煤礦礦井水資源化及綜合利用的實踐思考

（黃河水土保持綏德治理監督局，陜西 榆林 719000）

秦嶺以南地區是我國淡水資源分布較為豐富的地區，而以北地區則因為地理環境因素，淡水資源分布較少。但是，我國大型煤礦大都分布在北方缺水帶，山西、陜西、內蒙古等地位于我國北方，淡水資源較為缺乏，卻擁有我國近85%的煤礦資源。下面以榆林市煤礦為例進行分析。

根據《陜西省水資源綜合規劃》《榆林市水資源綜合規劃》，榆林市自產水資源總量為26.72億m3，產水模數為6.1萬m3/（a·km2），多年平均天然徑流量為18.46億m3，徑流深42.4 mm，地下水資源為16.31億m3，其中風沙灘區地下水資源量為10.37億m3，山丘區地下水資源量為5.94億m3。數據表明，榆林市大部分地下水都位于沙灘或丘陵地區，這些地區因為環境的限制無法進行水資源開采，因此進一步加劇了水資源的緊張。榆林是產煤大市，每年用水極為緊張，部分地區礦區每日淡水資源供應甚至不超過5 h，嚴重影響職工日常生活。當地每年排放的煤礦廢水數量極大，大多數煤礦廢水僅含有煤粉、巖石粉末污染物，污染程度較低，處理起來十分容易，處理成本較低。污水處理部門只需要將這些水進行混凝、沉淀、過濾消毒，即可用作煤礦職工的生活生產用水，所以將礦井廢水資源化對于煤礦地區有著巨大的社會意義[1]。

1 煤礦礦井廢水的來源和處理方式

1.1 煤礦礦井廢水的來源

在不斷研究含煤地層的過程中，人們發現，含煤層一般都分布在地下水層之下。因此，為了保證煤礦井下操作安全，采煤前都需要將大量礦井涌水抽出，礦井中的大量煤粉和巖石粉就會摻入這些地下水中，最終造成大量礦井廢水。這類礦井水摻雜大量的煤粉、巖石粉、泥土以及微生物，大都呈灰黑色。此外，很多煤礦的含煤巖層都會和大量硫化物、金屬礦物分布在一起，煤礦開采會使大量含硫化合物和金屬物質混進地下水中，造成地下水的嚴重污染。煤礦礦井廢水含有少量有機物和微生物，煤礦企業要積極處理礦井廢水，減少礦井廢水污染，提高礦井水中微量元素的利用率。

1.2 礦井水資源化的處理方式

我國很多煤礦的礦井水水質有很大差別，因為每個礦井的地理環境不同，含有的礦物質和煤礦伴生礦成分都有所不同。煤礦開采煤時，礦井涌水會流入采煤層，最終混合煤層中的大量煤粉、巖石粉和伴生礦物質，造成地下水污染。在處理礦井水時，人們應當采取分層處理方式，檢測不同地區、不同環境的礦井水成分，再進行分化處理。例如，在常規的礦井廢水處理中，處理人員通常都會將廢水分為六類，即含特殊污染物礦井水、酸性或堿性礦井水、含硫礦井水、高礦化度礦井水、含懸浮物礦井水以及潔凈礦井水。分類后，再根據每種礦井水的具體成分，采用清污分流、分質處理、分級處理等手段分別進行凈化處理。

2 礦井廢水資源化及綜合利用措施

2.1 潔凈礦井水的處理

根據國家相關規定，煤礦企業要有效處理礦井水，而后對其進行循環利用，確保整個礦井區水資源供應的穩定。但是，當前，榆林市規劃區內礦井水綜合利用率僅為34%，和國家相關要求比較，整體利用率很低。近年來，礦井水被大量抽出地面，并沒有按照煤礦建設規劃的相關要求進行綜合利用，加之管網建設滯后，造成水資源的極大浪費。所以，為了進一步推動礦井水資源的合理運用，礦井人員需要及時對礦井水處理進行合理規劃，提高礦井水的利用率。煤礦管理者應當樹立可持續性發展理念，設立專門的煤礦排水系統，集中排放酸性水，并且在地表進行攔蓄使地下水能夠通過自然蒸發得到一定的凈化處理。

在進行礦井水處理時，煤礦管理人員可以使用新型水泵對分級脫水后的煤泥水進行深度處理，將分離后的礦井水循環應用于挖掘工程，減少水資源的浪費[2]。例如，一大型煤礦采礦場底部存在大量潔凈礦井水。這時，礦井水務工作人員就可以充分利用技術手段，將這些潔凈礦井水進行資源化利用。首先，可以利用引水管道，將將礦層中間的潔凈礦井水引入礦井的底部蓄水池，然后利用抽水泵將蓄水池內的潔凈礦井水抽離排放到地面凈水池中。等將所有潔凈礦井水都排放到地面凈水池后，工作人員再將其進行沉淀，去除泥沙，并利用凈水劑等對礦井水進行消毒凈化，最后經自來水管道引入礦場人員住所，為其提供生活用水。

2.2 含有懸浮物礦井水的處理

在礦井廢水中，含懸浮物礦井水占比最大。在采煤過程中，大量地下水透過煤礦層，將煤礦層中的大量煤粉、巖石粉、泥沙等懸浮物混合，最終造成地下礦井水污染。例如，榆林市某大型采煤礦場含有大量懸浮物礦井水，過去，礦場員工都會將這些水直接排放到礦場周圍的空地，但是，現在礦場水務工作人員可以利用合理的方式將這些水資源進行特殊處理，使其變成干凈的生活用水。工作人員可以先使用大型抽水器，將含懸浮物礦井廢水抽離排放到地面蓄水池中，然后進行沉淀，去除其中的大顆粒懸浮物，再進行過濾消毒殺菌，對沉淀后的礦井廢水進行處理，使其轉變為干凈水資源，最后利用管道將處理后的礦井水輸送到礦場員工的生活區和礦井下的工作區，使其成為可使用的水資源。

2.3 高礦化度礦井水的處理

高礦化度礦井水含鹽量過大，超過國家有關標準（鹽含量＜1 000 mg/L），而高礦化度礦井水的含鹽量一般都保持在2 000～4 000 mg/L，屬于嚴重超標水質。水中鹽分主要有鈣、鎂、鋅、鈉等離子，所以這類水偏堿性，味道苦澀，水質硬度較大。很多煤礦采取直接抽離方法，將這類礦井水排放到礦井周圍，對礦井周圍的土地造成嚴重破壞。所以，煤礦水務工作人員要樹立可持續發展理念，運用合理的凈化方式，將其轉化為干凈水資源，然后用于煤礦開采或農田灌溉。

隨著煤炭經濟的發展，榆林市煤礦揚塵造成的空氣污染問題日益突出。當前，國家環保要求不斷提升，建設用地受到嚴格控制，煤炭存儲逐漸由散堆走向封閉，以達到抑制揚塵的效果。如果煤礦出現大量高礦化度礦井水，煤礦水務工作人員要制定合理的處理方案，將其凈化處理。首先利用管道將高礦化度礦井水引流到礦井底部的污水蓄水池中，再利用大型抽水泵將其抽排到地表的污水凈化池中。高礦化度礦井水含鹽量過高，所以首先要進行脫鹽處理，在地面污水池中加入大量混凝劑，分離出污水中的沉淀物，之后加入大量二氧化碳氣體，調節水中的pH值，使整個水池的水從堿性變為中性，最后利用二級水流管道將凈化過的礦井水引流到礦井開采用水池和農田中，實現礦井廢水的綜合利用。

2.4 含硫含堿礦井水的處理

煤礦分布具有地域差異，我國很多地區的煤礦含煤層都含有大量含硫物質與堿性物質，這類礦井水極難處理。高含硫礦井水具有一定的腐蝕性，不論如何使用，都會對人體和設備造成巨大傷害。過去，煤礦工作人員一般都會將這類廢水用管道引入污水排放地中，直接就地排放，無疑對環境造成巨大傷害。這類礦井水每年的排放量巨大，造成水資源浪費。因此，礦場工作人員應當轉變處理觀念，將含硫含堿性物質濃度較大的水資源進行處理再利用，以免對環境造成破壞。

含硫含堿礦井水的處理方法繁雜，成本較高，所以經過初步凈化處理后，煤礦可以將其出售給對水質要求較低的企業，做到物盡其用。例如，榆林市某煤礦含有大量含硫超標礦井水，所以礦場水務工作人員首先利用抽水泵和管道將礦井水抽排放地表的污水凈化池中，然后采用中和法，將礦井廢水中的H2SO4離子進行中和，之后利用脫硫法將水中的硫酸鹽去除，再利用中和法將大量石灰撒入水中，對礦井水進行消毒處理，最后將處理后的水資源用于煤礦生產，或者將其出售給造紙廠或鋼鐵廠這類對水質要求較低的企業。

3 煤礦礦井水資源化及綜合利用的前景

我國淡水資源分布不均衡，隨著人口的不斷增長，淡水資源需求日益增加。但是，我國很多煤礦為了保證采礦安全，都會將大量礦井廢水直接排放，造成淡水資源的浪費。在淡水資源日益緊缺的今天，將煤礦礦井水資源化并綜合利用，能節約大量淡水資源，減輕礦區地下水資源過度開采而造成的水資源系統破壞，緩解礦井廢水處理與水資源保護之間的矛盾。礦井廢水資源化和綜合利用，可以減少其對礦井周圍環境的污染，從源頭上解決礦井水環境問題，改善礦區生態環境，促進礦區的可持續發展。

4 結語

當前，煤礦企業要積極踐行可持續發展理念，大力推進礦井水資源化和綜合利用，這對于保護水環境和節約水資源都有著巨大的現實意義。因此，煤礦企業應當及時轉變發展理念，運用科學的處理方式，將平時礦場所產生的純凈礦井水、含懸浮顆粒礦井水、含硫含堿礦井水等進行凈化處理，使其轉變成干凈的水資源，并對其進行綜合利用。