淖尔壕煤矿矿井水综合利用的优化研究

(神东天隆集团有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017209)

0 引 言

矿床开采破坏了地下水原始赋存状态并产生了裂隙，密切了大气降水、地表水、地下水和生活用水，各含水层之间的水力联系，使各种水沿着原有的和新裂隙渗入井下采掘空间形成矿井水。矿井水是煤炭生产过程中排放量最多的废水。据1993年统计，我国国有重点煤矿年排矿井水约22亿m3，平均吨煤涌水量约4．0 m3，而且随着煤炭工业的发展矿井水的排放量还将不断增多。长期以来，由于技术所限和认识不足，矿井水被当做水害加以预防和治理，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。据统计平均每开采1 t原煤需排放2 t矿井水，不仅严重污染了水资源，而且造成了工业和生活用水短缺。随着科学的发展和人们环境保护意识的提高，对矿井水也已有了新的认识，开始将矿井水作为一种水资源加以处理利用，即矿井水资源化。

地下采空区水库的设置，使得井下形成了一个天然的净水厂。采矿所产生的污水不用排至地面就能得到净化、利用与保存。一方面省去了地面处理污水的费用，另一方面也避免了井下水外排所造成的蒸发损失。矿井水在地下采空区内转移循环，自然净化后，作为工业用水、绿化灌溉用水而得到重复利用。

1 综采工作面后方采空区涌水利用

综采工作面推进方向巷道底板通常高低起伏，不平整，而当巷道位于富水区时，巷道低洼点通常会积水严重，需要设泵抽排。通常巷道内提前布置了排水管路，当巷道低洼点积水后，及时在该区域设泵将积水通过排水管路抽排至中转水仓，由中转水仓处水泵将矿井水提升至地面矿井水处理厂处理。但是，通常综采工作面后方采空区涌水水质较好，可以采取清污分离的方法将清水用于生产或绿化灌溉。

1.1 综采工作面后方采空区涌水情况

综采工作面过富水区时，巷道低洼点通常积水严重，通常采用综采工作面安装时安装的排水管路进行排水，若采用清污分离方法，能够减少污水产生、增加清水供应。以淖尔壕煤矿22410综采工作面过富水区为例，分析综采工作面后方采空区涌水利用。

22410综采工作面采高5 m，面宽300 m，工作面整体呈现负坡推进。22410回顺44-60联巷范围内松散层富水性强，且22410综采工作面运顺整体高于回顺，高差7～13 m，工作面自切眼至回顺48联巷为负坡推进，工作面回采期间主要受本采空区水(最大270 m3/h)和相邻的22 409采空区水(230 m3/h)影响，47-48联巷之间巷道积水严重。

1.2 综采工作面后方采空区涌水利用

矿井根据22410回顺底板标高及涌水情况，通过分析计划采用清污分离排水和预埋管路排水两种方法相结合的方式进行涌水利用。

(1)清污分离排水

在22410回顺48联巷低洼点(副帮侧)施工了尺寸为2 m×1.5 m×5 m(高×深×长)的临时水仓，水仓内设置了3台132 kW的强排泵，采空区清水自流至水仓。水仓至22410回顺13联巷22409采空区DN200的注水管之间铺设一趟DN200的清水管路，强排泵将清水通过DN200清水管路打入22409采空区。清水通过22409-22401采空区进一步净化过滤后，提升至淖尔壕净水厂使用。22410回顺巷道喷雾降尘、冲洗巷道污水通过另外两趟DN200管路抽排至中央水仓。

(2)预埋管路排水

22410回顺46-48联巷巷道底板起伏(起伏高差2.3 m)，同时由于回顺受F92 322°∠50°H=1.9 m断层影响回顺底板起伏较大，相邻22409综采面采空区及本工作面采空区的积水将集中在回顺48联巷附近，造成运输机机尾拉回水严重影响综采面正常推进。为此，在22410回顺46-48联巷巷道起伏较大地段段，按1.3°腰线开挖1.5*1.5 m沟槽，预埋100米DN300钢管后与48、47联巷泄水阀门对接，同时沟槽采用混凝土浇筑。当工作面回采至48联巷低点时，关闭其他联巷返水管，利用48联巷返水管将22409采空区涌水导流至46联巷用水泵抽排，减少22409采空区涌水对22410工作面回采的影响。

通过优化设计与施工，采用预埋管远距离自动泄水量达到120 m3/h，使22409采空区水位高度由2.0 m降至1.4 m,保证了22410综采面顺利推进。

2 综连采工作面探放水及未被污染矿井水利用

综采工作面回采前，需提前对上覆含水层、采空区和地表水进行疏放，确保综采工作面安全推过富水区域。

2.1 综连采工作面探放水产生情况

为确保综采工作面开采安全，通常会在综采工作面上覆采空区、空巷、地表水和含水层低洼点等区域提前施工探放水工程，将上覆积水疏放。根据淖尔壕煤矿探放水经验，上覆采空区和地表水量比较大，若全部作为污水排放，不仅增加污水排放、处理费用，而且也造成了水资源的浪费。以淖尔壕煤矿22518综采工作面探放水工程(包括切眼、22518回顺、22518运顺)为例，由于22518综采工作面局部过上覆12煤采空区、地表三元沟等，需施工探放水工程对采空区和地表水进行疏放，根据疏放工程统计，在近10个月的时间内累计疏放水量29万m3。由于该部分探放水水质较好，可以将该部分矿井水资源化，将其用于生产、绿化灌溉等。

2.2 综连采工作面探放水及未被污染过的矿井水利用

综连采工作面巷道内矿井水通常包括探放水、顶板淋水、采空区涌水及少量的综采工作面煤泥水等，其中探放水、顶板淋水和采空区涌水占比较大且水质较好，而综采工作面煤泥水相对较少且水质较差。通过分析，将综连采工作面巷道内全部矿井水集中由一趟排水管路排至位于井田中央的2#水泵房，然后排至22211-22214采空区内净化过滤，最后提升至地面供大柳塔水土保持示范基地灌溉绿化用水或通过井下复用水系统处理后供井下生产用水。

3 矿井水处理厂处理水利用

由于矿井中央回风、主运和辅运大巷、平硐、北辅运大巷及其他集中大巷中喷雾降尘水、冲洗巷道水和顶板淋水汇集后水质很差，通过水沟汇集至各水仓内，最终集聚在井下1#水泵房水仓内。1#水泵房水仓内污水提升至地面矿井水处理厂处理后能够达到煤炭工业污水综合排放一级标准。

结合矿井水处理厂月水处理量和现有生产系统情况，计划将矿井水处理厂处理后的矿井水排入淖尔壕主井90KW水泵房水池内，供淖尔壕洗煤厂生产用水。由于淖尔壕洗煤厂月生产用水(约3万m3/月)大于矿井水处理厂水量(约1.5万m3/月)，且矿井水处理厂处理后的矿井水水质能够满足洗煤厂生产用水质标准，因此，该改造方案可行。具体实施方案为：将矿井水处理厂处理后的矿井水从明渠外50方水池中接出一趟DN200的水管，经由调节池、压滤机房、大门口后，抽排至靠近水厂大门口的90 kW泵房水池内供洗煤厂生产用水。

4 结束语

本项目充分利用现有的地下采空区水库、井下复用水系统、矿井水处理厂、淖尔壕净水厂和神东生态治理示范基地建设等五个关键因素，结合井下涌水情况，从已封闭采空区含水层涌水、井田边界掘进工作面采空区积水、综采工作面后方采空区涌水、综连采工作面探放水及未被污染矿井水和矿井水处理厂处理水五个产水源头抓起，采取清污分离等措施，充分利用井下采空区自净功能，实现矿井水生活、生产和生态利用，形成了一套矿井水综合利用新模式。