浅谈矿井水处理及资源化

浅谈矿井水处理及资源化

摘要：本文通过论述井上和井下对矿井水的控制技术和方法，实现了减少矿井涌水量的目的。论证了阜新矿区采用科学的方法对矿井水进行综合处理，减少了废水对矿区的污染，增加了矿区水源，达到了变废为宝实现矿井水资源化综合利用的矿区绿色开采目标。

关键词：控制技术　科学方法　矿井水　资源化

在煤炭的开采过程中，会产生大量的矿井水，当水量涌出突然增大时，矿井水处理设备工程可能会发生水灾事故。因此，对矿井水的涌出、水患危险源等进行研究，对于防治矿井水灾事故有重大意义。如果矿井水的涌出正常，則不会发生水灾事故，但在排放矿井水的过程中，需要敷设管线，要排水消耗电能。所以，减少矿井水的排放，既经济又会减少水灾隐患。另外，矿井水的排放又会造成水资源的浪费(此问题在缺水地区尤为严重)，同时由于矿井水具有污染性，污染矿区周围的水体和土壤等，给国民经济造成严重的损失。因此，对矿井水进行控制和处理，实现矿井水的资源化显得尤为重要。

1、矿井水的来源及特点

矿井水主要来自大气降水、地表水渗入、地下水渗入以及井下生产所产生的废水。大气降水与地区降水特征有关，具有明显的季节特征，随开采深度的增加而减少。地表水渗入与距水体的距离以及水体的大小有密切联系，也与开采方式有关。地下水渗入主要取决于含水层、含水断层和老窖的储水量以及对它们的控制。

2、矿井水的控制

2.1矿井水井上地面控制

截水沟、水库与防洪堤：位于多山并且雨季降水丰沛地区的矿井，雨季时可能遭受山洪或雨水大量渗透等灾害。在矿区严重渗漏地带的上方，垂直来水方向挖一条或一组与地形等高线大致平行的排水沟，作用在于拦截洪水和浅部地下水并利用自然动力将水引离矿区，此方法尤其适用于有煤层露头或含水层露头的地表多水地带。如果条件允许也可采用防洪堤或水库进行拦洪、蓄洪，这样做减少水的流失，为矿井生产和农业灌溉等供水。

河流改道：当矿区内有河流通过并严重影响矿井生产时，新疆矿井水处理设备工程可修筑人工河道将河流的流动路径进行调整。由于此方法工程量大、投资多，而且随着我国“三下”采煤的逐渐发展，较少考虑使用。

填堵水通道：矿区原有地表裂隙以及随开采产生的地表塌陷、废弃钻孔等积聚地表水并渗透到地下。处理此类问题，可以使用水泥、钢筋混凝土等进行封堵。对于比较大的塌陷坑或裂隙，常采用多层封堵并且填堵后形成的表面要高于正常部位地表表面以防止积水；也可以与截水沟联合使用排出积水。

2.2矿井水井下控制

留设防水矿柱：目的在于防止井下含水层或老窖积水等涌水以及井上水通过钻孔等流入矿井。当煤层接触或位于含水层、含水断层之上以及被其部分覆盖时，煤柱留设宽度都不得低于20m；煤层露头时防隔水(砂)煤(岩)高度等于采后垮落带高度与保护层厚度之和；老窖积水区下掘进巷道，巷道与水体间最小距离不得小于巷道高度的10倍，回采时防水煤柱的高度不得小于导水断裂带大高度与保护带高度之和。

修建防水闸门与防水墙：在有突水危险采区的巷道出入口和井下主要设施与矿井联络的巷道内安设防水闸门，突水时关闭闸门。在局部有突水威胁的采掘工作面，可修建防水闸墙，将水堵截在小范围内，以防突水波及全矿。

注浆堵水：就是把配制好的浆液(水泥浆液、水泥－水玻璃浆液或化学浆液)，用注浆泵压入地层空隙中，使浆液扩散、凝固、硬化，起到堵、截补给水源的作用。

超前探放水：超前探放水的原則是“有疑必探，先探后掘”。矿井水处理设备工程探水必须在充分分析矿井地质、水文地质条件的基础上进行布置，当掘进巷道接近强含水层、断层带或老窑积水区，或靠近可能存在着流沙层、充满泥沙的大溶洞以及有突水、突泥的征兆，例如坑道变形、工作面淋水、涌水明显或有异常的声响、气味等，都应坚持超前探水。

3、矿井水处理

根据矿井水水质和污染物及污染程度的不同，进行矿井水处理的工艺大致有以下六种：

(1)矿井水а地面集水池а消毒а利用；

(2)矿井水а加药а井下水仓沉淀а清水池а地面水池а外排或利用；

(3)矿井水а沉淀调节池а加药а净水器а消毒а清水池а利用；

(4)矿井水а沉淀调节池а加药а净水器а除氟а消毒а清水池а利用；

(5)矿井水а调节池а加药а机械过滤а工业用水а离子交换а消毒а清水池а生活用水；

(6)矿井水а沉淀调节池а加药а净水器а三塔式阴、阳离子交换а除氟а消毒а清水池а生活饮用

3.1较好水质矿井水处理

所谓较好水质处理，是指采用清污分流和通过采取这种措施排出的矿井水。处理这种水只需设消毒设施，必要时还配置除砂、放浑浊设施，作生活饮用水。比如阜新市露源水业有限公司全面对矿区的矿井水资源进行过滤消毒处理，矿井水产业化、效益化管理初步形成。开发利用矿井水对阜新这样一个缺水城市有着特殊意义。为解决好清河门矿、艾友矿和圣诺公司新厂、兴阜煤矿生产生活用水，公司今年投资3570万元新上两个水厂，使阜新矿区矿井水利用率大大提高，每年可利用矿井水520万立方米，矿井水利用能力有望达到73％。

3.2矿井水中油粒的处理

主要采用气浮法和泡沫分离法。对于粒径较大的油粒，直接将空气压入废水中，乳状油粒和悬浮颗粒随气泡浮到水面形成泡沫层，然后用机械法清除。对于气浮法不能清除的采用泡沫法，投加浮选剂，改变污染物特性，使亲水性物质转变疏水性，随气泡浮到表面排出。

3.3酸性矿井水的处理

可以采用中和法与湿地法结合、井上井下相结合的方法，操作步骤是先井下后井上，先中和法后湿地法。井下水仓布置设有澄清池，滤去大颗粒杂质，池内投入石灰石或碱性废渣，对酸性水进行简单中和，反应后的石灰渣等用于注浆堵水以及充填采空区，池旁设气泵向池内打气，再用机械法除去水中乳状油粒。若处理后ph值合格，则直接井下回用；若难以处理，排到井上，在煤矿塌陷区的沼泽地(带或人工制造)进行湿地处理，其原理是通过湿地植物、泥炭基质以及细菌对酸性水中的金属离子(fe2+、mn2+等)进行吸附、交换、络合和氧化还原作用，在酸性水中和的同时除去金属离子。该方法操作管理简便、处理费用低，效果良好。处理后回井利用或细处理做饮用水。

3.4高矿化度矿井水的处理

70年代以来，我国煤矿都采用电渗析技术处理高矿化度水，我们开发成功的微机自控系统，使电压随进水矿化度而变化，可避免极化结垢、节省用电、减轻劳动强度、保证出水水质和提高工效。根据近年来现场电渗析运行情况分析，对进水的前处理应严格把关，必须将进水浊度控制在3°以下，方可进入电渗析装置。淡化除盐采用电渗析已取得一些成果。

4、结语

为建设高产高效、环境文明的矿区，控制处理好矿井水是很重要的一方面。综合治理矿井水，减轻污染，减少浪费，缓解城市用水、农业用水和矿区用水的矛盾，为子孙留下更多的资源。因此，矿井水的资源化，减少煤矿安全隐患，造福社会，是一项迫在眉睫的利国利民的重大工程。