淺談礦井涌水環境問題及其治理

現階段國家加大對環境污染情況的監察，礦井開采過程和廢棄礦井出現的水污染不但造成水資源的浪費，同時也改變了周邊環境，對地下水、地表水、土壤等造成二次污染。對礦井涌水污染情況監察和治理不但是礦山企業的責任，同時也是政府任務。本文將從涌水帶來的環境問題深入開展分析，對涌水治理進行系統論述，為礦井綠色開采提供必要的方法借鑒，推動整個礦山行業綠色可持續發展。避免礦井區域出現先污染后治理的情況，有效提升采礦企業的環保意識。

1 礦井涌水帶來的環境問題

礦井涌水外排誘發地表水污染以及地下水污染。礦石淋濾及清洗會對淺表性地基類造成生態破壞，而淋濾后的洗礦水通過分層以及滲濾也會逐步向地表深層滲透，進而污染地下水。沖淋濾過程中，一些重金屬會隨著沖刷水流入地表表面，由于土壤表面具有親水基，親水基對水資源的吸附是無差別性及無選擇性的，硫酸根、鐵、錳等重金屬會對土壤結構及土壤酸堿性進行超過自然修復能力的破壞，進而污染區域種植的植物。植物是食物鏈中較為低端的宿主，被食草性動物食用后，重金屬會在體內形成有效積累，這種積累也會隨著食物鏈最終積累在人體內，引起多種疾病。

由于礦資源大多都在水資源存留地質層方位以下，所以在開采中往往會對頂板含水層進行故意破壞，釋放更多水源，形成較大范圍的水位落差漏斗，影響周圍地質水源的供給平衡。礦井涌水外排和開采過程形成的裂縫將會導致臨近水源地和淺層農業水位的明顯下降，農植物和經濟作物為了汲取水分只能向深生長，但由于植物內部的生長素含量固定，根部距離越長，地表以上的生長高度就會縮短，造成營養不良的情況出現。開采也會導致地下水流量變小甚至停流，干擾了區域內水循環的正常途徑，會讓地表水的有效滲漏功能退化，間接導致水資源的衰弱和短缺。

2 礦井涌水治理難點

礦井涌水主要分為含特殊組分礦井涌水、酸性礦井涌水、高礦化度礦井涌水、含懸浮物礦井涌水、潔凈礦井涌水等七大類。礦井污染水多數呈現灰黑色，不溶于水的成分由礦粒以及地質中存在的微小沙粒組成，而溶于水的重金屬元素往往有鐵、錳等金屬離子。有些礦山，如礦山產生原因與石油產生條件相類似，污染水中也存在烴類物質。與生活用水截然不同的是，礦井污染水組成種類多，為凈化帶來極大難題，同時多種化學元素和離子的共同作用會促進部分離子水解反應向正反應進行，改變了污染水的酸堿性，腐蝕地表基層，進一步增大礦井涌水污染物質復雜性。

礦井涌水水壓較大，不易收集處理。礦井涌水中摻雜一系列礦粒，礦粒的分子間隙遠大于水分子間隙，多數礦粒不溶于水，巨大的水壓攜雜礦粒的沖擊不亞于高能激光，相關數據統計有達到十個大氣壓強的水壓情況，內部含有礦粒的沖擊足以穿透2mm厚的鋼板。例如在華勝礦山井田7號井曾經出現由于斷層破裂導致的污染水泄露情況，由于地下水與地殼之間形成相對固定的結構，裂縫起到一定泄壓作用，大量的水在經過縫隙干涉作用增加了能量，附加水沖刷的礦石傾瀉而下，導致透水事故發生。而在該類事故中，礦井涌水的收集處理往往很難開展。

由于裂縫導致涌水傾瀉的情況往往很難找到滲漏口。在部分礦井開采過程中，滲漏口多而密集，同時比較隱蔽，在錯綜復雜的地下空間內不易找尋，長時間滲漏會造成水滴石穿的后果。較為隱蔽的滲漏口在日積月累的滲漏過程中被撕裂，造成大面積滲水。由于污染水的組成成分與礦壁組成成分大體一致，專業的檢測設備不能在地下污染水源頭搜尋過程中發揮功效。礦壁舉架較高，部分礦洞直抵地面，當通往地面地下豎井壁出現污染水滲漏情況時，由于工作人員乘坐的升降裝置是密閉空間，往往不能透過運輸設備進行裂縫的搜尋，即使在探測到裂縫的準確位置后也要進行移動設備的分拆，甚至要重新鉆地下豎井。

由于環保意識淡薄，綜合利用成本較高等原因，礦山開采存在開采期間管理混亂，廢棄后無人管理的情況，導致礦井涌水治理滯后。開采期間，礦井管理人員對污染防范麻痹，削減對污染治理領域的投入，對專業人才的不重視都是造成采礦企業綜合治理污染能力低下的主要原因。部分管理人員缺少憂患意識沒有做到身先士卒，內部存在意識缺失，內耗增加，多數資源沒有得到高效利用的情況。同時部分礦井涌水量較大，地方排放政策受限等原因導致治理成本較高，企業缺少主動作為的積極性。

調節池是污水泄壓場地，特別在高峰期往往加大調節池的流量，確保污水循環速度，而長時間高轉速的工作狀態會對調節池中的電動調節裝置增加負擔，甚至造成設備罷工。調節池設計往往需要專業團隊根據礦山面積以及總產礦量進行整體性和系統性設計和規劃，而部分采礦單位自行修建，完工后缺失必要的檢測過程，導致密封性低。調節池缺少池壁的強度校核也會削減調節池的使用壽命，一旦調節池出現滲漏，往往需要超過一個月的施工周期進行封堵，甚至重新修建。調節池是智能工作系統，使用前需進行智能檢測元件校準，核驗數據，確保實現檢測的自動化，缺少必要的試驗過程會導致調節池回傳數據不準確，指令機構做出錯誤決定，增加了調節池的工作負荷，不利于污水處理的整體性工作。

All the relevant examples were adapted from Bo Bing’s An Advance English Grammar(2001),Zhang Zhenbang’s A New English Grammar Course Book(2003),and the pattern of the presentation of EMCintroduced thefifth edition of the Longman Dictionary of Contemporary English(LDOCE).

生態環境部、國家發改委、國家能源局2021年聯合印發的《關于進一步加強礦山資源開發環境影響評價管理的通知》提出“礦井涌水應優先用于項目建設及生產，并鼓勵多途徑利用多余礦井涌水”，調整了礦井涌水管理思路。潔凈礦井涌水指部分礦區主要充水含水層供給條件較為良好，循環速度適中，礦化程度較低的礦井涌水。但其在純凈度方面遠不能達到國內礦泉水標準，更不能充當飲用水。一些礦井涌水甚至富含放射性元素，對人身產生傷害。該類礦井涌水一般適合綜合利用，可進行簡單處理后用于補水、景觀用水、冷卻用水、生活用水等。同時，在礦井開采過程中開發的潔凈水源，應合理管理。如阻斷水流，建造封閉墻以及水閘墻，獨立供排水系統。礦石開采與水源流動進行分層管理，避免與其他礦井涌水混合排放。

3 礦井涌水治理現狀

總之，愛國主義教育基地是開展愛國主義教育，培養和踐行社會主義核心價值觀的重要陣地。將高校所在地愛國主義教育基地資源融入“綱要”課程是可行的，也是必要的。為此，教師要大膽創新，靈活采取多樣的教學方法，強化愛國主義教育基地和“綱要”課程的教育功能。

根據文獻[17],對于K個原始數據幀，接收端只需要成功接收K+5～K+10個編碼后的數據幀就能以近乎100%的概率完全解碼.考慮到鏈路的丟包，為確保接收端能夠正確解碼出所有數據幀，發送端發送的數據幀數為：

教師可以為學生設置探索發現和閱讀思考等閱讀材料知識,從而提高學生的學習興趣，對學生掌握知識進行鞏固。任課教師在課后作業的布置過程中，應該充分利用課后練習來幫助學生進行研究，使學生的課堂學習與課外作業更好地結合在一起。教師需要通過讓學生反復練習來對數學文化進行不斷強化，從而讓學生進一步掌握記憶數學文化。在練習過程中教師要準確選擇數學文化，并對學生進行介紹，從而有利于學生在以后的學習中進行有效地運用。

選擇開采區域時未有效避開重金屬礦區。由于大型礦山的占地面積較大，如果在開采之前沒有進行科學勘探，極易在開采時跨越重金屬礦區，導致污染水和冷卻水中的重金屬元素含量增加，根據常見化學反應規律，活潑金屬會將不活潑金屬從離子狀態置換為固體狀態，反應過程往往會伴隨水解反應和離子分解反應進行，成為固體的重金屬元素增加了礦井涌水的復雜性。

我化妝成小廝混在人群中，在城頭找到了他，他看是我來，非常吃驚，“你一個女子，在這里太危險，我不能保護你周全，你快走吧。”他決然地看著我，不容一絲商量。

目前礦井涌水多用水泵抽出直接排放，資源浪費的同時又極易造成環境污染。而管理缺失，治理工藝單一，也使礦井涌水治理存在諸多問題。

礦井水資源由地下水提供，地下水經過自然界的水循環已經被不同地質層密封阻隔，在地殼變遷的同時，地下水也會上下翻轉，翻轉過程是水內空氣排出過程，在地殼內部高壓高溫的環境讓空氣物理性質發生變化，相同體積水可以吸收更多空氣。地殼翻轉過程中，空氣是以壓縮的形式存在，分子間間隔被迫縮小，由于分子之間存在斥力，地殼內部空氣要達成正常分子距離的狀態就要擠壓地下水，而地下滲漏將會加快空氣擠壓地下水進程，滲漏至礦井內，空氣會隨著水資源一同逃逸，缺少了水與空氣支撐的地質層往往不能承受自身重量，造成塌方情況，所以經常聽到礦井事故中滲水伴隨塌方情況的報道。由于礦井較深，一旦出現滲水與塌方就會導致礦井內部一片汪洋。

常用的處理方式中采礦區域凈水器運行效果往往較差。多數礦井采用高效旋流污水處理器進行污水預處理，處理目的是濾除污染水內重金屬離子，一旦采礦區凈水器運行效果差，將會導致污染水中的重金屬元素增加，不利于機械設備的運轉。導致采礦區凈水運行效果差的原因多種多樣，最常見的原因是沒有定期進行凈水濾芯的更換，濾芯內部堵塞，大量金屬離子堵塞的濾芯間隙加大，失去了凈化與吸附能力。污水排放是連續性過程，由于機械設備不能有效承受污水堵塞帶來的水壓陡然增長，只能選擇被動排出，不但造成資源浪費，同時也會導致濾水設備損壞。

4 治理礦井涌水污染的有效措施

礦井涌水污染治理方式多種多樣，應根據涌水特點采用行之有效的治理方式。同時跨行業跨專業多類型復合治理模式也待進一步摸索。

4.1 利用科學方式進行污染物勘探和封堵

常見的勘探方法有物探法以及礦井試驗法，試驗法能提供較為準確的污染物信息，也能提供污染物的樣本情況。而物探法是利用各種污染物的物理特性進行雷達定位以及激光探視方式對污染物大概了解，勘探的主要目的是了解地質結構，避免地質層中的有害污染物對土壤結構造成侵蝕以及干擾鉆探工作的正常進行。礦井涌水過濾和處理的方法多種多樣，但如何能保證凈化后的礦井涌水不被污染，避免滲漏情況的出現也是對勘探污染物過程的科學考驗。可采用專業人員進行專業勘探的模式，對鉆井地區進行周期性和往復性勘探。對于礦井涌水也可采用注漿封堵技術，截斷補給水源和加固地層。水泥漿通過管道壓入井下巖層裂隙中后擴散、凝固硬化，形成較高強度、密度和不透水的阻隔層。注漿封堵技術已廣泛用于填堵突水點，減少礦井涌水量等方面。

4.2 潔凈礦井涌水處理

行業內出現涌水的首要做法是抽排，但由于涌水成分相對復雜，一旦固體顆粒物含量較高，會對抽水設備造成二次沖擊，不利于抽水工作的正常運行。長時間引流過程容易導致抽水管道腐蝕甚至出現抽水缺口，降低抽水效率，甚至造成二次污染情況的發生。涌水如果不能盡快排出就會導致積累，井內水位甚至沒過工程機械允許涉水高度，造成機械內部的短路。

4.3 含懸浮物礦井涌水處理

含懸浮物的礦井涌水內的懸浮物主要來源與開采過程的揚塵以及巖石礦粉，其中含有部分重金屬離子、有機物分子和細菌。富含懸浮物的礦井涌水占我國北方地區礦山的總排水量60%及以上，水質既不偏向于酸性也不偏向于堿性，礦化度則小于1克每升，礦井涌水內的懸浮物微粒的占比較高，密度較低，在正常流動中會由于離子運動模式和靜電吸附原理吸附周圍微粒，導致細菌和微粒的大量和集中性積累，最終導致整個水基層的下墜，涌水夾雜泥水共同污染地下水資源。含懸浮物的礦井涌水處理加工技術較為成熟，往往以混凝以及過濾、蒸餾一體化處理流程進行水質的有效治理，最終實現達標的排放標準。處理技術也在逐年迭代，目前已有效運用超磁分離技術。該技術針對懸浮物質可采用多元吸附以及脈沖原理進行沉降，使其成為絮凝團，便于過濾。利用超強磁場可將內部富含一定磁性的懸浮物進行回收處理，便于循環處理同時減少處理懸浮礦井涌水帶來不必要的資源消耗，保證礦區能源的自給自足，符合可持續發展的目標，增加了社會經濟效益同時也兼顧了生態環境效益。

4.4 高礦化度礦井涌水處理

高礦化度水往往指含鹽量大于1%的礦井涌水，也稱為高鹽礦井涌水。高礦化度礦井涌水并非清澈透明，鹽多數以溶于水的形式存在，但由于不同弱酸性鹽和弱堿性鹽相遇后會形成水解和電離反應，多以膠體情況存留在水中，不便于離子去除。在我國較為干旱的陜西礦山、甘肅礦山以及內蒙古礦山都能找到高礦化度礦井涌水的存在。以內蒙古礦山為例，部分礦井礦化度達到4萬毫克每升以上，直接給土地帶來鹽堿化以及地表植物減少的情況。高礦化度礦井涌水的首要處理方法是去除水中鹽分，往往利用蒸餾法、離子交換法、膜分離法和生物工程處理法。蒸餾法和離子交換法是較為成熟的技術，處理效率快，經濟性好。蒸餾法需要礦提供大量熱能。進行高礦化度礦井涌水蒸餾時，可采用多級閃蒸餾法，實現熱能的高效和分級利用，避免機械構造結垢同時使水回收利用率高。離子交換法則運用離子滲透膜與電化學進行離子的氧化還原，成本較低，但是增加了反應步驟，需進行其他離子的排出引流，離子交換法需要經過多個工序過程以及重復性的滲析最終才能將無用粒子完全去除，而離子濃度也有一定設定要求，以不超過500mg/L為宜，離子交換法以其高效的可回收性和原料易得性被更為廣泛的利用。

4.5 生物化學處理法

酸性礦井涌水是我國部分礦山特別是南方礦山較為常見的一種礦井涌水。酸性礦井涌水主要為礦山中含有的硫，在開采過程中與礦井水和空氣接觸后，經過一系列的氧化、水解等反應，生成硫酸和氫氧化鐵，pH值與礦中含硫量高有密切關系。酸性礦井水的形成對地下水造成了嚴重的污染，進而污染地表水和土壤，同時腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設備和混凝土井壁。

目前生物化學處理法主要是在酸性條件下投放噬鐵菌，再利用濕地吸附過濾和離子交換對污水進行高效凈化。噬鐵菌以有機物為營養源，偏愛鐵與錳的有機化合物，這類有機物被利用后，鐵和錳被作為廢物排出，附著于細菌的絲狀體上，沉淀物聚集在細菌周圍產生大量的棕色黏泥。生態系統采用鋪設石灰石釋放裝置的濕地，調節PH的同時起到富集沉淀和防治異味的作用。表1為南方某礦井涌水采用生物化學濕地處理法治理前后數據表。

高效液相色譜法測定卡巴他賽注射液的有關物質…………………………………………………… 馮 菊等（9）：1209

由表1可以看出該礦井水為酸性礦井涌水，并含有一定的鐵、錳、鋁元素，投放一定比例噬鐵菌后鐵元素有一定比例的減少。進入鋪設石灰石釋放裝置的濕地一段時間后，PH值升高。出口水酸堿度、金屬元素都達到自然水體狀況。

5 總結

礦井開采過程出現的污染問題不容小視，政府和社會正加快構建礦井涌水污染治理和循環利用方案，制定相關法律法規約束企業對礦井涌水進行有效處理。同時應重視礦井涌水檢測和排放標準的制定，提升相關企業對礦井涌水污染處理的意識，充分做好預防礦井涌水污染的有效準備工作，對礦井涌水科學認識采用行之有效的治理方式。

[1]陳文強.淺談礦井坑內鉆探涌水原因分析及其治理[J].福建冶金,2020,49(03):1-3+48.

[2]霍亞軍.礦井涌水害防治技術研究進展分析[J].能源與節能,2020(02):111-112.

[3]韓冰.礦井涌水滲漏的治理及預防措施[J].中國建筑防水,2014(20):45-49.