淺談礦井水在陜北水資源優(yōu)化配置的可行性

王張斌

(陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安710018)

礦井水是煤炭生產(chǎn)過程中排放的地下水，由于受井下采礦和人為活動(dòng)的影響，礦井水極易受到污染，含有大量礦粉、巖石粉塵等雜質(zhì)，懸浮物濃度較高，并含有少量有機(jī)物和微生物，如不經(jīng)處理直接排放，既污染礦區(qū)水源，又破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。近年來，隨著陜北煤炭資源大規(guī)模開發(fā)，采煤活動(dòng)伴生的礦井排水量呈逐年增多趨勢(shì)，由于其綜合利用程度不高，大量未經(jīng)處理的礦井水無組織排放，不僅浪費(fèi)當(dāng)?shù)赜邢薜乃Y源，而且污染了地表水體，導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化;然而水資源匱乏一直制約著陜北煤炭基地的瓶頸問題，為此，如何實(shí)施礦井水綜合利用工程，將有助于當(dāng)?shù)仄平獾V區(qū)缺水和礦井水污染環(huán)境并存的難題。

1 礦井排水現(xiàn)狀及特征

榆陽區(qū)位于陜西省北部、榆林市中部，總面積7 053 km2，是國(guó)家級(jí)能源化工基地、能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃、全國(guó)資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃等7個(gè)國(guó)家級(jí)綜合性規(guī)劃的核心板塊，是陜北能化基地的重要組成部分。境內(nèi)礦藏資源儲(chǔ)量豐富，探明含煤面積約6 700 km2，煤炭資源儲(chǔ)量約600億 t。截至2013年，全區(qū)已建和在建煤炭礦井37處，煤產(chǎn)量達(dá)到5 500萬 t，礦井涌水量8 500萬 m3/a，自用后外排水量約4 800萬 m3/a。近年來，榆神礦區(qū)的杭來灣煤礦、榆樹灣和榆橫礦區(qū)的袁大灘、大海則等煤礦均發(fā)生過不同程度的礦井排水困難問題。

根據(jù)區(qū)域煤炭開發(fā)總體規(guī)劃，榆陽區(qū)境內(nèi)共有煤礦51座，在2020年煤礦基本全部投入運(yùn)行，年產(chǎn)煤量約2億 t，預(yù)計(jì)排水量達(dá)1.47億 m3/a。之后隨著部分煤礦到達(dá)服務(wù)年限，年排水量逐漸下降刀2030年，排水量下降至1.2億 m3左右。

礦井水是地下水的重要組成部分，根據(jù)區(qū)域地下水水文地質(zhì)條件，區(qū)內(nèi)地下水是以薩拉烏蘇組為主的第四系松散巖類孔隙與裂隙孔洞潛水，主要接受大氣降水補(bǔ)給，其次是側(cè)向徑流，灌溉回滲和地表水的補(bǔ)給。因此，礦井水具有該區(qū)域地下水的基本特征:涌水量受季節(jié)性降水影響顯著，冬春小，夏秋大，但變化趨勢(shì)穩(wěn)定;根據(jù)榆林市榆陽區(qū)水務(wù)局提供的煤礦疏干外排水水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料分析:除部分煤礦的ph、COD、濁度超標(biāo)外，大部分煤礦的檢測(cè)結(jié)果均符合地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)ⅠⅠⅠ類，進(jìn)凈化處理后基本能礦區(qū)工農(nóng)業(yè)用水需求。

2 礦井排水的成因分析及存在問題

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，煤礦自身利用礦井水主要用于生產(chǎn)用水和道路、綠化用水，以及配套設(shè)施用水。根據(jù)調(diào)查目前生產(chǎn)及在建的37座煤礦，煤礦井下采煤、消防以及礦區(qū)生活、綠化，除塵用水量為約占礦井總用水量的20% ～30%，相應(yīng)配套項(xiàng)目用水量為15%～20%，現(xiàn)狀外排水量為50% ～65%。目前大量未經(jīng)深度處理的礦井水無組織排放至榆溪河紅石峽水庫斷面上游，嚴(yán)重威脅著紅石峽水庫的水質(zhì)和榆林市城區(qū)數(shù)十萬人口的飲水安全。究其原因，主要存在以下兩方面原因:

(1)煤炭采掘方式發(fā)生了較大變化，導(dǎo)致煤層上部隔水頂板遭到破壞，大量地下水深入礦井坑道，引起礦井排水量的急劇增加。根據(jù)調(diào)查，同一礦區(qū)相鄰煤礦，采用保水采煤方式的鑫源煤礦涌水穩(wěn)定，且礦井涌水量較小，全部用于煤礦生產(chǎn)生活用水，基本不存在外排現(xiàn)象。而采用綜合采掘方式的白鷺煤礦，礦井采空區(qū)的隔水頂板坍塌，導(dǎo)致煤礦涌水量較大且不穩(wěn)定，煤礦無法按照生產(chǎn)進(jìn)度較為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)涌水量，這些煤礦存在大量的外排水，對(duì)周圍環(huán)境造成了一定的影響。

(2)煤礦的排水量與其配套產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目有關(guān)。有配套產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目(如電廠)煤礦的外排水量較少，否則，排水量較多。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查，該地區(qū)煤礦礦井疏干水除滿足自身生產(chǎn)生活、配套洗煤廠用水、附近農(nóng)田灌溉外，大部分礦井水就近排放至河道或附近的林地、沙灣。未嚴(yán)格按照煤礦建設(shè)立項(xiàng)文件——《環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告》及相關(guān)批復(fù)文件的要求落實(shí)礦井水綜合利用的配套項(xiàng)目，導(dǎo)致煤礦排水問題沒有得到有效解決。

(3)礦井水是煤炭生產(chǎn)過程中排放的地下水，由于受井下采礦和人為活動(dòng)的影響，礦井水極易受到污染，含有大量礦粉、巖石粉塵等雜質(zhì)，懸浮物濃度較高，并含有少量有機(jī)物和微生物，如不經(jīng)處理直接排放，既污染礦區(qū)水源，又破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。礦井疏干水綜合利用工程的實(shí)施，不僅減少了水資源的浪費(fèi)，同時(shí)緩解的煤礦開采過程的生態(tài)環(huán)境污染問題。

3 區(qū)域水資源開發(fā)利用情況

近年來，隨著陜北煤炭基地的快速發(fā)展建設(shè)，榆陽區(qū)依托區(qū)位優(yōu)勢(shì)，修編了城市總體規(guī)劃，先后建成空港新區(qū)、芹河新區(qū)和西南新區(qū)等，進(jìn)一步擴(kuò)大了城市規(guī)模，導(dǎo)致城市缺水問題逐漸凸顯。同時(shí)規(guī)劃建設(shè)了麻黃梁工業(yè)集中區(qū)、榆林汽車產(chǎn)業(yè)園、陜西銀河發(fā)電有限公司上河電廠、農(nóng)業(yè)科技示范區(qū)、金雞灘循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園、小壕兔新能源產(chǎn)業(yè)園、大河塔煤化工產(chǎn)業(yè)園、榆陽區(qū)西紅墩化工產(chǎn)業(yè)園等一批近十個(gè)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，區(qū)域需水量進(jìn)一步增加。

3.1 區(qū)域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

榆陽區(qū)屬黃河一級(jí)支流無定河流域，區(qū)內(nèi)多年平均降雨量為412 mm，水資源總量為5.80億 m3，可開發(fā)利用2.30億m3。根據(jù)榆陽區(qū)2012年供用水統(tǒng)計(jì)資料顯示，年用水量為2.16 m3，其中煤礦用地表水3 060萬 m3，總體上來看，目前該區(qū)域的可開發(fā)利用的水資源已接近極，需開辟新的水源來支撐當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展。

3.2 需水量預(yù)測(cè)

根據(jù)《榆林市中心城區(qū)供水專業(yè)規(guī)劃2012-2020》，中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)包括了老城區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、西南新區(qū)、芹河新區(qū)、空港新區(qū)和東沙新區(qū)，2020年需水量為8 760萬 m3，擬定的水源為現(xiàn)有的紅石峽、尤家卯、李家梁三座中型水庫以及規(guī)劃新建的王圪堵大型水庫，其中市政道路綠化用水3 004萬m3。根據(jù)榆林市產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，2020年榆陽區(qū)主要工業(yè)園區(qū)和工業(yè)項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目總需水量為1.62億m3。根據(jù)《榆陽區(qū)灌溉發(fā)展總體規(guī)劃2011-2020年》，2020年計(jì)劃新增灌溉面積34.2萬畝，灌溉需水量7 554萬 m3。

初步統(tǒng)計(jì)，2020年，榆陽區(qū)的新增用水量將達(dá)到3.24億 m3。

4 礦井水資源化配置的可行性分析

1)礦井水資源化是當(dāng)?shù)卣兔旱V企業(yè)破戒礦井水污染問題的必由之路。礦井水直接排放會(huì)污染礦區(qū)水源和生態(tài)環(huán)境，使土地板結(jié)或鹽堿化，影響生態(tài)環(huán)境景觀，做好疏干水利用工作，變廢水為資源，化害為利，是防止污染礦區(qū)水源和環(huán)境的必然之路，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和諧社會(huì)的必然選擇。

煤礦排水綜合利用工程實(shí)施以后，可以緩解礦區(qū)地表水環(huán)境承載能力，有利于水源統(tǒng)一調(diào)配使用，從而實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，有利于保護(hù)地表及地下水資源，改善區(qū)域的農(nóng)業(yè)、生態(tài)、生活和工業(yè)用水狀況。同時(shí)還可以改變水資源的供給條件，大大緩解礦區(qū)內(nèi)外水資源利用矛盾，起到涵養(yǎng)水源目的，同事可以防止了地表水源二次污染，

2)水資源短缺使礦井水綜合利成為解決當(dāng)?shù)厝彼畣栴}的備選水源之一。根據(jù)現(xiàn)狀年榆陽區(qū)水量平衡分析，榆林市榆陽區(qū)現(xiàn)狀供水工程的供水能力不能滿足地區(qū)的需要，缺水率為8.6%。以現(xiàn)狀水利設(shè)施的供水能力，不能滿足該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的需求。隨著榆陽區(qū)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，水資源將成為其經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸。而煤礦現(xiàn)狀排水量為4 852萬 m3/a，到2020年，礦井排水量為14 752萬 m3/a。因此必須合理配置利用當(dāng)?shù)厮Y源，提高礦井水利用率，置換出煤礦及其配套產(chǎn)業(yè)使用的3 080萬m3地表水資源，將有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

根據(jù)《榆陽區(qū)水資源綜合利用“十二五”規(guī)劃》和《榆林市中心城區(qū)供水專業(yè)規(guī)劃》的相關(guān)要求和措施，結(jié)合榆陽區(qū)目前亟待解決的礦井排水問題，在充分挖掘現(xiàn)有供水設(shè)施供水能力的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)規(guī)劃，合理利用礦井水，解決主要工業(yè)園區(qū)用水、生態(tài)環(huán)境用水以及補(bǔ)充農(nóng)業(yè)灌溉用水需求，將部分工業(yè)使用的優(yōu)質(zhì)地表水置換出來用于解決城市發(fā)展用水，不足部分由規(guī)劃中的黃河大泉引水工程解決。

5 結(jié)語

針對(duì)資源性缺水榆陽區(qū)，應(yīng)從區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、水資源條件、煤炭資源和礦井分布等情況出發(fā)，將礦井水納入?yún)^(qū)域水資源綜合規(guī)劃，堅(jiān)持對(duì)礦井水全面規(guī)劃、合理開發(fā)、統(tǒng)籌兼顧、高效利用的方針，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以企業(yè)為主體，加強(qiáng)和引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，統(tǒng)一規(guī)劃，分期實(shí)施，實(shí)現(xiàn)礦井疏干水優(yōu)化配置，推動(dòng)礦井水的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提高礦井水的綜合利用率，將緩解區(qū)域水資源短缺的形勢(shì)，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。