礦井水井下處理新技術(shù)及工程應(yīng)用

戴守國

（河北省煤田地質(zhì)局水文地質(zhì)隊，河北 邯鄲 056000）

在礦井開發(fā)的過程中，需要進(jìn)行排水，如果沒有選擇適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行排水，不僅會導(dǎo)致水資源的不必要消耗，還會對于周圍的環(huán)境造成不利影響，導(dǎo)致礦井無法獲得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)收益和社會效益。在這一情況下，應(yīng)該對于新技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，降低礦井水井下處理對于水資源的消耗，提高水資源的利用率，改變礦井水資源較為短缺的現(xiàn)狀，為礦井的長期合理開發(fā)提供了有利條件作為支持。

1 傳統(tǒng)礦井廢水處理技術(shù)存在的不足

從當(dāng)前的情況來進(jìn)行分析，目前我國礦井開發(fā)的過程中存在著一些不足，大部分具有豐富礦產(chǎn)儲備的區(qū)域，水資源是比較少的，借助于傳統(tǒng)模式開展水井下處理，不僅會消耗較多的水資源，還會對于周圍的環(huán)境造成不利影響，為了解決這一問題，就必須要科學(xué)合理的對于現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，提高水資源的利用率，創(chuàng)造更多的利潤。從當(dāng)前所開展的礦井水處理來進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)其所運(yùn)用的技術(shù)難度比較低，無法發(fā)揮技術(shù)最大化的作用，不僅會浪費(fèi)資源，還花費(fèi)了較多的資金，這從某種角度來說，限制了礦井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

2 礦井水井下處理新技術(shù)及應(yīng)用

隨著技術(shù)水平的提升，礦井中所運(yùn)用的綜合設(shè)施設(shè)備數(shù)量不斷提升，開展礦井井下處理已經(jīng)成為了時代發(fā)展的必然，其能夠從當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)實(shí)情況出發(fā)，降低不必要的資金消耗，高效的利用水資源和土地資源，使廢水被更加高效的處理，為其創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收入。

2.1 采空區(qū)礦井廢水處理技術(shù)

在對于礦區(qū)進(jìn)行開發(fā)的過程中，地表出現(xiàn)下沉，經(jīng)過人為挖掘，會形成井下空洞，采空面積比較大。為了避免采空區(qū)出現(xiàn)塌陷，一般會運(yùn)用矸石等進(jìn)行填充，來為采空區(qū)提供條件。在這個過程中，對于采空區(qū)礦井廢水處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，主要是指在對于矸石進(jìn)行應(yīng)用、填充時，需要對于廢水進(jìn)行處理、過濾、沉淀，使地下水得到凈化，能夠被再次使用到礦井開采之中，為其提供充足的水資源[2]。在這個過程中，應(yīng)該將所填充的物質(zhì)，比如說矸石等作為過濾材料，來對于被污染的水資源進(jìn)行處理，然后將井下水資源排放到采空區(qū)之中，這能夠達(dá)成凈化水資源這一目標(biāo)，使礦井廢水能夠被多次重復(fù)的應(yīng)用。除此之外，在完成第一次凈化工作之后，應(yīng)該運(yùn)用中速過濾罐展開二次處理，并將處理完成的水放置到蓄水池中，運(yùn)用加壓泵加水打入到井下供水網(wǎng)中，這能夠獲得較好的成效。因?yàn)檫@一技術(shù)主要是在采空區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，不會對于地面土資源造成浪費(fèi)，降低了進(jìn)行設(shè)施建筑需要投入的資金。并且，其操作難度比較低，優(yōu)勢較為明顯。但是，這一技術(shù)需要有較好地質(zhì)構(gòu)造的礦區(qū)環(huán)境作為支持，并不能夠被廣泛應(yīng)用到所有礦井水井下處理之中。

2.2 反滲透廢水井下處理技術(shù)

反滲透水井下處理技術(shù)主要被應(yīng)用到高礦化度礦井水處理之中。這一設(shè)施設(shè)備是由石英砂過濾器、活性炭過濾器、反滲透裝置等構(gòu)成的，而且管路以及水箱的原材料應(yīng)該是不銹鋼。想要對于廢水進(jìn)行二次利用，其礦化度應(yīng)該在1000以下，并確保其中氯離子的含量不會超出200，其中碳酸鈣的含量也要在500以下。在進(jìn)行反滲透處理以后，電導(dǎo)率比較高，能夠確保井下廢水可以被重復(fù)進(jìn)行使用，能夠被應(yīng)用到液壓支架、消防、乳化油制作以及設(shè)備冷卻之中，效果比較好[3]。但是，對于反滲透廢水井下處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，需要確保其不會發(fā)生爆炸、不會因?yàn)槌睗癯霈F(xiàn)一些問題，這從某種角度來說，增加了資金的投入，因此其只適用于需要處理數(shù)量較小的井下廢水。根據(jù)相關(guān)資料調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)借助于陶粒以及瓷沙，能夠較為有效的提升過濾質(zhì)量，使礦化度達(dá)成要求。運(yùn)用這一方式需要投入的資金比較少，能夠創(chuàng)造較多的經(jīng)濟(jì)收益，受到了大部分礦井企業(yè)的關(guān)注，應(yīng)用較為普遍。

2.3 廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)

在開展礦井水井下處理，對于系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時一般是通過沉降、過濾、阻止污垢的出現(xiàn)以及供水等多個環(huán)節(jié)構(gòu)成的。在進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要考慮到平流區(qū)以及斜管區(qū)，構(gòu)建一個綜合性比較強(qiáng)的沉淀池，并借助于初級過濾器以及精確過濾器展開處理，在這個過程中需要使用永磁性阻垢儀，合理的對于被污染、無法正常使用的水資源進(jìn)行處理。隨著技術(shù)水平的提升，自動化設(shè)施設(shè)備得到了一定的發(fā)展，并且在系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，系統(tǒng)能夠及時的操控設(shè)備，對于設(shè)施設(shè)備進(jìn)行關(guān)停。并監(jiān)督管理系統(tǒng)的運(yùn)行，了解其動態(tài)變化情況，這能夠在較短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的問題，并進(jìn)行預(yù)警[4]。借助于廢水井下處理系統(tǒng)技術(shù)能夠更加高效的對于污水進(jìn)行處理，這提升了水的質(zhì)量，效果較為突出。并且，其有著較高的負(fù)荷能力，可以對于沖擊力進(jìn)行抵抗，不需要應(yīng)用絮凝劑就可以對于礦井內(nèi)的懸浮物質(zhì)，比如說鐵、錳等進(jìn)行合理處理。但是，因?yàn)閼?yīng)用這一系統(tǒng)需要有較大的過濾池作為支持，所以最好不要在水量過大的井下處理中進(jìn)行應(yīng)用。廢水井下處理技術(shù)構(gòu)造可見圖1。

圖1 廢水井下處理構(gòu)造圖

2.4 廢水井下超磁分離技術(shù)

圖2 廢水污染物處理流程圖

圖3 礦井水處理常見工藝流程圖

超磁分離技術(shù)是當(dāng)前礦井水井下處理的關(guān)鍵新技術(shù)之一，其能夠運(yùn)用磁力比較強(qiáng)的磁分離機(jī)械設(shè)備構(gòu)建成為超磁分離處設(shè)備。借助于磁盤吸附水體懸浮物質(zhì)，能夠提升磁盤轉(zhuǎn)動的速度，使其在較短的時間內(nèi)將懸浮物質(zhì)和水分隔。進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的原理主要是借助于稀土永磁材料構(gòu)造一個磁力較強(qiáng)的磁場，確保水中并沒有磁性的懸浮物質(zhì)不會受到磁場的影響，形成磁性。在這個過程中，還可以借助于磁場力發(fā)揮作用，將懸浮物和水體進(jìn)行分割，達(dá)成凈化目標(biāo)。并且，在對于懸浮物、泥渣等廢水污染物進(jìn)行合理處理之后，在進(jìn)行二次回收利用，可見圖二及圖三。借助于這一技術(shù)對于礦井水井下處理時速度比較快，并且水力停留時間比較短，不需要有較大的面積作為支持，能夠處理較多數(shù)量的水資源，這有效的提升了井下廢水處理效果，創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)收益。并且，這一技術(shù)對于水處理量的設(shè)計是比較科學(xué)的，可以將處理完成之后的水資源放置到水倉之中進(jìn)行存儲，這有效的降低了水資源的浪費(fèi)情況發(fā)生概率[5]。在技術(shù)水平的影響下，目前尚未達(dá)成完全普及。但是，也應(yīng)該對其予以充分的關(guān)注。并且，在今后隨著技術(shù)實(shí)力的增強(qiáng)，將會有更多的新技術(shù)被應(yīng)用到超磁分離處理技術(shù)設(shè)備之中，這能夠有效的提升其自動化水平，為工作的高效開展提供了有利條件。

2.5 氣水相互沖洗濾池處理技術(shù)

氣水相互沖洗濾池處理技術(shù)主要是指運(yùn)用數(shù)量較多封閉較好的濾格構(gòu)成一個濾池，并借助于壓力這一手段來進(jìn)行放水，使其出水，從而達(dá)成在壓力影響下的氣水相互沖洗濾池對于井下廢水進(jìn)行處理。通常情況下，需要進(jìn)行設(shè)計，考慮到水量以及對應(yīng)區(qū)域，一般會應(yīng)用2組濾池，開展沖洗。反沖洗主要是指借助于通氣手段，利用水源開展反復(fù)沖洗。因?yàn)闉V格的反沖洗水是經(jīng)過其它濾格過濾處理之后的水資源，這有效的提升了水資源的應(yīng)用效率，并且在進(jìn)行沖洗之后能夠達(dá)成地下水復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 礦井水井下處理就地復(fù)用技術(shù)

和礦井水一般所應(yīng)用的常規(guī)方式存在著一些差異，這一方式主要是在地底下構(gòu)建水處理站，達(dá)成礦井水地下處理這一目標(biāo)。因?yàn)?，礦井地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，礦井的空間比較狹隘，并沒有形成完善的大跨度頂板支護(hù)技術(shù)，這就導(dǎo)致修建地下水處理站進(jìn)行維修保護(hù)的難度比較高，因此這一技術(shù)的應(yīng)用并不普遍[6]。

3 應(yīng)用礦井水井下處理新技術(shù)取得的效果

從當(dāng)前的情況來看，礦井水井下處理新技術(shù)的應(yīng)用效果較為突出，有效的解決了出現(xiàn)的問題。原本的地下采空區(qū)大部分水資源都沒有得到合理的利用，浪費(fèi)了較多的水資源。而在這個過程中，搜集一些清水收集處，可以將一些分散的水資源進(jìn)行存儲，將其放置到水倉之中，并借助于水倉傳遞到水泵房之中，為相關(guān)人員的工作提供支持。這有效的降低了污水泵房的水量，改變了泵房內(nèi)部壓力過大的情況發(fā)生，降低了進(jìn)行維修和清倉的負(fù)擔(dān)，減少了成本的消耗，這從某種角度來說，提升了水資源的利用率，增加了水資源的數(shù)量，能夠?yàn)榈V井的長遠(yuǎn)發(fā)展提供充足的的水資源作為支持，優(yōu)勢較為突出。

4 總結(jié)

根據(jù)上文來進(jìn)行分析，礦山水井處理技術(shù)能夠?yàn)樗Y源的高效利用提供支持，不僅能夠創(chuàng)造較多的經(jīng)濟(jì)收益，還能夠降低由于水資源污染所導(dǎo)致的環(huán)境破壞，隨著技術(shù)水平的提升和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，出現(xiàn)了更多的新技術(shù)被應(yīng)用，因此在對于礦山進(jìn)行開采時，應(yīng)該科學(xué)合理的對于技術(shù)進(jìn)行選擇，使水處理技術(shù)發(fā)揮最大化的作用，為礦井的發(fā)展提供支持。