研究高矿化度矿井排水综合利用系统的设计

马寅初

(山西中远设计工程有限公司)

研究高矿化度矿井排水综合利用系统的设计

马寅初

(山西中远设计工程有限公司)

在对高矿化度矿井排水系统进行设计的时候，需要考虑煤炭工业不同用水水质要求的情况，因此应当采用分质处理以及分质供水系统。同时要降低脱盐水的工作量，做到高矿化度矿井排水综合利用，另外还要做到浓盐水的循环利用，以免对水资源造成污染。

高矿化度；矿井排水；系统设计

一、前言

我国的高矿化度矿井排水主要分布在在西北矿区。近几年，矿井的规模不断扩大，矿井排水量也相应增加，但是矿井产生的浓盐水直接外排，这在一定程度上增加了地表水的含盐量，容易造成土壤盐碱化，，同时我国西北地区一些地方严重缺水，而部分矿井正好处在这些缺水地区，水资源不充分，工业与农业用水之间矛盾比较突出。而高矿化度矿井排水综合利用一方面能够解决矿井的水资源缺乏问题，另一方面能够一定程度上改善周围环境，因此本文主要是着重分析高矿化度矿井排水综合利用系统的设计。

二、高矿化度矿井的概况

西北地区某矿井规模为12.0Mt/a,并且规模为12.0Mt/a的选煤厂。该矿井处在严重缺水的西北黄土高原，附近虽然有三条地表河流，但是径流量比较小，水质属于I I I类，,矿化度达到324～712m g/L,矿区区域内农田分布广泛。同时一天里矿井正常涌水量17756m3，矿井排水量并不是固定的，一般情况下开采时间、季节、周围地下水疏干等都会对其产生一定的影响。为了保证水源供水的安全，矿井的设计必须考虑0.3～0.5折减系数，如果折减系数按0.5考虑的时候，一天中矿井排水安全供水量应为8928m3,投入使用后，矿井一天中最高的用水量为8707m3，选煤厂的日用水量与矿井一样，这些用水量包括了生活生产用水、选煤工艺生产补充水、井下进口采煤机用水、井下生产除尘洒水、井下黄泥灌浆用水等。

三、矿井排水和用水水质要求

一般情况下，矿井排水一定要经过处理后才能排到外面，生活用水的供给一定要经过脱盐处理，部分生产用水以及井下进口采煤机用水同样也需要经过脱盐处理。该矿井选煤厂的选媒工艺采用的是重介质浅槽洗煤工艺。重介质选煤工艺涉及到分选介质，一般来说分选介质主要有两种，一种是重液，另一种是悬浮液，通常无机盐水溶液或者有机溶液都可以作为重液使用，但是重液具有难以回收的缺点，所以并没有被应用于工业中。当前，主要是采用悬浮液作为分选介质，悬浮液是由矿粉与水配制而成的，它可以进行回收。

四、高矿化度矿井排水系统的设计

1.絮凝沉淀工艺处理

该矿井不同用水点要求的水质标准不一样，因此矿井排水系统的设计必须遵循分质处理和分质供水的原则。矿井排水需要采用絮凝沉淀的方式处理，把悬浮物和色度消除掉，直到符合煤炭工业污染物排放一级标准，同时还要满足电厂水源供水的要求。一般来说，经过絮凝沉淀过滤后的水质含盐量浓度没有多大的改变，含盐量大约为4560mg/L，浊度小于1N T U，这种含盐量的水一方面可以用在井下消防防尘冲洗洒水，另一方面也可以用于地面消防及生产系统防尘冲洗用水[5]。

2.脱盐水工艺处理

生产用水、生活用水以及消防用水需要统一采用脱盐水处理方法，以达到用水的标准，一般来说，只要脱盐水含盐量小于300m g/L即满足生活饮用水的要求，采煤机用水要求的含盐量同样是小于300m g/L，这类水质的指标主要是使用在工业场地地面、井下采煤机以及掘进机[4]。但是使用脱盐水处理方法需要的经费比较高，因为脱盐水处理工艺通常采用反渗透技术，投资的费用和运行经费非常的高。为了减少投资的费用和运行经费，避免对环境造成污染，在高矿化度矿井排水系统的时候，应当尽可能的减少脱盐水处理工艺的使用次数。

3.浓盐水处理

为了减少矿井附近水资源的污染，浓盐水应做到循环使用。一般来说浓盐水思维T D S大约为15240m g/L,浊度小于1N T U,并且不含有颗粒物。这个标准的水指标不符合农田灌溉水质标准，工作人员不能把水直接往外排，如果排到外面，容易造成地表水和地下水污染，并且使矿井附近的土壤严重盐碱化。目前处理浓盐水主要有两种方法：（1）建设蒸发池。西北地区降雨量小于水分蒸发量，因此可以把浓盐水排入建设好的的蒸发池内，通过自然蒸发达到浓缩浓盐水的目的。但是，通过蒸发池处理脱盐水存在一定的局限性，首先，蒸发池的占地面积比较广，通常需要占到几百亩，最重要的是该矿附近有农田，不符合国家土地政策标准；其次，在施工过程中涉及到土地防渗问题，如果考虑不周全容易造成地下水污染[3]；再次，需要阻止地表径流流入蒸发池，否则容易引起蒸发池太满而溢出；最后，蒸发池的投资成本比较大，并且后续还需要维护以及运行费用。（2）浓盐水综合利用。一方面井下黄泥灌浆用水可以使用浓盐水，另一方面选煤工艺生产补充水也可以使用浓盐水，这样就能循环利用浓盐水，不把浓盐水向外排，以免造成环境污染，同时还能节约水资源。

五、高矿化度矿井排水的问题以及解决措施

1.存在的不足

一般井下黄泥灌浆是用在采空区防灭火的，如果采空区比工作面高的情况下，黄泥灌浆的少部分渗透水就会趁机渗透到矿井排水中，这样不仅加大了矿井的排水量，同时还增加了矿井排水的含盐浓度。另外，在特殊情况下，矿井及选煤厂的用水量要求比矿井排水量小的时候，就会造成絮凝沉淀池出现溢流水的现象，这时就需要把水往外排，而絮凝沉淀池的水标准不符合农田灌溉用水标准，不能直接往外排，这时可以采用脱盐水工艺处理，但是耗费的资金比较大，不经济实惠，而且还会使浓盐水量增多，容易产生二次污染[2]。

2.解决措施

首先，针对矿井排水出现的问题，在对矿井排水系统进行设计时可以采用分质供水的系统以及，采用分质供水的系统一方面可以减少脱盐水用水量，另一方面可以使浓盐水总量变少。通过采用分质供水系统的方式，可以减少脱盐水和浓盐水的总量，减少矿井附近突然的盐碱化，减少水资源的污染，起到保护生态环境的作用；其次，在设计过程中，同时也可以采用高浓度的黄泥灌浆技术，黄泥灌浆技术的实施可以使矿井下的浓盐水渗透总量变少，同样可以减少突然的盐碱化，减少环境污染；再次，相关人员可以在矿井下的采空区域设置小围堰，通过这样的措施就可以防止黄泥浓盐水的径流流入矿井，增加矿井排水的浓盐水总量，并且当遇到采空区比工作面低的情况下，黄泥灌浆用水将不会流入矿井排水中，而是自动渗入到下面的地层中[1]；最后，絮凝沉淀池溢出来的水可以提供给电厂使用，或者也可以把出水口设计在地表水河道中部，这样就可以使矿井排水稀释，降低含盐浓度。

高矿化度矿井排水综合利用系统的设计主要是采用分质处理方法以及分质供水系统，通过这样的设计可以满足煤炭工业不同用水水质要求，同时又可以循环利用浓盐水，降低矿井附近土壤盐碱化，减少环境污染，保护环境，促进生态系统的循环发展。

[1]李宏伟,魏娟.邹平铜矿矿井排水综合处理及铜离子回收技术研究项目获山东省科技进步三等奖[J].山东水利.2012,09(01):10-15

[2]黄敬忠.延伸矿井排水能力探析[J].煤矿开采.2012,10(12):70-74

[3]姚枫.浅论新疆煤矿矿井排水的处理问题[J].新疆环境保护.2013,03(02):97-102

[4]朱文军.提高矿井排水系统效率及节约电能的有效途径[J].煤炭技术.2013,07(09):24-33

[5]陈晶.大水矿山矿井排水存在的问题分析[J].矿业快报.2014,02(08):89-93

TU7

B

1007-6344（2015）10-0124-01

马寅初，男，1982年4月生，本科学历，工程师，山西中远设计工程有限公司，山西省太原市，030001）