(jù)運輸公路長度，在坑下適當(dāng)位置設(shè)置了5個加水站，配備7臺灑水車，便于灑水車進行加水作業(yè)，24 h不間斷對運輸公路進行灑水降塵，改善采場作業(yè)環(huán)境。礦儲煤場通過灑水方式，達(dá)到抑塵效果。以上所用作業(yè)環(huán)節(jié)中所用水源均為礦井疏干水。

3.2 坑口油廠疏干水綜合利用

為減少礦井生產(chǎn)和選煤廠污廢排放，提高水資源綜合利用效率，油廠建設(shè)新鮮水項目，采用采煤過程中從煤層中涌出的疏干水，主要去除水質(zhì)硬度并保證氯根及硫酸根，經(jīng)過原有循環(huán)水水池、原水提升泵、多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器、超濾系統(tǒng)、保安過濾器、反滲透系統(tǒng)、新鮮水緩沖水箱、提升泵、等流程，進行污水處理，用作坑口油廠循環(huán)水補給水和工藝用水。為降低運行成本，污水處理廠出水被分成兩部分。通過污水處理廠前置處理裝置處理后，污水水質(zhì)達(dá)到氨氮＜100 mg/L、石油類＜5 mg/L、COD＜1 000 mg/L后，其中 3 000 m3/d回到干餾爐用于冷卻高溫頁巖廢渣。剩余500 m3/d進入深度處理裝置進行深度處理，達(dá)到GB/T 50335—2002污水再生利用工程設(shè)計規(guī)定中“循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水”標(biāo)準(zhǔn)要求后，再回用于干餾爐水盆。

3.3 選煤廠疏干水綜合利用

西露天礦選煤廠洗選工藝為跳汰洗煤工藝，我礦采用經(jīng)過處理后的疏干水對煤炭進行洗選，雖然洗選采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，但由于選后煤炭會攜帶走一定的水分，需要定期進行補水，每天需補給3次。

3.4 熱電廠、造紙廠疏干水綜合利用

西露天礦礦井疏干水在滿足露天選煤廠、坑口油廠、軟化水車間及坑下自用外，全部供給造紙廠和熱電廠。造紙廠、熱電廠用水主要是礦井水和污水處理廠的中水。

4 結(jié)論

近幾年，隨著企業(yè)內(nèi)部的深化改革，節(jié)能減排意識的增強，企業(yè)管理工作的深入，在保證礦山安全生產(chǎn)的前提下，我們在礦坑自然涌水的合理規(guī)劃和綜合利用方面進行了大量、細(xì)致的工作，確保礦區(qū)疏干水綜合利用率達(dá)100%，變廢為寶為礦山的經(jīng)濟、環(huán)境建設(shè)做出了一定的貢獻(xiàn)。

［1］佟鴻儒，肖平.撫順西露天礦礦坑涌水的綜合循環(huán)利用［J］.露天采礦技術(shù)，2010（6）：45-47.

［2］楊占軍，肖平，夏壽亮.撫順西露天礦淺部邊坡地下水災(zāi)害的防治［J］.露天采礦技術(shù)，2004（5）：16-17.

［3］陳洪彪，吳慶深.礦井疏干水開發(fā)利用可行性研究［J］.煤炭技術(shù)，2005，24（6）：100－101．

［4］肖利萍.礦井水資源化可行性研究［D］.阜新：遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2000.

［5］李甲亮，姜軍，王亞博.煤礦礦井水資源化與循環(huán)經(jīng)濟［J］.能源環(huán)境保護，2004（1）：20-22.

［6］王立尊.趙各莊礦礦井水的處理及綜合利用［J］.煤炭加工與綜合利用，2002（3）：42-43.

Analysis and research of comprehensive utilization of drainage in Fushun West Open-pit Mine

GAO Bo,LI Huifa,FENG Ping

(West Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun,113001)

This article studies the comprehensive utilization of mine water drainage.On the premise of guaranteeing safe production in mines,the mine makes waste profitable,which has great significance on the mine economy construction,environment protection and sustainable development.

mine drainage;comprehensive utilization;sustainable development

TD74

B

1671－9816（2017）11－0079－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.11.022

高波，李惠發(fā)，馮萍.撫順西露天礦疏干水綜合利用分析［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（11）：79－81.

2017－06－26

高 波（1959—），遼寧撫順人，高級工程師，學(xué)士，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任西露天礦生產(chǎn)礦長。

【責(zé)任編輯：張 夙】