浅析煤矿井下污水复用技术实践

庞凯

【摘要】煤矿是目前我国经济建设与社会发展需求量最大的能源，在能源危机的时代背景下，要进一步的推动、实现我国"节能减排，构建社会主义和谐社会"的政治方针。就需要进一步的开发、利用煤矿水，加强煤矿污水处理与复用，进一步的推动了当地的经济建设发展，同时也促进了煤矿产业的可持续发展。本文简要分析了当前我国煤矿井下污水的状况，分析了井下污水处理复用技术，并分析了该技术的具体实践。

【关键词】煤矿；井下污水；污水复用技术

水是生命之源，是人类赖以生存、生活、生产的基础性重要能源。我国许多地区处于严重缺水状态，以北方最为严重，同时我国的水资源分布极其不均匀，针对这一问题，我国提出了"南水北调"工程。在此背景下，我国的主要发展能源--煤炭。其主要分布在我国严重缺水的北方地区，且存在矿井水低利用率，高浪费率的严重问题。这在一定程度上加剧了北方地区用水紧张的问题，同时还由于大量的污水排放为导致严重的环境污染问题。因此，加强对矿井污水的开发、利用，进一步加大煤矿污水复用效率，能有效地推动矿区的经济发展，也进一步的推动了煤矿产业的发展。

一、煤矿井下污水状况

矿井污水是煤矿井下污水的主要来源，其主要类型有以下几点：

1、洁净矿井水。该类型的水资源是未经污染，且水质较好的地下水，无需任何处理就可直接使用的水资源。

2、含悬浮物矿井水。该类水资源的水质呈中性，其水体的硬度与矿化度均不高。水体内部悬浮物主要是洗消的煤尘和岩尘等。该水体常用的处理方法是混凝沉淀法。

3、高矿化度矿井水。该类水资源的水体硬度较高，其内部蕴含的无机盐比一般的水资源都要高，其总含量一般>1000mg/L，其水质一般呈中性或是偏碱性。这类水质若当作饮用水会对人体造成一定伤害，危害人的健康；用作农作物灌溉，会进一步加速土壤的盐渍化；用作建筑用水会进一步降低混凝土的粘黏强度；用作锅炉用水则会形成水垢。对于这类水资源的处理，则是进行脱盐处理，常用的方法有反渗透法、离子交换法语电渗析法等。

4、酸性矿井水。该类水资源是矿井中的水与煤矿共生的硫矿铁发生氧化反应生成的硫酸导致的，其PH值<6。该水资源在排放之后会进一步酸化地表水，进而严重危害水生生物，同时还会直接影响土壤的酸碱度，导致农作物减产，造成严重的经济损失。并且，该类水体还会造成行管采矿管路的腐蚀，对煤矿的开采造成严重的影响。该类水体的主要处理方法有中合法、湿式生态处理法和微生物处理法等。

5、含有特殊污染物矿井水。

二、采空区污水过滤技术

（一）技术应用原理

煤矿矿井内的废水主要包括底下渗水，煤矿开采过程中的洒水、降尘、防火灭浆、以及消防、机械设备用水等进而产生的废水。在进行采空区污水处理时，要结合煤矿的开采情况，根据煤矿井田开采采空区的煤层顶板、上覆岩层的砂质泥岩、粉砂岩以及细砂岩、中粗砂岩和残煤等的组合情况，再通过黄泥灌浆从而形成过滤层。并在此基础上，将开采工作面的污水经主管路注入带已经废弃的采空区，在采空区内对污水进行沉淀、过滤、吸附等工艺，进而达到净化目的。最后将经过净化的水资源通过泄水管路输入矿井中的集中水仓，进行排出或是复用等。

（二）采空区污水处理设计思路

将采面的采空区作为污水存储空间，进行排污管路的预埋工作。在采矿的回采工作结束后，对采空区域进行封闭，并打入矿井污水自管路。污水进入采空区后，进行沉淀净化，排水口引流与水泵加压等环节，最终进入矿井的净水、供水系统。在此基础上，要保障向地面强排的应急排水管道系统的的通畅。

（三）污水净化过程

1、采空区的选择

在井下污水的处理过程中，并非所有的采空区都可作为污水过滤的存储区。通过分析，采空区要符合以下三点才能作为污水处理、过滤的存储区。一是采空区的结构形态要满足污水存储的构造形态，如倾斜构造的采空区，有利于污水的存储与沉淀。二是采空区的进水口要与出水口有一定的高度差，便于污水的流动。三是在确保安全的前提下，污水处理的采空区与正在进行煤矿开采工作的工作面，煤柱的厚度不能低于30米。

2、優化排水管路

基于矿井井下环境的复杂性，其巷道无法形成系统性的排水沟进行污水的排流，需要采用管路排放。但是这一排放方式，在井下环境复杂的前提下，其排水点较多，所需人力资源多，且排水系统较为复杂。因此，要将井下污水进行集中净化、排放、复用等工序，就需要理清排水系统，并优化、改造井下排水管路。

在井下管路的主系统管路上铺设主管路，其他支路管路布置采用并接的方式。在暗风井铺设主管路与采空区回风港的灌浆管路对接，同时与矿井的采矿掘进面与回采的工作面进行对接；各个分系统的临时排水点都安装设置逆止阀，并接于主管路上，与暗风井的主排水管进行对接；矿井的煤矿采掘工作面和各个分系统的临时排水点的污水都经通过暗风井的主管路排入采空区进行沉淀、净化。

三、采空区污水过滤技术实践

以某煤矿井下污水复用为例，具体分析采空区污水过滤技术的实践效果。

（一）内容设计

在综采面的回采工作结束后，将其采空区进行封闭，并在封闭时预埋管路作为该采空区的排水口。同时，在回风港预埋φ159排污管路，并与打入采空区的两根φ108套管进行连接，φ159排污管路的另一端要与矿井的排水管路进行连接，确保矿井的污水通过该管路进入采空区。同时，回风港与回撤通道的高度差约20米，距离约1860米，从而保障排入的污水在采空区内得到充分的过滤、沉淀、净化。

（二）效果分析

该套净化服用系统运行状态良好，净水水质达标，可用于后续工作的喷雾、设备等的正常运行。该净化复用系统的运用，矿井每天过滤排除的净化水量为60？/d，其综合地层出水量，该矿井每天排出的净化综合水量可利用量为2500？/d。该矿井每天的工业用水量约为1200？/d，灌浆用水量为1100？/d，每天的用水量合计约为2300？/d，其矿井的出水量与用水量基本保持平衡。进一步提高了该矿井的水资源的利用率，缓减了用水紧张压力，进而节约了成本，提升了矿井的经济效益。

结束语

综上所述，煤矿污水的处理有利于缓减用水紧张压力，提升资源利用率，降低煤矿的生产成本，同时有利于提升煤矿产业的经济效益。因此，在能源危机的新形势下，对煤矿井下污水采用采空区过滤技术，是十分客观、必要的。该技术成本投入小，净化效果明显。并且，净化消毒之后的水资源可直接用于井下消防、设备等方面的洒水、冷却环节，从而有效地降低了地面供水的供水量以及污水处理的成本费用。同时，通过采用采空区污水过滤技术，可进一步的缓减井下作业环境，能有效地缓减矿井周边环境污染，进而达到良好的经济效益、环保效益与社会效益。

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