淺談煤礦礦井水的合理開發(fā)與利用

雷曉崢

（太原煤氣化集團公司蒲縣華勝煤業(yè)有限公司 山西太原 041206）

水是生命之源，但我國水資源缺乏，人均占有量僅為世界人均水平的1/4，且分布不均。同時我國也是一個煤炭生產(chǎn)大國，煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是我國能源供應的重要依靠，在當今以及今后相當長的時間，以煤炭為主的能源生產(chǎn)和消費的格局不會發(fā)生大的改變。煤炭資源的開采目前在我國主要以井工開采為主，在井下作業(yè)時，由于頻繁地掘進活動會不斷地接觸地層內(nèi)的含水層，這些被引出的地下水，一般情況下作為廢水排出礦外，但在特殊條件下，會因其突發(fā)的勢頭而對礦井作業(yè)及工人的人身安全構(gòu)成威脅。就我國煤礦區(qū)的水資源分布情況來說，全國70%的煤礦缺水，40%的礦區(qū)嚴重缺水，總體來看我國的富煤區(qū)同時也是貧水區(qū)，對煤礦井水的合理開發(fā)與利用對保護我國水資源有著重大的戰(zhàn)略意義[1]。但是目前我國礦井水的開發(fā)利用還主要停留在簡單地沉淀后再用于其他方面，其利用率不足30%，絕大部分的礦井水并未經(jīng)任何處理就直接排放到環(huán)境中，不僅對水資源造成極大的浪費也為環(huán)境帶來了一定程度的污染，因此對煤礦井水的有效開發(fā)和利用具有深遠的意義。

1 礦井水的類型及治理方法

礦井水一般會由于受到開采過程或運輸途中所散落的巖粉和粉煤灰污染，按照污染物的理化性質(zhì)，將礦井水分為5大類型，分別為潔凈礦井水、含懸浮物礦井水、含特殊污染物礦井水、高礦化度礦井水及酸性礦井水。

1.1 潔凈礦井水

其水質(zhì)較好，pH呈中性，一般不含有毒有害離子，基本上符合生活飲用水的標準，常采用井下清潔分流的方式，從專設管道中引出。潔凈礦井水多數(shù)存在于太原組及茅口組灰?guī)r中。處理此類礦井水相對來說比較簡單，一般采用過濾和消毒的方法即可。

1.2 含懸浮物礦井水

此類礦井水在我國北方的各大國有煤礦中比較常見。pH呈中性，硬度和礦化度都不是很高，一般含有較多煤炭開采過程中散落的巖粉和煤粒，因而混濁度高，多呈灰黑色，此外還有部分有機物及細菌。由此可知處理該類礦井水的關鍵是去除其中的細菌及懸浮雜質(zhì)，常用的處理工藝有沉淀和混凝。

1.3 含特殊污染物礦井水

此類礦井水一般高濁、高污染，pH偏低。主要含有一些有毒有害重金屬元素、有機污染物（鉻、鎘、砷、鉛等）、放射性元素以及煤焦油、腐殖質(zhì)等，其排放量不大，但如果不做處理會對水系造成嚴重的污染。治理含有特殊污染物的井水首要步驟就是要去除水中的懸浮物，然后對于不同類型的污染物要經(jīng)過針對性的科學試驗，選取合理的水處理技術，如對于水質(zhì)中含有較多氟元素的，可采用活性氧化鋁吸附法進行處理；鐵錳含量多的水質(zhì)可采用曝氣充氧、沉淀、吸附、混凝及離子交換等技術進行去除；含有放射性元素的礦井水一般是由于煤層中的放射性物質(zhì)滲入地下水層而形成的，此類含放射性物質(zhì)煤礦的開采在我國受到非常嚴格的限制，因此含放射物的礦井水的治理現(xiàn)階段談論還有些為時過早。

1.4 高礦化度礦井水

該類礦井水是礦物質(zhì)溶解于水形成的，pH呈中性或偏堿性，硬度高，俗稱苦咸水。一般是地下水與煤炭層中的硫酸及碳酸鹽薄層接觸的結(jié)果，通常含有較多的鈣離子、鎂離子、碳酸根離子及硫酸根離子[2]。高礦化度礦井水的治理方法一般分兩步進行：首先是去懸浮物，可采用混凝、沉淀等技術進行預處理；然后是關鍵的技術是脫鹽，一般的脫鹽方法有電滲析法、離子交換法、蒸餾法及反滲透法等，在我國煤礦基本都利用電滲析技術對高礦化度礦井水進行處理[3]，其操作流程簡單，投資省，效果好，但能耗和處理費用高，且對原水的預處理要求較高。

1.5 酸性礦井水

此類礦井水的主要特征為pH＜5.5，個別井水甚至低于3，一般情況下也會伴隨著鐵、錳等重金屬及無機鹽類含量的增加，因此水質(zhì)礦化度和硬度都較高，主要分布于我國南方的高硫礦區(qū)，會危害礦井設備和排水管道。酸性礦井水的治理方法主要是中和法，即采用石灰石和電石渣等廉價的物質(zhì)作為中和劑，此外為了同時去除水質(zhì)中含有的重金屬物及無機鹽還要增設曝氣和沉淀等處理工藝流程。

2 礦井水的資源化

不同污染程度的礦井水經(jīng)特定的工藝進行處理后便可成為再生的可利用水資源，應用于人們?nèi)粘Ｉ?，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及工業(yè)生產(chǎn)活動中。潔凈礦井水經(jīng)簡單處理和消毒后即可開發(fā)成為礦區(qū)人們的生活飲用水，緩解我國礦區(qū)缺水的現(xiàn)狀，有的礦井水中還含有多種對人體有益的微量元素，可進一步開發(fā)為礦泉水從而帶來更大的經(jīng)濟效益；含懸浮物的礦井水經(jīng)沉淀、過濾及消毒等工藝處理后也可作為生活飲用水，或是用于礦井區(qū)的工業(yè)用水；含特殊污染物的礦井水處理工藝復雜，成本高，處理后很難達到生活用水及工業(yè)用水的標準，因此只要求達標排放或用作農(nóng)田澆灌；高礦化度礦井水經(jīng)脫鹽處理后一般不能作為生活飲用水，只可用做工業(yè)用水；酸性礦井水因其成分較復雜，雖可經(jīng)處理用作生活用水，但成本較高，因此一般也只用作工業(yè)用水或達標后排放到農(nóng)田做灌溉之用，還可以作為礦區(qū)的除塵及防塵用水。

[1]張忠善.煤礦礦井水利用的必要性[J].企業(yè)技術開發(fā),2011,18:32-35.

[2]何緒文,宋志偉,王殿芳,等.反滲透技術在煤礦苦咸水處理中的應用研究[J].中國礦業(yè)大學學報,2002,31(6):618-621.

[3]李福勤.高礦化度高鐵錳礦井水回用處理工藝研究[J].中國礦業(yè)大學學報,2005,35(5):637-640.