矿井水范文

导语：如何才能写好一篇矿井水，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：矿井水;综合利用；反渗透技术；水源热泵

中图分类号：TD214文献标识码： A 文章编号：

我国是一个淡水资源并不丰富的国家，据统计人均占有水资源为2300m³，仅为世界人均占有量的1/4，排在世界第121位；处于严重缺水的边缘。联合国规定人均1700m³为严重缺水线，人均1000m³为起码生存线，我国的北京、天津、上海、山东等10个省市区人均水量均低于生存线。而随着我国经济的发展，水资源污染严重，水环境日益恶化，水质型缺水突出，再加上水资源的多度开发，缺乏统筹规划和有效管理，造成供水量严重短缺，供需矛盾日益突出，而解决水资源危机的一个重要措施为推广中水的利用，而矿井水的综合利用前景尤为广阔。

矿井水的现状

矿井水是开采过程中产生的地下涌水，为了保障矿井生产的安全，我国每年要投入大量的人力、物力将矿井水排出地面，矿井水在排放过程中，由于受到煤粉、岩粉、有害物质 、及其他杂物的污染而成为污水。据统计，目前全国每年的涌水量为42亿m³左右，利用率仅为26%，多年的实测数据表明，矿井水在开采过程中，排放量相对稳定，作为水资源其水量是有保证的，矿井水水质情况随矿山开采的几种类型、方式及矿山所处的区域和地质构造的不同而有较大差异，按水质矿井水主要分为5种基本类型，即洁净矿井水、高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含特殊污染物矿井水。不同水质的矿井水经过相应工艺的处理，都可达到饮用水、生活用水和工业用水的要求。矿井水不加利用直接排放，既污染水源又破坏生态环境，同时又浪费了水资源。协庄煤矿在矿井水资源利用上本着全面规划，合理开发，统筹兼顾，有效利用的原则，认识到矿井水综合利用的重要性，利用先进的水处理工艺，将矿井水充分进行了利用。

矿井水的综合利用途径

协庄煤矿地处鲁中地区，紧邻大汶河的主要支流柴汶河，协庄煤矿是一个以煤炭工业为主，其他非煤产业共同发展的煤矿，年产煤200万吨，分别建有2*30MW发电厂、年产180万吨的洗煤厂、百川纸业等用水量较大的非煤产业。协庄煤矿目前井下共三个水平排水，-50水平、-300水平。-50水平近三年平均流量为132m³/h，-300水平平均流量为218m³/h，-50及-300水平从管子井排出。三个水平每天排水量达8400m³。原来所有的矿井水全部排入柴汶河，矿里用水全部由自备水源井供水，矿井水既污染了环境又浪费了水资源。最近几年，随着水资源的及排污费用的大幅度征收，该矿认识到综合利用矿井水的重要性，根据不同用途分别进行了水质处理，投资兴建了水处理设施和安装了新设备、敷设供水管网，彻底解决了矿里的生产用水、生活用水，取得了良好的社会效益和经济效益，具体做法如下：

2.1矿井水作为电厂用水

协庄煤矿电厂装机容量为2*30MW，需水量较大。电厂用水主要由两部分组成，一部分是锅炉汽水系统用水，一部分是循环冷却水，每天用水量达到5000m³，而冷却水对水质要求不高，协庄煤矿-50和-300的矿井水中，-50的水较为洁净，-300的水较为混浊，为了将-50的水引入地面，从井下水仓敷设了一根φ273管道经2#副井引入工业广场进入电厂，而-300的水则从水仓敷设φ325的管道经管子井至电厂，经水质处理层供给电厂使用，自电厂运行以来，井下水满足了其用水需求。电厂矿井水水处理工艺流程如下：

矿井水处理工艺流程图

通过上述处理，水质能较好地满足电厂的需求。

2.2.洗煤厂生产用水

该矿建有一座洗煤厂，年入洗能力为180万吨，洗煤厂由于采用了很好的节水措施和工艺流程，每天需补充水量为1000m³，作为生产用水和清理卫生等用水。由于洗煤厂对水质要求不高，具体方法是从-300水仓到电厂的水管上到电厂后分接出一路φ219支管，直接到洗煤厂浓缩池，不需要进行水处理，满足了洗煤厂生产用水的需要。

2.3.厂区生活用水、绿化用水及冲洗道路和消防用水

该矿工业区总建筑面积41051m²,每天在矿区内（含井下）上班人员达10000余人，建有多个水冲式公厕，办公楼及生产车间内均有用水设施，每天厂区用于生活、绿化及冲洗道路等用水量达1000m³，并且还要储备一定的消防用水。为了满足矿区用水量，具体做法是由于-50的水较为洁净，将-50水通过敷设一根DN150的管子从电厂至消防泵房，在消防泵房内建一个1000m³蓄水池，然后由消防泵房通过水泵向厂区各需水处供水。

2.4.厂区职工的饮用水

由于厂区每天有10000余人从事生产和办公，并且建有两个食堂供职工就餐，每天消耗饮用水量约100吨。怎么样将矿井水转变为合格的饮用水呢？由于-50的矿井水浑浊度、色等感官指标和细菌学指标基本符合《生活饮用水卫生标准》，决定采用反渗透技术（RO)制备饮用纯净水。反渗透技术目前已成为膜分离法技术的一个主要组成部分，是现代生活首选的水处理技术，该矿选择了一套淄博菲普特水处理设备厂生产的PFT型反渗透水处理设备，日生产纯净水150m³，满足了矿区职工的生活饮用水需求。

反渗透水处理工艺流程图

2.5.用于淋浴用水

该矿区每天有接近10000人从井下和地面工作，每天淋浴用水量及清洗澡堂用水量达800m³。淋浴用水是利用的较为洁净的-50水平的水，原来都是用电厂蒸汽进行加热。由于-50水平的井下水常年温度都在18℃，为了节约能源，该矿2010年安装了一套WPS420.2B型单螺杆水源热泵机组，由麦克维尔中央空调有限公司济南分公司生产，夏季为厂区供冷，冬季为厂区供热，而夏季的冷源及冬季的热源就是-50水平较为洁净的井下水。从井下到电厂的-50管道上敷设一根管道将-50水引入水源热泵机组，经过水源热泵18℃的矿井水可升至32.5℃，然后这部分水进入澡堂淋浴水池，经少量蒸汽加热至40℃即可满足淋浴要求，大大节约了蒸汽用量，同时也保证了淋浴用水。

结论

综上所述，该矿有大量的水资源得到了利用，每年综合利用水资源量近300万m³，每年节约排污费、水资源费近500万元。由此可见，对矿井水进行处理并加以利用，不但可以避免对水环境的污染，还可以解决矿区水资源短缺的问题，并且节约了大量的费用，具有明显的经济、环境和社会效益，值得在煤炭行业大力推广。

参考文献：

给水排水设计手册中国建筑工业出版社 2008年

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【关键词】矿井水害；防治；对策

煤矿水害是煤矿中常见的主要灾害之一。矿井一旦发生突水事故，不但增加矿井排水费用，影响矿井正常生产，而目还会造成人员伤亡，矿井淹没，经济损失巨大。后果相当严重。近年来，每年我国都会有因煤矿水害造成的大量人员伤亡事故。因此，如何有效地减少或消除水害事故，是广大防治水工作者需要研究的重要课题。

1.煤矿发生水害的原因

煤矿水害发生的原因是多方面的：矿井水文地质情况不清；下组煤开采对底板承压水认识不足；井巷接近老空水、含水层等水源时，未执行探放水制度或采取的措施不当；现场作业人员缺乏对透水预兆的认识，没有采取措施等都会造成水害。根据近十几年的水害事故统计：有20%的突水事故是由于对矿井水文地质条件不清引起的，有80%的突水事故是由于探放水措施不落实、在有透水征兆的情况下仍违规作业造成的。具体来看主要有以下几种诱因：

1.1小煤窑积水造成的水害

小煤窑开采历史悠入，多数矿井老窑密布，受当时技术和历史条件的限制，绝大部分老窑都是沿煤层露头下山开采，有的老窑沿斜长可达几百米，采空面积大。20世纪80年代中期以来，受经济利益的驱使，在国有煤矿的井田范围内，也出现了许多小煤窑，掠夺式地非法超层越界开采，不仅破坏了国有煤矿资源的完整性和防隔水煤（岩）柱，同时也留下了许多采空区。这些新、老小煤窑不仅可能积水成为地下水库，而且破坏了国有煤矿防水煤（岩）柱，部分小煤窑直接与地表水体有水力联系或成为大气降水的入渗通道，给国有煤矿的安全生产带来了极大的水患威胁。

1.2采空区积水造成的水害

采空区积水有两种情况：一种是本煤层上部采空区积水，造成水害事故的原因主要是前期下山开采，且没有进行地质填图，造成地质资料不明，下水平或区段煤上山掘进或采煤时，掘（采）通道上部积水的空区。另一种是不同层位，煤层间距小，地质构造发生变化，采下层时，由于两层间的岩石冒落而沟通上煤层积水的采空区或巷道，造成突水事故。

1.3导水断层造成的水害

一些煤矿断层发育，有些断层直接与强含水层对口接触，造成开采断层附近煤层时，破坏围岩完整性，形成了导水通道，就可能会造成奥灰水突水，而使得矿井涌水量大无法生产，直至淹没矿井。

1.4矿井雨季汛期的水害

根据矿井水文地质观测资料，矿井涌水量受季节性影响较明显，雨季涌水量增大。如果井口标高较低且布置于河流、低洼地、塌陷地等附近的矿井，就可能造成地表水溃水淹井事故。

2.煤矿水害防治的技术现状

根据查阅有关资料，我国煤矿防治水技术工作早在50年代就己引起人们的重视，但由于受历史条件的限制，整体技术水平一直处于初期的探索阶段。后来虽经60～70年代的发展，仍然满足不了生产的需要，扼制不住水害肆虐的势头。2000年以来，国内重特大水害事故频繁发生，严酷的现实使人们清醒地认识到，加强对煤矿防治水工作研究并尽快拿出行之有效的技术方法已是迫在眉睫的任务。在这种共识下，随着人力、物力、财力的投入，许多新思想、新理论、新技术方法应运而生，这一时期人们实践和认识的增强大大提高了我国防治水整体技术水平，取得了显著的经济、社会和环境效益。但是由于水患问题的隐伏性、突发性、随机性及复杂性，决定了它的“老大难”性质，也决定了人们对于水患特征、类型及其规律的认识，必然只能是不断积累、不断深化的过程，虽然2009年国家煤矿安全监察局出台了《煤矿防治水规定》等防治水专门性的规定，但离彻底消除矿井水害威胁，实现矿井安全生产，仍然有相当长的路程。

2.1水害预防技术

矿井防治水技术泛指对包括底、顶板水在内的一切可能或已经造成水害的水体水的赋存介质、补、径、排规律的探查、预测预报及治理技术，以及在高水头压力下水上采煤技术及对矿井排（涌）水的处理和应用技术。目前煤矿防治水技术大致划分为：水文地质条件探查技术；顶、底板突、溃水预测预报技术；水患治理技术；地下水供排结合及水处理技术；以及由于矿井水害及排水引起的多种环境负效应，例如地面沉降、水环境污染的预测及治理技术等。当然这种划分是相对的，各阶段的工作和各种类型技术和方法并不是独立的，它们具有极强的互补性。

当今，计算机软、硬件技术已被广泛地应用于防治水技术的各个环节中。其应用包括信息采集、信息存贮、信息处理及解译等。一方面计算机技术可以单独用来解决某些水害类型的问题；另一方面，它们成为许多室内、外仪器系统，技术方法不可缺少的组成部分。该领域的研究与实践将会得到加强与提高。目前已开发成功并投人使用的计算机信息化技术主要有：“水文地质信息集成化处理系统”、“矿区水文地质数据库与图库系统”、“水患诊断专家系统”、“突水灾害预测预报专家系统”、“矿坑突水预测信息分析系统”等等，预计在不太长的时间内，各矿区将相继建立自己的防治水综合信息库及诊断系统，并将最终形成区域和全国联网，从而形成全国规模的水患灾害数据库及处理系统，达到信息互通、资料共享，为防治水工作带来极大的方便。在具体仪器、设备及方法上，也必须继续增强信息输人、信息变换、信息输出受控于计算机技术的自动化的开发与改进，提高工作的准确性、精度与时效性。

近年来，除了用传统矿井水文地质学进行研究水文地质条件外，也积极引进了应用先进的方法和手段，使其为安全生产，预防水害服务。如在井下物探新技术应用方面，针对矿井特殊的水文地质条件，在物探技术应用实践中，我们筛选了各种技术手段，依据应用效果，选择直流电探测、瞬变电磁法在井下进行应用，规定回采工作面在投产前必须用直流电法、瞬变电磁法对煤层底板含水层进行探测，以确定底板含水层的富水性及地下水潜伏标高，圈定容易突水区段，并以此制定相应的防治水措施。

2.2.水害治理技术

水害治理技术方法的选择依赖于对水文地质条件的认识，也可应用突水预测预报给出的信息。在长期的防治水工作实践及理论认识的基础上，防治水工作者探索出了一些适合于不同类型水害治理的途径和方法。“疏水降压”和“注浆堵水”是煤矿水害防治的两大系统工程措施。对于一些灾害性突水事故，为了抢险救灾，大都采用注浆堵水的方法。

突水水源与径流通道的探测以及突水类型的确定，是注浆堵水具体方式、方法选择及工程设计、实施的重要基础与依据。此外，在突水水源识别与判别中，多元（变量）统计分析方法、模糊聚类分析方法、灰色系统理论等已经投人使用，并取得良好效果。在对突水水源及通道探测中，钻孔雷达也已开始应用，其可实施单孔或两孔孔间测量，确定断层、裂隙、溶洞的大小、形态、空间展布以及探测地下水害水区（带）等，即可获取直接应用于工程设计和实施的信息。

在注浆堵水实施过程中，为了提高注入量和注浆效果，几种人工造缝技术得到了应用。人工受控定向导斜钻进技术解决了以往在某些特殊情况下施工（如通过陷落柱、破碎带、采空冒落带）时不能满足工程要求的难题，为在复杂地层及对某些特殊地质体的注浆堵水提供了坚实的前提和基础，是目前其它有关技术无法替代的。

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关键词：煤矿矿井水 ，混凝， 沉淀 ，过滤， RO膜

Abstract: a coal mine in Shanxi Province mine water processing design processing 4000 m3 / d water, drinking water production 3000 m3 / d, USES the coagulation precipitate + + RO membrane filtration give priority to process, the project investment estimate for 10 million yuan temporary, tons of water direct operation cost 7.81 yuan.

Keywords: coal mine water, coagulation, precipitation, filtering, RO membrane

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

山西某煤矿矿井水处理水源为废弃矿井汇集水，矿化度及悬浮物含量高，高硬高铁锰，呈弱酸性；对此种水源主要采用物化法去除悬浮物，并通过RO膜处理达到生活饮用水标准。本设计矿井水处理水量为4000m3/d，生产饮用水3000m3/d，生产饮用水以外的水量供给井下洗煤等。经连续多次取样监测及现场调研，确定矿井水处理相关水质指标如下所示（其中饮用水指标执行《生活饮用水卫生标准》 GB5749-2006）：矿井水水质pH=5.0～6.0，SS=200mg/L，CODMn=77.9mg/L，总硬度=2000 mg/L（以CaCO3计），总溶解性固体=5500mg/L，铁=130mg/L，锰=8mg/L，硫酸盐=3500mg/L；生产饮用水水质pH=6.5～8.5，浊度≤1.0NTU，CODMn＜3mg/L，总硬度＜450 mg/L（以CaCO3计），总溶解性固体=1000mg/L，铁=0.3mg/L，锰=0.1mg/L，硫酸盐=250mg/L；矿井回用水水质浊度≤2.0NTU，总硬度＜1700 mg/L（以CaCO3计），总溶解性固体=4700mg/L，其余指标同饮用水指标。

本设计矿井水经提升泵提升进入原水调节池进行预曝气，将部分的2价铁离子氧化为3价铁离子，提高水的pH及溶解氧，之后提升进入混凝反应池，投加Na2CO3药剂降低硬度，再通过NaOH调整pH，保障铁、锰离子在混凝反应过程大部分沉淀去除。然后再进入斜管沉淀池进行沉淀澄清，上清液进入1#中间水池，再经过水泵加压通过后续的锰砂、活性炭过滤器串联系统去除锰、铁后进入2#中间水池，再通过高压泵加压经过RO系统脱盐并消毒后供给用户。

主要设计参数：调节池：池体尺寸：16X16X4（h）m；HRT：6h；结构：地下钢筋混凝土结构；数量：1座；盘式曝气头：250个；罗茨鼓风机：2台，一用一备；参数：Q=4～8m3/min,H=5m，N=7.5kW；潜污泵：3台，两用一备；参数：Q=100m3/h,H=15m，N=7.5kW。前混凝反应池：池体尺寸：3.5X3.5X4（h)m；结构：碳钢防腐；HRT：15min；快速搅拌机：1台；参数：145r/min，N=1.1kW；罗茨鼓风机：2台；参数：Q=1.67m3/min，H=5m，N=2.2kW。后混凝反应池：池体尺寸：3.5X3.5X4m；结构：碳钢防腐；HRT：15min；慢速搅拌机：1台；参数：45r/min，N=0.75kW。斜管沉淀池：池体尺寸：8X8X5.5m；结构：半地上碳钢防腐；HRT：1.5h；表面负荷：2.6m3/m2*h；斜管规格：ф100mm；单螺杆排泥泵：3台；参数：Q=8m3/h，H=1.2bar,N=2.2kW；刮泥机：1套；参数： N=1.1kW。1#中间水池：池体尺寸:4.5X2.7X2.5m；结构：半地下钢筋混凝土结构；HRT：6min；过滤器进水泵：3台，两用一备；参数：Q=100m3/h，H=32m，N=15kW。锰砂过滤器：数量：4台；规格尺寸：ф2.8X3.5m；滤速：7m/h；强制滤速：9.33m/h；反洗强度:18L/m2*S；结构：PE内衬+碳钢防腐；锰砂粒径：1.0～2.0mm；滤料高度：1.2m。活性炭过滤器：数量：3台；规格尺寸：ф2.8X3.5m；结构：PE内衬+碳钢防腐；滤速：10m/h；强制滤速：15m/h；反洗强度：18L/m2*S；活性炭滤料：ф3mm柱状；滤料高度：1.2m。2#中间水池：池体尺寸：6X10X3.5m；结构：半地下钢筋混凝土结构；有效容积：200m3；反冲洗泵：1台；参数：Q=400m3/h,H=20m,N=30kW；反渗透升压泵：3台，两用一备；参数：Q=84m3/h,H=35m,N=15kW；单螺杆空压机：1台；参数：3.5m3/min,P=0.8MPa,N=22kW；容气罐：1台；容积：5m3；过滤器气洗反洗强度：13L/m2*S；工业用水回用泵；2台；参数：Q=35m3/h,H=37m,N=7.5kW。反渗透装置：保安过滤器：2台；高压泵：2台；参数：Q=84m3/h,H=160m,N=75kW；RO装置：1套；RO膜：156支；产水率：75%；脱盐率：95%；RO清洗装置：1套；清洗泵：2台，一用一备；参数：Q=56m3/h,H=33m,N=11kW；阻垢剂投药装置：1套；还原剂投药装置：1套。清水池：池体尺寸：9X18X3.5m；结构：半地下钢筋混凝土结构；有效容积：500m3；HRT:4h；饮用水供水泵：2台，一用一备；参数：Q=140m3/h,H=15m,N=11kW；CLO2发生器：1台；参数：200g/h。污泥池：池体尺寸：6X3.5X3.5m；结构：半地下钢筋混凝土结构；渣浆泵：2台；参数：Q=22m3/h,H=61m,N=15kW；板框压滤机：2台；参数：滤面30m2，N=0.75kW；搅拌机：1台；参数：N=7.5kW。药剂投配器：Na2CO3、NaOH、PAM一体投加器各1套。

结论：1．工程总投资约1000万元（暂估），核算吨水处理直接成本为7.81元/t（含药剂费、电费、设备折旧费、污泥处置费及人工费）。2．该工艺流程相对较复杂、但造价适中、运行成本低于煤矿集团统一供水价格，可操作性强，适合该煤矿地下矿井水的治理。

参考文献：

[1]《室外给水设计规范》GB50013-2006.

[2]《室外排水设计规范》GB50014-2006.

[3]《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006.

[4]混凝沉淀烧杯试验方法》CECS130：2001.

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关键词：矿井水、回用

我国煤炭资源丰富，年产量居世界之首，一般情况下，每挖1吨煤，矿坑排水量约0.88m3，但大多数煤矿，每挖1吨煤可排放2-3m3的水，目前，枣庄市煤炭年产量2000多万吨，矿井年总排水量在1000多万吨以上，其再利用率目前还不到20%，水资源浪费惊人。而在煤炭开采大量破坏和排放水资源的同时，为了维持矿区的正常生产和生活，又必须打深井大量抽取地下水。随着矿区生产的发展和人口的增加，用水量越来越大，井越打越深，抽取地下水越来越困难，费用也越来越高，矿区工农业用水日益紧张。因此，加速矿井水资源的开发和利用，寻求先进而又经济可行的工艺和技术处理矿井水作为生产和生活用水，已成为保证煤矿正常生产经营，提高企业综合效益，实现可持续发展的必由之路。

一、矿井废水的产生及特点煤矿矿井废水包括：煤炭开采过程中地下地质性涌渗水到巷道为安全生产而排出的自然地下水，井下采煤生产过程中洒水、降尘、灭火灌浆、消防及液压设备产生的含煤尘废水。因此，它既具有地下水特征，但又受到人为污染。矿井废水的特性取决于成煤的地质环境和煤系低层的矿物化学成分，其中井田水文地质条件及充水因素对于矿井开采过程矿井废水的水质、水量有决定性的影响。因此，对矿井废水处理要考虑开采过程中水质、水量的变化。

二、矿井废水主要处理技术我国煤矿矿井水处理技术起始于上世纪70年代末，大多污水治理工作都只停留在为排放而治理。煤矿矿井水主要含有极其细小的煤粉和岩尘，靠自然沉降很难去除，通常采用混凝沉淀的方法去除矿井水中的悬浮物，现国内使用的处理技术主要有：沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等。处理后直接排放的矿井水，通常采用沉淀或混凝沉淀处理技术；处理后作为生产用水或其它用水的，通常采用混凝沉淀过滤处理技术；处理后作为生活用水，过滤后必须再经过除酚等对人体有害物质及消毒处理；有些含悬浮物的矿井水含盐量较高 ，处理后作为生活饮用水还必须在净化后再经过淡化处理。

􀁺三、再生水回用技术

矿井水处理后达标排放是目前矿井主要的运行方式，造成地表塌下，矿区地下水位下降，水资源匮乏。然而回用才是当今污水治理发展的必然趋势，将防治污染和回用结合起来，既可缓解水源供需矛盾，又可减轻地表水体受到污染。对矿井水深度处理，回用于生产、生活，减少了地下水的开采。目前，枣庄市煤炭年产量2000多万吨，矿井年总排水量在1000多万吨以上，各个煤矿适应经济发展和环境保护的要求，积极探索矿井水回用的新路子。

1、采用混凝（絮凝）、沉淀（澄清）、过滤将矿井水净化处理后作为工业用水。枣庄金庄煤矿日处理矿井水13000m3/d,回用于井下防尘，地表绿化、道路洒水、煤场防尘、电厂冷却循环用水，剩余部分达标排放，采用的工艺如下⑴：矿井水从井下提升至污水处理站经过管道加药，进入混凝反应池，进斜板沉淀池，出水进无阀滤池，过滤后清水然后经清水池，清水部分回用，剩余达标排放。

2、根据矿井自身所在的位置和生态环境，构建矿井水生态化利用体系，矿井水回用于生态、景观用水。山东省枣庄矿业集团滨湖煤矿根据滨临微山湖的地理优势，充分利用周围现有的涝洼地、塌陷地，用矿井水用于湿地用水。将矿井水处理与景观结合在一起的方式， ，将其分为沉淀区、水生植物净化区、水生植物种植区、水生动物养殖区等五部分，集矿井水处理、净化、养殖、种植、景观，又集经济效益、生态效益、社会效益于一体的处理方式。原则上可以将矿井水进入沉淀坑塘，直接沉淀，然后进入生态处理系统，但是为了确保地表水水质安全起见，首先将矿井水初步混凝沉淀，出水再进入生态净化系统。水生植物净化区有芦苇、蒲草、菱角等水生植物，发达的根系吸收部分有机物和无机盐，宽阔的水面使水流变缓，植物分泌的胶体促进悬浮物进一步沉淀，出水达到功能区地表水质要求。随后进入水生植物种植区，人工养殖的莲藕、菱角，争奇斗艳成为社区的休闲景观，下游可以养殖鱼、蟹，人工养殖的莲藕、鱼类均能带来一定的经济收入。

3、将废弃矿井水经过生化深度处理，用作生活饮用水。原枣庄煤矿北大井开采于1878年，1999年因煤炭资源枯竭而关井。但在百米井下纵横交错的2万多米巷道中，几年来涌出地下水达4亿立方米，矿井水处理厂将废弃矿井水经过生化深度处理，提高到生活饮用水标准；又经过对部分生活用水的再处理，变成了桶装纯净水。经枣庄市卫生防疫部门检测，废弃矿井水净化后生成的生活用水和纯净水的各项指标均优于国家标准。日处理矿井水1万吨，其中90%用于市级供水管网的生活饮用水，10%用于制备桶装纯净水。生活饮用水处理工艺流程如下：

(1) 矿井水的除硬处理

矿井水用提升泵提升至地面后送入石灰混合池，将含水率80%的膏状石灰制成石灰乳由水泵输送浆液至石灰混合池。石灰法除硬技术是通过投加石灰来增加水的碱度，使溶解在水中的暂时硬度转变成溶解度很低的碳酸钙和碳酸镁，从水中析出。其化学反应如下：

Ca(HCO3)2+Ca(OH)22 CaCO3+2H2O

Mg(HCO3)2+2Ca(OH)22 CaCO3+ MgCO3+2H2O

(2) 矿井水的除浊处理

除硬后水溢流进入混凝剂混合池、絮凝剂混合池，投配器将配置好的混凝剂、絮凝剂投入池中，加入混凝剂、絮凝剂后的水依次进入反应池、沉淀池。该法不仅可以去除直径1um以上的悬浮形态的杂质，同时还可去除直径10nm～300nm之间的胶体形态的杂质，处理后的出水浊度在3度以下。

(3) 矿井水的除铁处理

通常水中铁离子是以Fe2+的形式存在，欲除去水中二价铁，首先采用空气氧化将其转化为三价铁，以降低其溶解度使其从水中析出。由于反应过程有氢离子产生，必须使水保持适当的碱度方可。其化学反应如下：

4Fe2++ O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+

工程采用曝气法氧化除铁后，泵入石英砂过滤器过滤进一步除去其中的细小杂质。

(4) 矿井水的除盐处理

工程采用反渗透法除盐处理技术，该法不仅能去除水中的无机盐类，还能去除水中的有机物质。

(5) 矿井水的消毒处理

使用二氧化氯作为消毒剂进行消毒处理，然后作为生活饮用水进入市级供水管网。

纯净水制备工艺流程：

将中间水箱储存的生活饮用水经增压泵打入二级反渗透装置，然后经灭菌处理后进入纯净水箱，最后进入纯净水罐装线。

纯净水制备工艺流程见图4。

矿井水经上述工艺处理后，出水的水质可达到生活饮用水和桶装纯净水标准。

四、总结

矿井水处理后达标排放是目前矿井主要的运行方式，造成地表塌下，矿区地下水位下降，水资源匮乏。枣庄矿区因地制宜，探索适合各自情况矿井水深度处理处理工艺，回用于井下防尘、地面洒水、地表绿化，电厂冷却等生产方面；利用湿地净化功能，又提供生态景观用水，达到经济效益、社会效益、环境效益的高度统一；通过膜渗透深度净化封闭期矿井水，用于生活饮用水解决了矿区地下水位下降，吃水难的问题，减少了地下水的开采，节约水资源，达到节能减排的目的。

参考文献：⑴中煤国际工程集团南京设计研究院《枣庄金庄煤矿矿井水、生活污水处理工程初步设计》2004.3

⑵张安兴《滨湖煤矿矿井水生态化利用》环境保护2010.09期

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本文主要阐述了矿井水综合利用的问题。包括了矿井水利用的意义、利用原则，并分类介绍了各类矿井水综合利用的途径。通过理论和实例结合重点介绍了矿井水利用的现状及发展趋势，并提出了当前煤矿矿井水处理利用所存在的问题，对矿井水利用的前景提出了展望。

关键词：矿井水综合利用处理技术

引言

我国是个煤炭生产大国，煤炭丌采方式以井工开采为主，约占煤炭总产最的94％。井工采煤的同时，为了确保煤矿井下安全生产，必须排放大量矿井涌水。矿井水一方而是地质灾害，严重威胁着矿井安全生产；另一方面，大量的矿井水外排，会对周边环境造成污染，也是对水资源的巨大浪费。根据国家发展改革委员会2006年编制的《矿井水利用专项规划》，目前全国吨煤矿井水涌水量为2.15m3，每年涌水量约42×108m3，利用率仅为26％，远低于发达国家矿井水利用率80％左右的指标。实际上我国许多矿区水资源匮乏，据资料显不，全国有70％的矿区而临缺水．其中40％矿区严重缺水。因此，对数量可观的矿井水进行综合利用成为解决矿区缺水问题的一条捷径，同时还可以实现环境、社会和经济效益的统一。

1.矿井水综合利用的意义

1.1 矿井水直接排放的危害

我国矿井水种类多，成分复杂，排放量大，直接排放危害很大。部分矿井水含有很多容易被生物吸收和积累，如含重金属矿井水。矿井水中含有大量的无机盐、盐类和无机悬浮物，这些污染物不但破坏水体的自然缓冲作用，抑制水生生物和农作物的生长，而且也腐蚀水工设施等，大量的悬浮物还会淤塞河道和湖泊，阻碍鱼的呼吸，甚至使鱼类窒息死亡。

1.2 矿井水利用的意义

矿井水资源化开辟了新水源，减少了淡水资源开采量；实现“优质水优用，差质水差用”的原则，减轻或避免了长距离输水问题；可缓解或解决矿区严重的缺水问题，改善职工的生活条件，提高职工的工作热情，同时也保证煤炭工业持续发展对水资源的需求，其社会效益是显而易见的；矿井水实现资源化后，可大大减轻由于矿区地下水资源的过度开采所造成的环境损害和资源破坏，同时由于矿井水进行了处理，不再直接外排污染周围环境，有限的水资源得到了充分利用，对矿区环境是十分有益的；矿井水实现资源化后，本身具有很大的经济价值，我国现有5000多台套排水设备，年耗电30亿kw・h，有些煤矿吨煤排水费高达5元，矿井水实现资源化可降低排水费用，免缴排污费和水资源损失费，经济效益明显。

2.矿井水利用现状

2.1矿井水利用原则

矿井水提取原则：清浊分流，优先在井下水仓沉淀。

矿井水利用原则：先生产后生活、先井下后井上。①优先用于井下降尘洒水及消防用水、煤层注水、矸石山灭火用水，②其次用于洗煤厂生产用水、热电车间循环冷却补充用水，③再次是用于施工用水，农田灌溉用水，④最后是井口浴室用水、生活中的冲洗用水及杂用水，消防用水、游泳用水、锅炉房补充用水等。

2.2矿井水处理和利用现状

我国煤矿的矿井水中普遍含有以岩粉和煤粉的悬浮物，以及可溶的无机盐类，有机污染物很少，一般不含有毒物质，多数矿井水是中性水，碱性水不多见，有一定数量的酸性水。可见，我国矿井水水质较好，但利用率不高。全国范围内，只有田陈煤矿、平顶山煤矿集团、兖矿集团、大同煤矿集团、等矿井水处理工艺比较成熟，一般都采用混凝、沉淀、过滤、消毒工艺，矿井水利用率比较高，但处理成本也较高，而且都未能达到饮用水卫生标准。这些矿区对矿井水进行综合利用之所以成本高以及未能达到饮用水标准，主要是由于所用药剂、投加药量不合理，处理设施落后，工艺不尽合理（没有深度处理单元）以及科学化管理水平低。

2.3煤矿矿井水处理及利用所存在的问题

煤矿水污染问题是煤矿环境保护的一个突出问题。长期以来煤矿矿井水处理利用技术及处理利用率维持在一个较低水平，主要有以下原因：

（1）资金紧缺。水处理是一项耗资巨大的工程。一般要建一座矿井水处理站，少则二三十万，多则几百万甚至上千万，这对于经济条件并不十分好的煤矿来说，是很难投资兴建水处理站的。

（2）依靠科技进步不够。环保工作是专业性、综合性、科学性很强的工作。目前从事煤矿环保工作的管理人员有相当部分是从与环保没有关系的其他行业转行的，受工作时间限制，这些人员很难进行系统的培训，再加上许多煤矿矿井水处理工程由非煤炭系统设计单位承担，缺乏对煤矿目前生产情况的深入了解，导致一些煤矿矿井水处理站建成后难以达到处理目标。

（3）历史欠帐多。过去在计划经济体制下一些煤矿走先生产-后生活-再环保的发展路子，采用劳动密集型生产经营方式，国营煤矿多数简易投产，乡镇煤矿土法上马、手工生产，造成用效率低、亏损大、污染严重，近年来，虽然加大环保投资，但由于历史欠帐太多、先天不足，所以收效甚微。

3矿井水利用前景展望

3.1农业灌溉用水

――以淮南煤矿区为例

淮南属于亚热带与温暖带的过渡地带，是温暖带半湿润季风气候区，其特点是：四季分明，季风显著，光照充足，降雨量适中，无霜期较长。很适合农作物生长，是我国重要的农业生产地区。农作物主要有小麦、大豆、薯类、水稻、棉花、花生、芝麻和蔬菜等。耕地面积118,042.2公顷。

矿井水作为农业灌溉用水的水质状况见表1，可见矿井水作为农业灌溉用水水质完全可以得到保证。而且淮南矿井分布面广，与农田交错相间，作为灌溉用水不需修建太长的运送水渠，能产生很好的经济效益。

但矿井水作为灌溉用水，其含有的易富集重金属元素的累积作用，还没有弄清楚。在作为灌溉用水时要特别谨慎。

3.2生活饮用水（桶装供应）

矿井水从根本上来说其水质与当地地下水水质基本相同，除含有大量的悬浮物外，基本上没有有毒有害的污染物。经处理后可作为生活饮用水使用。

据调查和分析，煤矿区供水管网中用于直接饮用的水仅占1%左右，而其他生活如洗涤、卫生等用水占大部分，针对这种情况我们可以采用分质供水的方法来保证矿区居民饮用水的质量以及提高矿井水处理的经济效益。分质供水是解决原水水质较差（受到不同程度污染）、保障和提高居民用水质量的有效办法。在煤矿目前经济条件下，对于矿井水要求全部处理到饮用水标准，既不现实，也无必要。我们可以将矿井水常规处理后，只把1%左右的矿井水进行深度处理，生产出更高质量的饮用水，进行分质供水。其基建设备投资和运行费用都是很低的，由于处理量较少，可选用优质先进的小型设备，使管理方便，维修减少。

矿区饮用水供水方式可以采用桶装供应的方式分质供水，这样可节约新建管网的资金，同时增加就业机会，创造社会效益。

3.3矿井水利用并入城市供水系统

――以新河煤矿为例

新河煤矿属徐州矿务局，于1961年投产，1985年开始开采水文地质条件十分复杂的石炭系太原组煤层，矿井水涌水量大且长期稳定，至1989年全矿涌水量达16.58Mm3。如此大量的水外排，严重浪费了水资源，而徐州是一座缺水城市，由于地下水资源多年过量开采，地下水位以2.0-2.5m/a的速度下降，市区抽水降落漏斗范围正在逐年扩大，市区急需补充新的水源。

新河煤矿距徐州市最近，且水源可靠，水量充沛，水质优良，是向徐州市供水极为理想的水源地。

总体思路：在查清煤矿地质构造、地下水的分别规律、富水区域及水源补给通道、补给量和水质状况的基础上，采用“清浊分流”、“封闭引流、汇集”等技术措施，重复利用井下涌（突）水点的自压或余压将优质矿井水直接输入市区供水网络，实现矿井水资源“排供结合”的城市供水新模式。

此项目的研究实施，不但为煤矿安全开采强含水层下煤层开辟了一条新途径，也实现了矿井水资源化供水模式，是矿井水利用的新途径。

3.4回充地表水系

――以淮南煤矿区为例

淮南的主要地表水系为淮河、泥河、及广大的塌陷塘。

淮河是淮南地区的主要水源之一，但近年来淮河污染严重，号称中国污染最严重的河流，特别是夏季暴雨季节，常常会形成黑色的污染带；而矿区塌陷塘积水往往是一个封闭的区域，没有河流补给，缺乏流动性，水质较差。

淮南矿务局矿井水年涌水量达1787.10万吨，利用率为43.77% 外排1004.80万吨/年。而矿井水经简单处理后水质比淮河及矿区塌陷塘的水质要好的多，可通过排入处理后的矿井水，有组织、有规模的稀释淮河水及塌陷塘积水。近期目标可先稀释塌陷塘积水。远期可于国家治理淮河相结合，借鉴卢村污水处理厂稀释太湖水的经验逐步稀释治理淮河。虽然对于淮河的径流量来说，淮南矿井水涌水量很小，但在目前矿井水利用率较低的状况，为大量外排的矿井水找到一个合理的、对环境有益的出路是必要的。

但此方案需要大量的投资，经济效益不明显，现在还在论证阶段。

3.5休闲娱乐用水

煤炭行业被称为夕阳产业，煤矿在人们头脑中一直是脏、乱、工作条件差、生活单调。为此各个煤矿都在不同的程度上进行矿区环境建设，大搞绿化，种植花草，使矿区有一个宜人的环境。

矿井水经处理后，完全能够满足绿化要求。由于矿区扬尘较多，矿井水还可以用于浇洒道路、矸石山降尘等。

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关键词 煤矿；防尘水；循环利用；水泵选型

中图分类号TD8 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0166-01

1 改造前井下防尘水系统

三河尖煤矿井下使用的防尘水来源于地下水，通过深井泵将深100m的水抽到地面蓄水池，根据井下防尘水需要，自动通过管路输送到-415水平缓冲水仓，然后再通过管路输送到-700水平直接供给生产用水。

2 矿井水净化循环利用系统

三河尖煤矿矿井水净化循环利用系统是将-700中央泵房外仓的废水，经净化水硐室3台净水器净化后排到内仓和中仓作为防尘水源，净化水通过清水泵房2台排水泵排至-415水平缓冲水仓，由缓冲水仓向南翼、西翼、东翼提供防尘用水。防尘水的使用过程是水仓涌水、废水净化、增压、井下消耗、水仓涌水。该系统需要在原有系统中增加井下废水净化装置和净化水的增压系统。

2.1 井下废水净化工艺流程

煤矿井下涌水与使用后的部分防尘水经过矿井排水系统集中到中央水仓，通过污水泵和计量泵将水仓中的水加入适量聚丙烯酰氨、聚氯化铝，然后输送到三台一体化净化器中，经过混凝、斜管沉淀、过滤、反冲洗、消毒实现一体化净化器自动循环运行净化，然后将净化后的清水排入清水仓，供给防尘水使用。

2.2 净化水的增压系统

净化水的增压系统的方法是将净化后的水通过多级离心泵输送到-415水平缓冲水仓，利用缓冲水仓向-700水平供给防尘水。该系统需要安装两台多级离心泵和3 200m管路。该系统与净化装置安装在中央泵房（井底车场）处。

1）根据管路特性方程计算排水量H=HC+KRQ2m，HC=285m，K=1，排水管LP=3200m，吸水管Lx=50m.吸，排水管沿程阻力系数分别为：

吸水管Φ219×4.5，一件底阀系数值为4.4，两件90°弯头系数值为0.294，一件收缩管系数值为0.1，吸水管系数值求和为5.088，排水管Φ159×4.5，一件扩大管系数值为0.5，两件闸阀系数值为0.52，一件逆止阀系数值为1.7，九十件90°弯头系数值为2.94，三十五件30°弯头系数值为0.392，排水管系数值求和为7 576，

将上述已知数代入公式，则管路阻力系数：

则管路特性方程式为H=HC+KRQ2m=285+0.011Q2

2）确定工况

依照HDM100-33型标准性能曲线，取六个点流量值，根据管路特性方程式，分别计算出所对应的扬程，并列于下表。

将管路特性分别绘制在水泵性能曲线上，最后确定工况参数分别为Q=89m3/h，管路排水流约为89m3/h。

3新增设备和管路主要技术参数

1）水泵型号MD100-33×11，功率160kW，转速1 480r/min；扬程363m，效率73%；

2）电机型号YB400S1-4，功率200kW，转速1 488r/min，电压6 000V，电流24A；

3）排水管直径159×4.5，长度3 200m，排水高度280m，吸水管直径219×4.5，长度30m，吸水高度5m；

4）净水器数量 3台 ，每台处理能力60m3/h，出水管1-Φ219×4.5，离心泵型号IS150-125-250A，功率15kW。

4系统的分析与总结

三台净水器总净水量为每小时100m3。据数据统计中央泵房大泵每天开泵约6小时，清水泵房每天开泵16小时，每天供给防尘水约1 424m3，依据净化系统净化能力，净化系统需要运行14.5小时。按照现阶段净化系统运行情况，每天供给1 424m3防尘水，则中央泵房每天减少向地面排水1 424m3，风井每天减少供给防尘水1 424m3，依据中央泵房水泵性能计算每天节省约5 969度电，风井潜水泵每天节省约200度电；净化系统及清水泵房每天消耗电量约为3 200度电。

在满足生产需要的情况下，各设备开起时间安排如下：1）净化设备与中央泵房大泵同时开启可以保证外仓有足够的水源供给净化设备使用；根据需要可在20：00~11：00时间段内运行净化设备，此段时间可以保证外仓有足够的水源供给净化设备使用；2）清水泵房大泵每天0:00开泵，打满-415水平缓冲水仓，充分使用-415水平缓冲水仓容量，根据需要可在22：00~14：00时间段内运行清水泵房大泵；3）中央泵房大泵可在用电谷期运行，能够满足正常排水量，不用二次开泵。

推广价值与条件：

该系统的推广价值主要是：满足了环境保护的要求；大大减少了对水资源的消耗；减少了向环境中排放废水；降低了矿井排水的电能消耗，取得一定的经济效益。

该系统推广使用主要考虑的问题有：首先矿井涌水量的大小，如果矿井涌水小，而防尘水用水量大，那么该系统的循环利用则不能实现，主要指标是矿井涌水要大于矿井防尘用水。其次是对于开采深度较大的矿井取得的经济效益约明显。矿井防尘水是煤矿生产必不可少的，为了保证该系统的稳定运行，需要统筹考虑。

5结论

三河尖煤矿结合自身客观情况，采用通过矿井水净化循环利用系统，该系统的应用节省了大量的电能，促进了水资源的循环利用，减少了污水的排放，达到环境保护的要求，具有较高的推广价值。

参考文献

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关键词 矿井水；生态；利用；技术

中图分类号：P641 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0142-02

1 原理与方法

新矿集团协庄煤矿利用循环经济理论、生态经济学、环境经济学，尤其是产业共生、资源平衡、系统集成、资源替代等技术，以水为主线，进行矿井水生态化利用的研究与应用，构建适合新矿集团协庄煤矿的集能量利用、营养物质利用、生活、工业、养殖、种植等为一体的系统利用体系。

通过对水资源流动机理、利用机理进行分析可以看出，协庄煤矿的水资源能够实现层级利用、循环利用，能够以矿井水资源的生态化利用为目标，构筑水资源复用循环系统。

山东泰山能源协庄煤矿按照本单位的地理条件和所处的生态环境，全面分析资源现有和分配情况，构建出了循环生态矿区、人文和谐矿区。用“地下水复用—利用热值—价值生态处理—初次试用—重复利用”为主线，构建山东泰山能源协庄煤矿地下水循环复用系统，该系统由地下水处理子系统、地下水热能提取利用子系统、地下水复用子系统、废弃物再利用系统四部分组成，它们之间互为补充、相互作用形成了山东泰山能源协庄煤矿地下水生态化利用的循环系统，在实现资源共享、合理转化的基础上，达到整个资源零排放的目标。

2 矿井水处理系统

山东泰山能源协庄煤矿地下水处理系统主要包括老空水净化处理系统、地面用水处理系统和生活污水处理系统等。

1）老空水净化处理：利用井下水仓对老空水进行直接沉淀净化，沉淀处理后的水主要供井下洒水灭尘用，此净化处理简简单，不投入设备，不需投入催化药剂，不仅简单易行，还生态节能；主要利用水与杂物之间的沉浮落差重力原理，不需要任何设施，就能取得节能环保效果。

2）地面用水处理：新矿集团协庄煤矿经水源热泵热能利用系统利用之后的水，含有煤、岩石等成分组成的悬浮物及微量的有机物，也含有微量的无机盐，经过简单处理就能满足一些对水质要求不高领域的需要。新矿集团协庄煤矿建有人工假山、人工湖等地面景点，这些景点对水质要求不高，因此，对提取热能后的地下水与人工景点融合在一起进行系统建设，建成了循环水利用系统，把它分为沉淀池、水生植物处理池、水生动物处理池、水生植物种植区、水生动物养殖区等五个部分，集矿井水处理、净化、养殖、种植、景观于一体。该系统体现出生态、节能，取得了较好的经济效益、生态效益和社会效益。

3）生活污水处理：新矿集团协庄煤矿运用了生物接触氧化的工艺收发，借由HD一体化生物反应器，把处理系统中的污水里的各种有机污染物质，进行降解和转化，使污染物质除去。这种系统不仅污水的处理效果好而且投资少，还能节省能耗。

4）洗煤厂废水处理：洗煤水是煤矿湿法洗煤加工工艺的工业尾水，其中含有大量的煤泥和泥砂，是选煤厂的主要水污染源，其生产用水可取自经井下水处理系统处理后的矿井水。在生产过程中，对生产系统的全部煤泥水均经浓缩机浓缩后，用压滤机进行压滤处理，以实现煤泥在场内回收；同时，最大限度地从煤泥水中分离出固体悬浮物，获得符合要求的分选介质——循环水，供洗煤厂循环使用，节水、环保。

5）深度处理：就是对经井下处理系统处理后的矿井水进行更为复杂的净化处理，采用预处理和反渗透先进处理工艺来脱除矿井水中的重度污染因子。经过深度处理的出水水质较高，可达到生活饮用水和电厂用水标准。新矿集团协庄煤矿使用的RO系统深度处理装置具有技术先进、性能可靠，操作安全、运行稳定，占地少、建设周期短、上马快、水的质量好等优点。进一步加深处理的工程的原水通过管道进入净化水池，通过提升泵的输送进入自清洗过滤器，使用滤网将水里残留的大颗粒杂质拦截，将水体悬浮物、颗粒物除去，使水的浊度降低，将水质净化，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等的产生，在同一时间清洗自动对滤芯。经过一系列过滤后的出水经超滤装置净化后进入安装使用先进膜分离技术的超滤装置的超滤水池，将已处理过的污水中的各种小的微粒、胶体、细菌等通过高压侧透过滤膜到达低压侧，使出水得到二次处理。超滤水池中的水通过超滤水泵及高压泵提升送入RO反渗透装置进一步处理。需要注意的是，为保证反渗透系统长期稳定、可靠运行，提高产水量和RO膜的使用寿命，必须要做好RO系统的预处理和防结垢工作。预处理必须加絮凝剂、阻垢剂、还原剂，并经多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器和保安过滤器四级过滤，确保膜进口处水浊度

参考文献

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关键词：水文地质比拟法；水文地质类型；矿井涌水量

中图分类号：P641 文献标识码：A

1.矿井概况

某矿井位于山西省阳城县芹池乡北1km处，隶属阳城县芹池镇管辖。井田面积4.5km2，生产能力矿井生产能力600kt/a。矿井批准开采3#、15#煤层，井田内无地质构造。矿井由两个联办煤矿兼并重组而成，井田范围内存在大面积采空区，主要分布在3号煤层，聚有一定的积水。山西阳城阳泰集团小西煤业有限公司位于井田东北部，无越界开采，井田边界有大面积采空区，矿井涌水量为120～ 144m3/d，山西阳城伯附煤炭有限责任公司位于本井田东侧，井田面积3.192km2，批准开采3号煤层3号煤层现涌水量为160～264m3/d。山西沁水石店煤业有限公司位于本井田西侧，单独保留矿井，井下一般矿井涌水量100m3/d，最大120m3/d，矿井于2015年投产，目前已回采3个工作面，根据地质勘查报告，井田西侧采空区最大，并有大量积水。

2.矿井水文地质评价

井田内水文地质条件对矿井安全生产具有重要意义，是防治水工作的基础。本文从矿井水文地质条件、地下水的补给与排泄条件、矿井充水影响因素及矿井地质构造四方面出发，对矿井水文地质类型进行分类。

2.1 井田水文地质条件

由于本文主要分析的矿井水文地质条件主要涉及含水地层、隔水层，因此本文依据井田内分布含水层的时代、岩性、地下水类型等，归纳总结了矿井区域内水文地层特征。

含水地层主要是松散含水层，属第四系，主要有土黄色黏土、亚黏土及砂和砾石，井田区域内广泛分布，渗透系数为218.4m/d；风化裂隙含水层位于上石盒子组，属二叠系，平均岩石厚度235m，主要由灰白色砂岩、紫红色泥质岩组成，单位涌水量为0.115L/s・m。渗透系数为0.52m/d，地下水类型属于潜水；碳酸盐岩溶裂隙含水岩位于太原组下方，属石炭系，平均岩石厚度78m，主要由粉砂岩、砂质泥岩组成，裂隙发育，单位涌水量为0.02L/s・m，渗透系数为0.152m/d。地下水类型为承压水；碳酸盐岩岩溶含水层，地层属奥陶系，主要分布在峰峰组和上马家沟组，由角砾状泥灰岩、石灰岩组成，单位涌水量0.103L/s・m，渗透系数0.144m/d，地下水类型为承压水。

隔水地层主要是太原组底部泥质砂岩，平均厚度20.29m左右，裂隙发育和石炭系、二叠系之间灰岩岩石厚度在50m～79m之间，岩性致密，不透水。

井田内奥灰岩溶水由北西向南东迳流，水位标高701m～703m。3、15号煤层局部区域低于奥灰水位，煤层开采属于带压开采。

2.2 地下水的补给与排泄条件

松散含水层主要接受大气降水补给。风化裂隙含水层与碳酸盐岩溶裂隙含水层，由于隔水层阻断作用，大气降水和地表水对地下水影响不大，地下水流方向由北西至南东。碳酸盐岩岩溶含水层属奥陶系，主要受地表水渗透补给作用，地下水向东南方向延河排泄。

2.3 矿井充水因素分析

依据井田水文地质及开采范围，矿井充水主要受大气降水、地表水、地下水采空区及地质构造5个方面影响。

（1）大气降水对矿坑充水的影响

矿区位于山西省阳城，属于大陆季风气候，每年7、8、9三个月雨水量较大，属丰水期，期间矿井最大涌水量为160.8m3/d，枯水期为每年的10月至来年4月，最小涌水量为50m3/d；每年的5、6月为平水期，涌水量为79.2m3/d。上述统计资料表明：矿井涌水量变化与降雨量变化一致，矿井涌水量主要影响因素为大气降水。

（2）地表水体对矿坑充水的影响

井田内风化裂隙含水层与碳酸盐岩溶裂隙含水岩层，岩石裂隙发育，局部有小型断层，同时3号煤层工作面回采，导致煤层顶板受到应力扰动破坏，进一步加剧岩石破坏，形成了地表水导水通道。

（3）地下水对矿坑充水的影响

3号煤层充水水源：3号煤层上方风化裂隙含水层和碳酸盐岩溶裂隙含水层，主要岩性为砂岩，裂隙发育。同时由于工作面回采，上覆岩层在开采应力扰动下形成了裂隙带，从而将地下水导入工作面，导致工作面涌水量迅速增大。15号煤层充水水源：主要受奥陶系岩溶含水层突水影响和碳酸盐岩溶裂隙含水层。但隔水层地质岩性较好，灰岩岩石厚度在50m～79m之间，岩性致密，不透水，具有良好隔水作用，因此碳酸盐岩溶裂隙含水层对15号煤涌水影响不大。

（4）采空区积水对矿井充水的影响

矿井由两个联办煤矿兼并重组而成，井田范围内存在大面积采空区，主要分布在3号煤层，其中3号煤层采空区，有3处采空区积水，小窑破坏区位于井田北部浅埋区，有1处采空区积水，积水面积2554m2。积水量1.68万m3。井田中部和南部各有1处采空区积水，属于兼并重组前矿井开采形成的古采空区，积水面积分别是2554m2、3242m3，总积水量1.68万m3。另一方面，矿井四邻都出现不同程度、不同面积的采空区，采空区内积水量不清楚，对矿井生产造成了严重威胁。

3.地质构造对矿井充水的影响

矿井地形西北高，东南低，属于单斜构造，倾角4°～6°。井田内大型断层一条，落差近15m，倾角60°，小型断层较多，断层落差在3m～5m之间。井田内无井田内未发现陷落柱和岩浆岩侵入，井田地质构造类型属于简单。实际采掘经验表明，巷道掘进穿过断层时，巷道顶板淋水较大，同时矿井涌水量增大。

3.1 矿井水文地质类型

矿井水文地质类型划分主要依据：井田区域水文地质条件、地质构造、地下水补给和井田地质构造。

井田3号煤层充水为裂隙含水层，处于工作面上方裂隙带内，受工作面采掘影响较大。隔水层裂隙发育，同时井田内断层较多，井田范围内采空区面积较大，存在古采空区。因此3号煤水文地质类型为中等。

井田15号煤层充水为裂隙含水层和奥灰水岩溶含水层。其中裂隙含水层之间隔水层，岩性细密，不透水，但井田绝大部分区域内，奥灰岩溶含水层水位标高高于15号煤底板，具有突水危险。15号煤层由于尚未采掘，不存在采空区积水，地质构造情况不明。因此该矿井15号煤水文地质类型为复杂。

4.矿井涌水量预测

根据矿井水文充水因素分析及水文地质类型划分，矿井3号煤层涌水量采用水文地质比拟法，进行整合后矿井涌水量预算：

Q=Q0×F/F0

经计算，整合后矿井涌水量按面积比为170～340m3/d。由于15号煤属于下水平开采，属于带压开采，缺少区域内地质构造资料，本文在此不作研究。

结论

论文根据某矿井水文地质资料，应用理论分析和水文地质比拟法对矿井水文地质类型进行评价并对3号煤层涌水量进行预测分析，得出以下结论：

（1）3号煤水文地质类型为中等，3号煤层北部存在带压开采问题。15号煤水文地质类型为复杂，15号煤层大部分区域存在带压开采问题。

（2）3号煤层主要水源来自3号煤层顶板及地表溪流水的渗入。3号煤层采动后预计矿井涌水量为170m3/d～340m3/d。为井下防治水工作开展提供了理论依据。

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[关键词]水文地质 矿井水害 防治

中图分类号：P641.461 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0237-01

1 引言

矿井水害是煤矿五大灾害之一，近年来国内水害事故时有发生，从事故发生的严重程度来看，水害已成为仅次于煤矿瓦斯事故之后的第二大严重事故。矿井水害一旦发生，轻则恶化环境、损坏设备、影响生产衔接、破坏正常生产秩序，重则造成淹井、淹巷、人员伤亡等重特大事故。因此，做好矿井水害防治工作，有效遏制矿井水害事故，有着极其重要的意义。

2 矿井概况

石圪台煤矿位于陕西省神木县北部，井田面积65.25km2。石圪台煤矿设计生产能力10.0Mt/a，设计服务年限41a。1987年开工建设。矿井设计可采储量为1043.29Mt。采用斜井―平硐联合开拓方式，长壁式综合机械化采煤工艺，全部跨落法管理顶板。矿井目前开采12煤和22煤。从近年来国内发生水害事故的情况分析，水害事故发生的直接原因有：矿井水文地质条件不清楚、在水体下采煤措施不落实;未留设防水煤柱、破坏隔水煤柱、越层越界、不重视水文地质工作、地表水处理;探查技术方面的不足，尤其是探查构造方法上的缺陷;管理不到位或违章指挥、技术力量不足、技术人员专业知识不能满足安全生产要求、不按规定探放水、防治水设施缺失或不符合规定要求; 明知有水害隐患而不采取措施。而这些原因的背后或多或少地隐藏着，防治水人员意识上的麻痹、防治水技术上的缺陷、防治水管理上的漏洞和防治水投入上的滞后。为此，笔者根据多年工作实践，提出一些水害防治工作思路，旨在探讨与煤矿水害防治工作者共同遏制水害事故的发生。

3 地下水基本知识及水害类别

3.1 地下水的概念

地下水是指埋藏在地表以下、储存于岩石空隙之中的水。通常以多种形式存在：1）气态水;2）吸着水;3）薄膜水;4）毛细水;5）重力水等。重力水是我们研究的主要对象。

3.2 地下水的分类

按埋藏条件可分为：1）上层滞水;2）潜水;3）承压水。按含水层空隙性质可分为：1）孔隙水;2）裂隙水;3）喀斯特水。

3.3 矿井水害分类

依据矿井充水水源及水源进入矿井的途径和方式，矿井水害可划分为五种，即地表水水害、老窑水水害、孔隙水水害、裂隙水水害及岩溶水水害。矿井水进入矿井的方式有渗水、滴水、淋水、突水（涌水、溃水）。其中因井巷或工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、岩溶带、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而产生的涌水或溃水事故，由于来势猛、时间短、水量大，故称突水。突水灾害的突发性强，人身伤亡大。

4 矿井水害防治

4.1 矿井水害产生的原因及总体防治要求

矿井水害发生的原因主要有：地面防洪措施不当、井下水文地质资料不清盲目施工、井巷位置设计不合理、探放水设备没有效发挥作用、施工措施不力工程质量差、乱采挖破坏了防水煤柱、井下排水系统不到位、麻痹大意违章作业和管理不重视。矿井防治水工作应该以坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则。采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。根据具体的水文地质条件，选择有针对性的防治水措施进行综合治理。

4.2 地面防治水措施

地面防治水是指在地表修筑排水工程或采取其他措施，以防止井筒灌水、地表渗水和地面积水，从而减少矿井涌入量，防止井下灾害事故的发生。具体措施有：挖沟排截洪、河流改道、整铺河底和堵塞通道。

4.3 井下防治水措施

煤矿井下水害防治措施是结合地质勘查资料和井下检测工作，采用采掘前的钻孔探水，防水闸门、防水墙或注浆阻断水源，排水疏干降压等方法。排水疏干降压方法包括地面钻孔疏干、井下钻孔疏干、利用巷道疏干。根据地下水位、水量和补给条件，确定疏干层段和顺序，控制排水流量，排水前加固巷道，正式排水前进行水压和透水实验，发现问题应及时处理。

4.3.1 井下探放水

探放水是指采矿过程中用超前勘探方法，查明有采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造、含水层、积水老窑等水体的具置、产状等，目的是为有效的防治矿井水害做好准备。主要包括：探放老空水、探放断层水、探放陷落柱水、导水钻孔的探查与处理和探放含水层水。

4.3.2顶、底板含水层中水的疏放

当煤层上覆或下伏有含水层，并对采掘作业有威胁时，可采取疏干或降低水位的方法解除地下水对煤层的威胁，以保证采掘作业的正常进行。通常有巷道疏放、放水钻孔和疏放降压钻孔。

4.3.3井下设防水柱、防水闸门和防水墙

在井下水害高发地段，留有一定宽度和高度的煤层不得开采，目的是使采煤工作面和水体隔离开来，并保持一定的距离，从而起到隔水的作用，这部分不采的煤层叫防水煤柱。根据防水煤柱所起的作用可分为：井田隔离煤柱、被淹井巷之间的煤柱、断层防水煤柱、防止潜水及流砂等流入巷道而留下的煤柱。此外在井下各要道出口设置防水闸门和防水闸墙悼。

4.3.4注浆堵水

注浆堵水是将注浆的材料配制成浆液，用压送设备将其灌入地层缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以此达到加固堵漏的目的。按注浆材料划分通常有水泥注浆、化学浆液注浆和粘土注浆。

5 矿井水害防治建议

随着科学技术的进步，煤矿生产与建设过程中的装备、工艺、技术都有了极大的提高，可是矿井开采越来越深，受矿井水害的危险越来越大，煤矿突水事故频繁发生。针对我国目前煤矿水害及其防治技术现状，应该提高新条件下煤矿水害防治技术与装备，形成适合新的地质与生产条件的水害安全保障技术体系和j监控体系，以改变目前煤矿水害频繁发生的局面。

（1）行政部门与矿业集团公司组织专业矿山水害防治技术队伍，对我国近几年以来所发生的重点水害全面调查、分析和研究总结，找出新条件下煤矿水害频繁发生的原因、特点、趋势、规律及主要问题，做出矿井水害论证报告和水害隐患评估报告，编写今后矿区防治水工作的基本纲领性文件，为矿区水害安全工作提供决策基础资料。

（2）结合目前矿区采矿模式及采矿特点，重新评估矿区水害特点、水害类型、水害模式和水害威胁程度，重新形成新条件下矿区水害调查和评估研究报告;并针对不同水害类型的矿井，提出具有操作性的水害安全保障技术规程和操作规范，用以指导矿区煤矿水害防治工作，为矿区水害安全工作提供决策技术支持。

（3）建立矿区水害防治技术研究中心。这一中心将适时分析研究水害问题，不断创新煤矿水害防治技术和相关手段与装备。依托各高等院校，将出现的问题作为研究课题，共同解决疑难问题。

（4）JJl：l强在下列方面的煤矿水害防治基础理论与技术研究工作：

①新的采矿条件下矿井突水机理研究。随着开采的不断延伸，多年来沿用的突水系数理论已不足以适应新形式的要求。

②新的采矿条件下煤层隔水底板的防突水效应研究。过去的研究成果主要集中于水量和水源，而对突水通道，尤其是煤层底板隔水层的防突水效应研究工作很少。随着深部开采疏降难度的加大，深入研究煤层底板隔水层的防突水效应，进而充分有效地利用隔水层的自然防突水能力。

（5）建立由技术专家、抢险和特种救护人员共同组成信息化和专业化的矿山水害快速反应队伍，以应对矿山水害发生后的抢险救灾工作。

6 结语

（1）在实际煤矿开采过程中，针对水害的防治措施往往不是单一的，而是综合防治措施。提高防治意识和管理水平，加大水害预测技术的应用，才能从根源上减少水害事故的发生。同时要做好井下水害应急预案，一旦发生水害，把人员伤亡和经济损失降到最低。

（2）煤矿水害防治工作是一项长期而又复杂的工作， 搞好水害防治工作是煤矿安全生产的需要， 搞好水害防治工作更是构建以人为本、 和谐社会的需要， 搞好水害防治工作利国利民， 因此， 从事煤矿安全生产领导和每一名职工都要从思想上重视水害防治工作， 不断提高防治水意识， 积极参与水害防治工作， 技术人员还需不断研究水害、 认识水害、掌握水害规律、 采取科学合理技术与管理措施， 防止水害事故发生

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【摘 要】采用混凝沉淀烧杯搅拌实验和滤柱模型实验，研究了ph值、絮凝剂投加量对混凝沉淀除铁效果的影响，以及滤料、滤速对过滤出水水质的影响。结果表明，采用微量滴碱法将ph值调至7.0，铁的去除率达93.18%；1%（质量浓度）pac最佳投加量为0.5ml，铁的去除率为98.23%；经高锰酸钾溶液浸泡的锰砂，除铁效果优良，出水铁浓度均在0.5 mg/ l以下，能够达到电厂相关用水水质标准。

【关键词】高铁矿井水 ph调整 混凝沉淀 锰砂过滤

肥城大封煤矸石电厂利用已关闭的大封煤矿场地建设，并利用大封煤矿高达9600m3/d的矿井水作为电厂的主要水源，矿井水的水质能够满足相应 工业 用水水质标准。由于尚未查明的原因，近期大封矿井水水质发生突变，成为高铁、高锰、高硫酸盐的酸性矿井水。无论从处理利用的资源节约角度还是实现达标排放的环境保护角度，大封矿井水都必须进行处理。本试验研究的目标是探索确定技术先进、 经济 合理的矿井水除铁工艺，并为下一步工程设计提出工艺方案。

目前矿井水中的含铁量达到690mg/l，超过电厂用水标准(0.5 mg/l)1000余倍，超过煤炭工业污染物排放标准(6 mg/l)100余倍，是一般高含铁地下水(一般范围10~20 mg/l)的30余倍，属于特高含铁量的矿井水。初步考虑的技术方案为预曝气氧化+ph调整+混凝沉淀+锰砂接触氧化。本方案与传统锰砂接触氧化技术相比，主要是增加了预曝气氧化和混凝沉淀分离环节。

1试验条件和装置

1.1试验水质及回用目标

试验水样为电厂矿井水，回用水质目标要达到工业循环冷却水标准。水质如表1所示。

1.2试验系统

（1）ph值调整试验系统：以浓度1mol/l的氢氧化钠溶液为中和剂，用ph计-玻璃电极法测定ph值变化。用邻二氮杂菲分光光度法测定铁含量。

（2）絮凝沉淀试验系统：选用碱性聚合铝和分子量300万的阴离子型聚丙烯酰胺为絮凝剂；试验采用六联电动搅拌器进行。混合时间为1 min，转速150r/min；反应时间10 min，转速40r/min；反应后静置沉淀15 min。然后取上清液测定有关水质指标。

（3）接触氧化试验系统：装配了两只有机玻璃接触氧化柱，其有效直径d=76mm，有效高度h=500mm，容积v=2.25l。催化氧化填料为湘潭锰砂，粒径范围为6～20目，填料高420mm。两个接触氧化柱分别装填用水样浸泡熟化的锰砂和用高锰酸钾改性的锰砂。

2 结果与讨论

2.1ph值调整试验

在500ml预曝气后的水样中快速加入氢氧化钠溶液，同时测定ph值变化。沉淀30min后过滤烘干灰化后称量沉淀质量，结果如表2所示。

测定过滤后上清液铁含量时却发现铁含量依然很高，结合有关水解聚合理论，铁离子水解聚合反应过程可分为水解阶段、聚合阶段、凝胶-沉淀生成阶段。加碱方式的不同会导致水解中间产物的不同，进而影响到沉淀效果。

所以第二阶段ph调整实验采用微量滴碱法，在缓慢地微滴碱的同时加以强搅拌，同时测定ph值变化(以下实验均采用配制的模拟水样，其铁浓度为207.11 mg/l，ph值约小于2)。将调整后水样沉淀后过滤，测定上清液铁含量，结果如图1所示。

由图1数据可知，当将ph调至6.5时，铁的去除率为87.63%；当调至7.0时，去除率更达93.18%。

2.2絮凝沉淀试验

实验选用絮凝剂pac和pam作对比。取四组经预曝气的500ml水样，分别用微量滴碱法调节ph至7.0，然后投加不同量1% pac混凝沉淀，测定上清液铁含量如下图2。

结果表明，投加0.5mlpac时效果最好。加入聚丙烯酰胺(pam)高分子絮凝剂，改善絮凝效果不明显，故不拟使用。

2.3接触氧化试验

将水样浸泡后的锰砂用水样循环过滤以熟化锰砂。结果9天后才有明显除铁效果，熟化速度偏慢。用同种同量锰砂经1l 5%高锰酸钾溶液浸泡24h使其改性，将其转移至接触氧化柱中，熟化速度较快，比较两个锰砂柱除铁效果如下图3所示。

由图3可见，当提高滤柱滤速时，未经改性的锰砂滤柱除铁效率有所下降。而经高锰酸钾驯化改性的锰砂滤柱在滤速提高时依然保持良好的除铁性能。

3 结论

（1）通过对不同ph条件、不同絮凝和混凝剂投加量、不同接触氧化滤柱滤速等多因子、多水平的组合试验，初步确定组合工艺路线为：预曝气—调ph值到6.0至6.5—混凝沉淀—接触氧化滤池—出水。

（2）将ph调整到7.0，加1%的pac 0.5ml混凝沉淀后可去除水中绝大部分铁，去除率达98.23%。

（3）经高锰酸钾溶液浸泡的锰砂过滤，除铁效果优良，出水铁浓度能够达到电厂相关用水水质标准。