浅谈煤矿矿井水的合理开发与利用

雷晓峥

（太原煤气化集团公司蒲县华胜煤业有限公司 山西太原 041206）

水是生命之源，但我国水资源缺乏，人均占有量仅为世界人均水平的1/4，且分布不均。同时我国也是一个煤炭生产大国，煤炭工业的可持续发展是我国能源供应的重要依靠，在当今以及今后相当长的时间，以煤炭为主的能源生产和消费的格局不会发生大的改变。煤炭资源的开采目前在我国主要以井工开采为主，在井下作业时，由于频繁地掘进活动会不断地接触地层内的含水层，这些被引出的地下水，一般情况下作为废水排出矿外，但在特殊条件下，会因其突发的势头而对矿井作业及工人的人身安全构成威胁。就我国煤矿区的水资源分布情况来说，全国70%的煤矿缺水，40%的矿区严重缺水，总体来看我国的富煤区同时也是贫水区，对煤矿井水的合理开发与利用对保护我国水资源有着重大的战略意义[1]。但是目前我国矿井水的开发利用还主要停留在简单地沉淀后再用于其他方面，其利用率不足30%，绝大部分的矿井水并未经任何处理就直接排放到环境中，不仅对水资源造成极大的浪费也为环境带来了一定程度的污染，因此对煤矿井水的有效开发和利用具有深远的意义。

1 矿井水的类型及治理方法

矿井水一般会由于受到开采过程或运输途中所散落的岩粉和粉煤灰污染，按照污染物的理化性质，将矿井水分为5大类型，分别为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、含特殊污染物矿井水、高矿化度矿井水及酸性矿井水。

1.1 洁净矿井水

其水质较好，pH呈中性，一般不含有毒有害离子，基本上符合生活饮用水的标准，常采用井下清洁分流的方式，从专设管道中引出。洁净矿井水多数存在于太原组及茅口组灰岩中。处理此类矿井水相对来说比较简单，一般采用过滤和消毒的方法即可。

1.2 含悬浮物矿井水

此类矿井水在我国北方的各大国有煤矿中比较常见。pH呈中性，硬度和矿化度都不是很高，一般含有较多煤炭开采过程中散落的岩粉和煤粒，因而混浊度高，多呈灰黑色，此外还有部分有机物及细菌。由此可知处理该类矿井水的关键是去除其中的细菌及悬浮杂质，常用的处理工艺有沉淀和混凝。

1.3 含特殊污染物矿井水

此类矿井水一般高浊、高污染，pH偏低。主要含有一些有毒有害重金属元素、有机污染物（铬、镉、砷、铅等）、放射性元素以及煤焦油、腐殖质等，其排放量不大，但如果不做处理会对水系造成严重的污染。治理含有特殊污染物的井水首要步骤就是要去除水中的悬浮物，然后对于不同类型的污染物要经过针对性的科学试验，选取合理的水处理技术，如对于水质中含有较多氟元素的，可采用活性氧化铝吸附法进行处理；铁锰含量多的水质可采用曝气充氧、沉淀、吸附、混凝及离子交换等技术进行去除；含有放射性元素的矿井水一般是由于煤层中的放射性物质渗入地下水层而形成的，此类含放射性物质煤矿的开采在我国受到非常严格的限制，因此含放射物的矿井水的治理现阶段谈论还有些为时过早。

1.4 高矿化度矿井水

该类矿井水是矿物质溶解于水形成的，pH呈中性或偏碱性，硬度高，俗称苦咸水。一般是地下水与煤炭层中的硫酸及碳酸盐薄层接触的结果，通常含有较多的钙离子、镁离子、碳酸根离子及硫酸根离子[2]。高矿化度矿井水的治理方法一般分两步进行：首先是去悬浮物，可采用混凝、沉淀等技术进行预处理；然后是关键的技术是脱盐，一般的脱盐方法有电渗析法、离子交换法、蒸馏法及反渗透法等，在我国煤矿基本都利用电渗析技术对高矿化度矿井水进行处理[3]，其操作流程简单，投资省，效果好，但能耗和处理费用高，且对原水的预处理要求较高。

1.5 酸性矿井水

此类矿井水的主要特征为pH＜5.5，个别井水甚至低于3，一般情况下也会伴随着铁、锰等重金属及无机盐类含量的增加，因此水质矿化度和硬度都较高，主要分布于我国南方的高硫矿区，会危害矿井设备和排水管道。酸性矿井水的治理方法主要是中和法，即采用石灰石和电石渣等廉价的物质作为中和剂，此外为了同时去除水质中含有的重金属物及无机盐还要增设曝气和沉淀等处理工艺流程。

2 矿井水的资源化

不同污染程度的矿井水经特定的工艺进行处理后便可成为再生的可利用水资源，应用于人们日常生活，农业生产及工业生产活动中。洁净矿井水经简单处理和消毒后即可开发成为矿区人们的生活饮用水，缓解我国矿区缺水的现状，有的矿井水中还含有多种对人体有益的微量元素，可进一步开发为矿泉水从而带来更大的经济效益；含悬浮物的矿井水经沉淀、过滤及消毒等工艺处理后也可作为生活饮用水，或是用于矿井区的工业用水；含特殊污染物的矿井水处理工艺复杂，成本高，处理后很难达到生活用水及工业用水的标准，因此只要求达标排放或用作农田浇灌；高矿化度矿井水经脱盐处理后一般不能作为生活饮用水，只可用做工业用水；酸性矿井水因其成分较复杂，虽可经处理用作生活用水，但成本较高，因此一般也只用作工业用水或达标后排放到农田做灌溉之用，还可以作为矿区的除尘及防尘用水。

[1]张忠善.煤矿矿井水利用的必要性[J].企业技术开发,2011,18:32-35.

[2]何绪文,宋志伟,王殿芳,等.反渗透技术在煤矿苦咸水处理中的应用研究[J].中国矿业大学学报,2002,31(6):618-621.

[3]李福勤.高矿化度高铁锰矿井水回用处理工艺研究[J].中国矿业大学学报,2005,35(5):637-640.