鄭州市礦井水資源綜合利用初探

董永立 王建華

（1.鄭州市水利建筑勘測設計院，河南 鄭州 450006；2.鄭州市引黃灌溉工程管理處，河南 鄭州 450000）

礦井水在開采過程中會受到粉塵和巖塵的污染，是煤礦及其他礦山具有行業特點的廢水，這部分廢水經處理后，可作為生產、生活和生態用水。推進礦井排水產業化利用，提高礦井水資源利用率和利用水平，不但可防止水資源流失，避免對水環境造成污染，而且對于緩解礦區供水不足、改善礦區生態環境、最大限度地滿足生產和生活用水需求具有重要意義。

1 礦井水利用現狀

煤炭是鄭州市優勢礦產，全市煤炭保有資源儲量57.24 億t，位居全省首位。鄭州市礦產資源主要分布在登封市、新密市、新鄭市、鞏義市和滎陽市。煤炭在石炭系本溪組，太原組和二疊系山西組，上、下石盒子組地層中賦存，煤層多而穩定。

2019 年鄭州市礦井水排放量為5058.63 萬m3，其中登封市、新密市、新鄭市、鞏義市對礦井水進行利用，其利用量為3316.73 萬m3，礦井水利用率為65.57%，見表1。

表1 不同地區礦井水利用情況

通過調研鄭州市74 家煤礦企業，23 家企業已經停產；51 家企業正常營業，其中16 家煤礦企業的礦井水沒有進行利用，35 家煤礦企業對礦井水進行了利用。在利用礦井水的煤礦企業中，92%的企業將礦井水用于企業自用生產，7 家煤礦企業的礦井水可外排用于供熱電廠使用、生態環境用水和生活用水。不同地區礦井水處理及利用方式見表2。

表2 不同地區礦井水處理及利用方式

從表2 現狀調查可知，鄭州市現狀礦井水多為懸浮物礦井水，少數為高礦化度或酸性礦井水，各礦井單位其處理工藝各不相同，但均設有沉淀池，多數采用加藥中和過濾和膜處理工藝進行水質處理。礦井水利用方式主要為廠區生產、生活為主，個別企業自用后，向城區生態供水。

2 礦井水利用潛力

2.1 利用潛力評估

2018 年，我國礦井水利用率為72.80%，《煤炭工業發展“十三五”規劃》提出2020 年礦井水利用率達到80.00%左右。現狀年鄭州市礦井水涌出量為5058.63 萬m3，利用率只有65.57%，除了新鄭市礦井水利用率達到84.07%外，其他3 個市還存在一定增長空間，尤其目前鞏義市的礦井水利用率只有58.22%，利用潛力較大。且在調研的74 家煤礦企業中，有23%的企業沒有利用礦井水。目前礦井水開發利用模式主要是礦區自用模式、工業用水大戶連供模式，以及外排接入城市集中供水管網模式。隨著鄭州國家中心城市建設，需破解水資源和水環境的制約問題，結合鄭州市礦井水產量豐富的特點，需要擴大礦井水利用規模。

自《鄭州市煤炭行業化解過剩產能實現脫困發展實施方案》出臺以來，2007—2018 年鄭州市原煤開采量由6707 萬t下降到2313 萬t，減少了66%。《鄭州市礦產資源總體規劃（2016—2020）》提出，到2025 年煤炭產能達到3500 萬t，預計2025 年其礦井水涌水量大約有7500 萬m3。考慮到遠期規劃水平年煤炭減產，2035 年礦井水主要用于企業自用。

2.2 現狀存在的問題

礦井水是礦物開采過程中不可避免產生的伴生物，受到傳統計劃經濟的影響，礦山注重采礦業而輕視伴生資源的合理開發和利用，礦井水的重要性還沒有被重視起來。而地下水作為一種地下水資源，屬于水利部門管理，按照鄭州市水資源費征收的相關規定，煤礦企業若利用礦井水，就需繳納水資源費，但是若是直接排放，卻不必繳納費用；同時礦井水作為廢水屬于環保部門管理，排放礦井水要收排污費，若將礦井水進行資源化利用，又要收取水處理費，管理政策和措施使煤礦企業利用礦井水的積極性不高。礦井水利用工程投資大，涉及面廣，當企業自用有余可以向外排供水時，管網建設投資巨大，涉及部門較多，導致礦井水不能有效利用。

3 礦井水利用思路

礦井水在開采過程中排放量相對穩定，作為水資源其水量有一定的保證；與生活污水、工業污水相比，大多數的礦井水處理較為容易。鄭州市礦井水經處理后主要利用方向為礦區生產、綠化、防塵等用水；礦區周邊農田灌溉用水；礦區周邊企業的工業補充用水；接入城市供水系統管網用于居民生活用水。新建煤礦設計中優先選擇礦井水作為生產水源，用于煤炭洗選、井下生產用水、消防用水和綠化用水；建設燃煤電廠、低熱值燃料綜合利用電廠，優先選擇礦井水作為供水水源。為保證近期礦井水利用的可操作性，主要做到礦井水高效自用，外排利用，實現應用盡用。

針對鄭州市礦井水的利用提出如下策略建議：對于涌水量小于10 萬m3的，要做到礦區高效自用；對于涌水量大于10 萬m3，小于60 萬m3的，除滿足礦區生產、生活用水外，剩余要經處理達到地表Ⅳ類標準，排入河道用于生態補水；對于涌水量大于60 萬m3的，在滿足礦區生產、生活需水后，剩余經處理達標外排，可用于工業用水、農田灌溉。按此策略，預計到2025 年鄭州市礦井水利用率可達到80%，礦井水利用量達到6000 萬m3；登封市、新密市、新鄭市、鞏義市的礦井水利用率分別達到85%、75%、86%、80%，礦井水利用量分別達到1484 萬m3、2058 萬m3、727 萬m3、1731 萬m3。

4 礦井水利用措施初探

4.1 登封市礦井水利用方案

登封市礦井水利用率為79.79%，25 家在產煤礦企業中，5 家未利用礦井水，14 家煤礦企業對礦井水利用達到100%。通過分析登封市煤礦企業礦井水利用方案可知（見表3），涌水量低于10 萬m3的登封市向陽煤業有限公司、登封市興運煤業有限責任公司等7家企業，充分自用礦井水，在滿足礦區選煤廠生產用水、廠區沖洗、防塵及井下注漿等用水要求不高的生產用水外，剩余礦井水采用活性炭過濾、精密過濾、保安過濾、反滲透等處理工序，處理后其水質達到飲用水水質標準，進一步將其作為礦井鍋爐房補充用水、食堂和洗浴用水，做到礦井水全部綜合利用。

表3 登封市煤礦企業礦井水利用方案

續表

涌水量大于10 萬m3，低于60 萬m3的中煤新登鄭州煤業有限公司，在充分滿足礦區生活、生產用水的基礎上，剩余的礦井水要進行生態凈化處理，保證外排礦井水達到地表水Ⅳ類標準，用于河道生態補水。

涌水量大于60 萬m3的鄭州煤電股份有限公司告成煤礦年用水量為88.6 萬m3，礦井水涌水量為661.48 萬m3，將剩余礦井水外排供給華潤電力登封有限公司利用，滿足電廠新增需水要求。鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司大平煤礦年用水量為214.1 萬m3，礦井水涌水量為180.43 萬m3，礦井水利用量為18.71 萬m3，主要為礦區自用，剩余礦井水目前未利用，外排入河道。永城煤電控股集團登封煤業有限公司豐陽煤礦年用水量為42.8 萬m3，礦井水涌水量為94.17 萬m3，礦井水利用量為36.39 萬m3，在滿足礦區生產、生活需水要求外，剩余礦井水處理達到環保標準，排入郝溝水庫，用于農田灌溉。

4.2 新密市礦井水利用方案

新密市受地理和自然條件以及降水量偏少等因素影響，水資源緊缺狀況更為突出。而新密市礦井水利用率僅為56.61%，調研的23 家在產煤礦企業中，僅有6 家煤礦企業對礦井水利用率達到100%，礦井水利用潛力較大。通過分析未充分利用的煤礦企業礦井水利用方案可知（見表4），涌水量低于10 萬m3的鄭新豫能王村（新密）煤業有限公司、鄭新鑫旺（新密）煤業有限公司等12 家企業應根據礦區自身發展需求，充分高效利用礦井水滿足生產、生活用水。位置相對集中的煤礦，可建設一個處理廠將礦井水進行集中處理后供給裕中電廠。

表4 新密市煤礦企業礦井水利用方案

續表

涌水量大于10 萬m3，低于60 萬m3的鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司蘆溝煤礦一六井、鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司蘆溝煤礦三五井、鄭州煤炭工業（集團）檜樹亭煤炭有限責任公司在充分滿足礦區生活、生產用水的基礎上，剩余的礦井水要進行生態凈化處理，保證外排礦井水達到地表水Ⅳ類標準，用于河道生態補水。新密市超化煤礦有限公司年取水量為32.11 萬m3，礦井水涌水量為31.61 萬m3，礦井水利用量為13.98 萬m3，除滿足礦區生產、生活用水需求外，將外排礦井水凈化達標后供周邊居民用水和農業灌溉用水。

涌水量大于60 萬m3的鄭州煤炭工業（集團）楊河煤業有限公司礦井水涌水量為735.45 萬m3，礦井水利用量為18.44 萬m3，除了滿足企業生產、生活的用水需求外，處理達標后的礦井水可用于當地居民用水和農田灌溉用水。由于礦井水水量較大、水質穩定，規劃將多余的水量引入紅石峽水庫，用于城區生態環境用水和城區部分居民生活用水，提高礦井水利用率。

4.3 新鄭市礦井水利用方案

新鄭市有2 家煤礦企業對礦井水進行利用，礦井水利用率為84.07%。其中趙家寨煤礦的礦井水涌水量為464 萬m3，利用率為88.00%。趙家寨礦井水經處理后，水質達到國家地下水Ⅲ類標準，可以用作城市供水水源。目前，趙家寨煤礦除了部分自用外，大部分處理后未利用的礦井水通過城區供水項目輸入自來水廠，經處理后用于城區供水。

王行莊煤礦礦井水涌水量為106 萬m3，礦井水利用率為67.00%。目前王行莊煤礦礦井水除部分自用外，剩余用于農業灌溉和居民生活用水。農灌季節全部利用，非農灌季節自用及在辛店鎮作為生活水源利用，其余排入雙洎河進行生態補水。同時，規劃在王行莊煤礦周邊建人工湖，保證冬季冰凍期用水量。

4.4 鞏義市礦井水利用方案

鞏義市有2 家煤礦企業對礦井水進行利用，涌水量為1460 萬m3，利用量為850 萬m3。其中河南紅旗煤業股份有限公司華泰煤礦已經停產，河南宏基煤業有限公司礦井水排放量為910 萬m3，利用量為480萬m3，主要用于礦區生產、生活用水。河南宏基煤業有限公司年取水量為466 萬m3，在充分滿足礦區生產、生活需求水量的情況下，剩余水量供給相鄰的其他行業企業，為非煤企業提供水源，緩解其供水壓力。如規劃建設管線18km，將處理后剩余礦井水供給河南豫聯集團。

5 結語

煤炭是賦存在地下沉積巖中的 礦產資源，含煤層、含水層、隔水層共生在一起，為確保煤礦井下生產安全，在煤炭開采過程中，必然要排放大量的礦井涌水。礦井水不同于常規水資源，其利用屬于采礦企業附屬行為。礦井水要實施減排盡用，最大化實現源內消化利用，企業無法完全消納的礦井水，采用協商的方式優先用于礦坑周邊的企業，水質較好的可就近供給自來水廠。根據礦井水水質和用途情況，實行用戶分類定價，工業企業、生態環境、城市雜用、農業用水實行靈活性差別化定價，推進礦井水利用。將礦井水實現資源化利用后，不僅可以大大減輕由于礦區地下水資源的過度開采而造成的環境資源破壞，還可以緩解地區水資源短缺問題。