淮南矿区矿井水资源综合利用的新探索.pdf

第 2 9卷第 1 2期 2 0 1 0年1 2期 煤炭技术 C o a l T e c h n o l o a w Vo 1 ． 2 9 ． No ． 1 2 De c e mb e r , 2 01 0 淮南矿区矿井水资源综合利用的新探索 李翔，李德忠，付志亮 安徽理工大学 能源与安全学院 ，安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 摘要 根据对淮南矿区矿井水资源利用的调查， 将矿井水进行了分类， 并按照各 自类型的特点分别进行了优化设 计， 不仅节约水资源避免污染环境， 而且降低了煤矿经济投入成本。 具有良好的经济效益、 社会效益和环保效益。 关键词 淮南矿区；矿井水资源； 合理利用 中图分类 号 T D 9 8 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 1 0 1 2 0 2 2 5 0 2 Hua i na n M i ni ng Ar e a i n t he To m pr e h e ns i v e Ut i l i z a t i o n 0 f W a t e r Re s o ur c e s ．Ne w Ex pl o r a t i o n LI Xi a n g ．LI DEz h o n g ．FU Z hi - l i a n g A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， ‘ E n e r g y S o u r c e s a n d S a f e t y S c h o o l ，H u a i n a n 2 3 2 0 0 1 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e u s e o f wa t e r r e s o u r c e s o n t h e Hu a i n a n Mi n i n g Ar e a s u r v e y ，t h e mi n e w a t e r h a v e b e e n c l a s s i fi e d i n a c c o r d a n c e wi t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f e a c h t y p e we r e o p t i mi z e d d e s i g n 。n o t o n l y s a v i n g w a t e r t o a v o i d p o l l u t i o n o f t h e e n v i r o n me n t ，b u t a l s o r e d u c e s t h e c o s t o f c o a l i n t o t h e e c o n o my ．Go o d e c o n o mi c ，s o c i a l a nd e n v i r o nme n t a l be n e fit s ． Ke y wo r d s Hu a i na n mi n i n g a r e a ；mi n e wa t e r r e s o u r c e s ；r a t i o n al u s e 0 概述 我国是一个水资源十分缺乏 的国家 ， 人均 水资源 占有量仅为世 界平均水平的 1 ／ 4 ， 被列入 1 3个贫水 国家 。 就煤炭行业而言 ， 井下开 采煤炭过程 中 ，频繁 的采掘 活动会不断地 揭露煤 系地层 内的含水 层 ， 不可避免地引出地下水 ， 实际上煤矿开采所诱 发出的地下水 ， 其 原水水质一般都较好 ， 但是 由于地下水往 往威 胁着矿井生产和人身 安全 ，以致这些地下水在正常情况下都 以工业废 水形式排 出矿外 ， 使地表水 受到严重污染 、 水 质难 以保证 ， 在一定程 度上影响 了煤矿 所在地区国民经济的发 展。 1 矿井水资源概况 1 ． 1 矿井水产生量现 状 淮南矿业集 团矿井水主要来 源于井下 工作面 涌水 、钻孔 灰岩 水、 井筒及巷道淋水、 井下灭尘、 消防洒水、 黄泥灌浆水等。 据统计， 2 0 0 9年各生产矿矿井水抽排量见 表 1 。从表 l 可 以看出李嘴孜矿 、 新庄孜矿 、 谢一 矿 、 潘三矿抽排量较大 ， 其抽排量 之和 占整个淮南矿 区总排量的 6 O ％以上 ， 顾桥顾北等新矿井 目前抽排量较小 。 1 ． 2 矿井水处理利用现 状及存在 问题 2 0 0 9年淮南矿 区 1 3对生产矿矿井 水抽排总量 为 2 7 6 5万 i n ， 利用量 l 7 7 1 万 r n 3 ， 利用 率为 6 4 ％。 各个生 产矿 的矿 井水资 源利用 程度均不高， 大量的矿井井下水或是被简单沉淀后少量利用 ， 或是 不经过处理 直接排放 ， 这不 仅严重浪费 了水 资源 ， 而且 污染 了生态 环境以及增加了矿区其他环节用水的费用。 因此， 建立合理的矿井 水资源利用系统 ， 走建设可持续化发展矿井 的路线 已刻不容缓。 2 矿井水资源利用节约型系统 表 1 2 0 0 8 年各生产矿矿井水抽 排量【 I J 从矿井水资源的角度， 按其物理化学性质， 一般可将其划分为 5 种类型， 即洁净矿井水、 含悬浮物矿井水、 高矿化度矿井水、 酸性矿 井水、 含微量元素或放射性元素矿井水 。 由于不同矿区所处的地质背景不同， 煤系及其上覆、 下伏地层 的地球物理化学条件不 同，导致不 同矿 区矿井水 的水 质相差悬殊 ， 导致选择的处理方式也不尽相同。 在淮南矿区矿井水主要是洁净矿 井水 、 含悬浮物矿井水 和高矿化度矿井水 。 在这个分类 基础上 ， 根 据淮南矿区矿井水合理利用的要求，又将其进行了重新的分类， 即 将洁净矿井水分为常温洁净矿井水和高温洁净矿井水； 将含悬浮物 矿井水和高矿化度矿井水划 归为一类 ， 称为非洁净矿井水 。 2 ． 1 非洁净矿井水 的利 用系统 非洁净矿井水主要指含悬浮物矿井水和高矿化度矿井水， 矿井 水资源的合理利用本着因矿制宜、 因水制宜的原则， 处理淮南矿区 非洁净矿井水资源主要采用清污分流、 分质供水的方法， 进行常规 处理 ， 去 除其 中 的悬浮 物即可满足工业用水 的要 求。 在净 化过程 中 只需要加入混凝剂 ， 不需再加消毒剂 ， 即可直接用于矸石 山、 矸石砖 厂 、 选煤厂 、 井下灌浆 、 冲渣 、 煤泥干化厂 、 地面防尘 、 绿化 、 农 灌 、 景 观和 冲厕 等用水 ； 同时 ， 这部 分水还 可以输送 到 电厂 ， 作为 循环水 收稿 日期 2 0 1 0 0 4 2 4 ； 修订 日期 2 0 1 0 0 8 2 7 作者简介冯翔 1 9 8 7 一 ， 男， 安徽淮南人， 安徽理工大学在读研究生， 主要从 矿节能减排方面的探究， E - - m a i H i x i a n g 8 7 0 6 1 2 6 ．c o m 。 2 2 6 煤 炭 技 术 第 2 9卷 用 ， 而且这些电厂距离矿区都 比较近 ， 输送也 比较方便 ， 若矿 区生活 用水紧张 ， 还可 以进 一步过滤 、 除盐 和消毒 ， 以达 到生活用 水的标 准 。 对于澄清池下 的悬浮物“ 浓缩液” ， 外排仍然会污染环境 ， 可以从 集水池取净化水作为反冲水对 其进行处理复用 ， 再把反冲水重新净 化复用 ， 最终得到主要成分是煤泥沉 淀物 ， 晒干后用作低热值燃料。 具体系统流程见图 1 所示 。 图 l井下非洁净矿井水资源利用系统示意图 2 ．2 常温洁净矿井水资源的利用系统 井下洁净水资源主要来源于井壁淋水 、巷道淋水和灰岩水 ， 这 部分水主要是新生界松散层内的承压水和潜水 ， 水量大 、 水质好 ， 其 中煤粉和矿物胶体物质的含量接近于零 ； 因此 ， 将这部分水独立汇 集， 作为地面居民生活用水以及采煤工作面灭尘和留设煤柱的消防 等之用， 不仅效果好 ， 避免 了煤粉和矿物胶体堵塞机械喷雾孔 ， 而且 减少了将其抽到地 面所需的电能。 具体措施 在井下根据需要修建一个专门来汇集 常温洁净矿井 水 的小型水仓 ， 对井壁淋水 、 巷道淋水和灰 岩水进行汇集 ， 再分别输 送到采煤和掘进工作面进行喷雾灭尘， 以及留设的煤柱处进行消防 洒水 ， 留下的水 就变成 了非 洁净矿井水 ， 最后流入非洁 净矿井水水 仓 ， 再用非洁净水处理系统对其进行复用 。 具体系统见图 2 。 图 2 常温洁净矿井水资源利用系统示意图 2 ． 3 高温 3 O ℃～ 4 0 ℃ 洁净矿井水资源利用系统 淮南矿区深部矿井涌出的地热水 主要来 自奥 陶系碳酸盐岩 ， 温 度一般 都在 3 0 1 2 ～ 4 0 o C 之 问 ， 水质特征为 中性 p H值 7 8 、 高 矿化 度 l 5 0 0 m g ／ 1 、 偏硅酸 2 6 m 温热型水 均值 3 7 ．9 ℃ 。 针对以上矿井高温洁净水的特点 ，采用保温 管道和节能泵技 术 ， 将其抽至地面用于该矿 区的工人洗浴 ， 洗浴后 的水可作为矸石 山用水 、 地面绿化以及冲厕用水 等使用 ， 具体操作流程如图 3 ； 同时 ， 热水主要来源 于奥 陶系灰岩水 ， 由于 阳离子 吸附作用 的降低 ， 使得 N a 成为水 中的主要阳离子 ， 而 c l 一不易被吸附也导致其在阴离子 含量 中占主导地位 。 N a - C 1 型深部热水 可溶性固体 T D S 含量均大 于 1 0 0 0 m ，且高浓度 T D S 的微粒作用使得用 N a C 1 地热水洗浴， 能起到刺激皮肤血管 ， 改善血液循环的作用 ， 另外 ， 偏硅酸易被人体 吸收， 能有效的维持人体的电解质平衡和生理机能H ， 有利于工人身 体健康。 同时 ， 还可 以建造地热 塑料 薄膜温室 ， 用于药草栽培 ， 花 卉 苗木培育等 ， 或者进行水产养殖 ， 养殖像牛蛙 、 福寿螺等适合在温水 环 境中生存的优质鱼种 。 当然也可 以直接输送 到居 民区 ， 供居 民采 暖之用 ， 具体系统示意 图如图 3 。 图 3 矿井高温洁净水 资源利用系统示意图 3 结论 1 在将 矿井下的水抽排至地面这一方 面 ， 节省 了将工作 面灭 尘和消防等所需水抽至地 面的电能， 采用 就地取水 ， 而且是取有 利 于机械运作的洁净水 。 2 在矿 区地面用水方 面 ， 将 抽至地面 的矿 井水 经过简单地处 理 即可作为矿区矸石 山、 矸石砖厂 、 选煤厂 、 井下灌浆 、 冲渣、 煤泥干 化厂、 火电厂、 地面防尘、 绿化、 农灌、 景观和冲厕用水等， 大大降低 了矿区地面机构的用水费用 ， 也避免了水资源的大量浪费和污染周 围环境。 3 将井下涌人巷道的高温洁净水抽 出作为矿 区洗浴 、 温室种 植和地热养殖之用 ， 不仅节 约了燃 料 ， 避免了井下热害 的进 一步加 剧 ， 而且为矿区创造了可观的副业经济收入。 参考文献 [ 1 ] 吴志红．淮南矿业集团公司矿井水资源化利用现状问题及对策【 J ] ． 能源环境保护， 2 0 0 9 ， 2 3 4 4 1 4 3 ． 『 2 l 程学丰， 胡友彪， 庞振东． 淮南矿区矿井水水质特征及其资源化田． 安徽理工大学学报，2 0 0 5 ， 2 5 3 5 8 ． [ 3 ] 王伟宁， 许光泉， 李佩全， 等． 矿井水资源化处理新工艺的应用对 比研究阴．煤炭工程， 2 0 0 9 ， 1 0 7 7 8 0 ． 【 4 ] 许光泉， 王伟宁， 张海涛．淮南矿区深部热害分析及热水资源化研 究 [J 】 _ 中国煤炭， 2 0 0 9 ， 3 5 1 O 1 1 4 1 1 6 ． [ 5 】 何绪文， 杨静， 邵立南， 等． 我国矿井水资源化利用存在的问题与 解决对策田． 煤炭学报 ， 2 0 0 8 ， 3 3 1 6 3 6 6 ． [ 6 ] 崔玉川， 杨云龙， 谢锋．煤炭矿井水处理利用技术进展『J 1 ．太原理 工大学学报， 2 0 0 2 ， 9 1 9 8 - 1 0 ． [7 ] 卫修君 ， 邓寅生 ， 郑继东， 等． 煤矿水 的灾 害防治与资源化 【 M ] ． 北 京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 7 ， 1 0 ． 责任编辑吕瑶