露天煤礦用水合理性與節(jié)水潛力分析

李經(jīng)偉，張文麗

（內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特　010020）

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露天煤礦用水合理性與節(jié)水潛力分析

李經(jīng)偉，張文麗

（內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特010020）

摘 要：以伊金霍洛旗已建煤礦為例，對現(xiàn)狀用水方案、用水工藝及措施進行合理性分析，對存在節(jié)水潛力的用水環(huán)節(jié)進行用水量核定和用水水平分析，提出核定后的用水方案。

關鍵詞：露天煤礦；用水合理性；節(jié)水潛力

建設項目用水合理性與節(jié)水潛力分析是建設項目水資源論證的一項重要內(nèi)容，其對于指導建設項目用水工藝與用水量的合理化、規(guī)范化具有重要意義。以伊金霍洛旗已建露天煤礦為例，對露天煤礦現(xiàn)狀用水中存在的不合理之處與節(jié)水潛力進行分析，提出合理用水量，這對于及時發(fā)現(xiàn)煤礦存在的不合理用水之處、挖掘其節(jié)水潛力具有可操作性實際意義。

1　煤礦概況

伊金霍洛旗露天煤礦位于鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)，始建于1995年，于1996年正式投產(chǎn)，設計生產(chǎn)能力0.3 Mt/a。為最大限度地回采有限資源，2010年對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)進行了改造，并于2012年4月達產(chǎn)。目前，露天礦開采順利，產(chǎn)量穩(wěn)定，實際生產(chǎn)能力60萬t/a。

煤層的開采都以頂板剝離露煤方式由頂向底采煤，傾斜分層。煤礦生產(chǎn)水源為煤礦礦坑疏干水，生活用水由礦區(qū)現(xiàn)有生活水源井供給。

2　煤礦現(xiàn)狀用水情況

2.1現(xiàn)狀用水系統(tǒng)

（1）生產(chǎn)用水系統(tǒng)。本項目采用露天開采方式，煤礦現(xiàn)狀的生產(chǎn)用水主要包括汽車沖洗用水、道路灑水、儲煤場灑水、地面綠化灑水等。

（2）生活用水系統(tǒng)。生活用水系統(tǒng)主要用于職工的日常生活用水，包括生活飲用水、食堂用水、洗衣用水、浴室用水、采暖鍋爐補水等。

（3）消防用水系統(tǒng)。露天礦工業(yè)場地室外消防用水量以20 L/s計，室內(nèi)消防用水量以10 L/s計，同一時間火災的次數(shù)為1次，火災延續(xù)時間為3 h。

2.2現(xiàn)狀用水水量

露天煤礦現(xiàn)狀正常生產(chǎn)時合計需要新水量143.5 m3/d，年用新水量4.97萬m3。其中，生活新水用水量67 m3/d，每年365 d，年耗水量2.45萬m3；生產(chǎn)新水用水量76.5 m3/d，每年330 d，年耗水量2.52 萬m3。

2.3現(xiàn)狀用水水平分析

（1）煤礦現(xiàn)狀用水指標計算。煤礦現(xiàn)狀用水指標計算成果，見表3。

（2）煤礦現(xiàn)狀用水水平分析。對煤礦實際用水情況進行用水指標計算可知：煤礦新水利用率為100%，新水全部利用，水資源的利用效率高。

煤礦單位產(chǎn)品新水量為0.08 m3/t，符合《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標準》（DB15/T385-2009）中露天煤礦原煤開采用水定額0.3 m3/t的標準。煤礦單位產(chǎn)值新水量為2.3 m3/萬元，低于全國單位產(chǎn)值新水量120 m3/萬元的規(guī)劃指標。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)水利廳落實確立“三條紅線”、實行最嚴格的水資源管理制度要求，結(jié)合鄂爾多斯市、伊金霍洛旗用水效率控制指標內(nèi)容，鄂爾多斯市2012年萬元工業(yè)增加值用水量控制指標為34 m3，伊金霍洛旗2012年萬元工業(yè)增加值用水量控制指標為28 m3，本項目用水符合鄂爾多斯市和伊金霍洛旗用水效率控制指標。

本項目職工人均生活用水量323.5 L/d，與《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標準》（DB15/T385-2009）中的生活用水定額比較，高于定額標準。

3　煤礦用水合理性評價與節(jié)水潛力分析

3.1現(xiàn)狀用水工藝設備的先進性分析

2010年礦井生產(chǎn)系統(tǒng)改造后，煤礦對用水工藝設備進行了更新改造，新增了生活水凈化設備，更新了水源井水泵、采暖鍋爐?？觾?nèi)排水處理車間和生活污水處理站利用原有的處理車間并對處理設備進行了更新改造。

煤礦生活水水質(zhì)氟超標，新增的生活水凈化設備采用反滲透處理工藝，處理后的生活水水質(zhì)達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）。

工業(yè)場地現(xiàn)有熱水鍋爐DZL0.7-0.7/95/70-AⅡ1臺用于采暖，蒸汽鍋爐DZL2-0.7-AⅡ1臺用于加熱熱水。采暖期同時運行，采暖鍋爐用于滿足工業(yè)場地用熱負荷，蒸汽鍋爐用于供給浴室用熱水。非采暖期1臺蒸汽鍋爐單獨運行，用于供給浴室用熱水。鍋爐補水符合定額標準，用水工藝設備先進。

更新改造后的坑內(nèi)排水處理車間采用旋流沉砂池→絮凝劑加藥→高效澄清池→無閥濾池→消毒處理工藝，處理后的水質(zhì)可以達到《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》（GB50197-2005）中防塵灑水水質(zhì)要求，也符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）中汽車沖洗用水水質(zhì)要求。礦井水處理設備處理效率高，處理損失小，工藝設備先進。

更新改造后的生產(chǎn)、生活污水處理站采用生產(chǎn)、生活污水→調(diào)節(jié)池→中水處理設備→回用水池→復用泵→采場灑水處理工藝，處理后的水質(zhì)可以達到《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》（GB50197-2005）中防塵灑水水質(zhì)要求。生產(chǎn)、生活污水處理站處理效率高，處理損失小，工藝設備先進。

3.2現(xiàn)狀用水合理性分析與節(jié)水潛力分析

根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標準》（DB15/T385-2009），露天煤礦開采原煤用水定額標準為0.3 m3/t，本項目現(xiàn)狀用水符合該定額標準。但個別用水環(huán)節(jié)仍存在用水不合理現(xiàn)象，各用水環(huán)節(jié)的節(jié)水潛力分析如下。

（1）生活用水。本項目職工人均生活用水量為323.5 L/d（除去鍋爐補水），與同行業(yè)比較用水量較高，生活用水系統(tǒng)各項用水需要核定。

本項目位于缺水地區(qū)，用水定額應取定額下限值。經(jīng)計算現(xiàn)狀用水定額，生活飲用水、食堂用水和洗浴用水均不符合《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》（GB50197-2005）中的用水定額標準，需要核定。本項目現(xiàn)狀全礦定員136人，生活飲用水、食堂用水按照現(xiàn)狀全礦定員人數(shù)核定用水量。洗衣用水符合《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》（GB50197-2005）中的用水定額標準。

本項目鍋爐主要為廠區(qū)供暖，根據(jù)采暖負荷，項目區(qū)采暖鍋爐1臺，在采暖期運行。根據(jù)《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》（GB50197-2005）采暖熱水鍋爐補水量為采暖系統(tǒng)循環(huán)水量的2%～4%，核算鍋爐補水量占采暖系統(tǒng)循環(huán)水量的3.2%，冬季鍋爐補水符合定額。

根據(jù)現(xiàn)狀全礦生活用水情況，分析各項生活用水指標的合理性，見表1。

表1　煤礦現(xiàn)狀生活用水系統(tǒng)各項用水指標合理性分析

（2）本項目廠區(qū)綠化面積為0.67萬m2，綠化用水定額為4.5 L/（m2·d），高于《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2006）澆灑綠地用水1.0～3.0 L/（m2·d）計算標準，存在節(jié)水潛力。

（3）根據(jù)礦區(qū)用水情況，本工程道路噴灑面積為0.95萬m2，計算道路澆灑用水定額為3.7 L/（m2·d），符合《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》（GB50197-2005）道路灑水1.5～2.0 L/（m2·次）、1 d 2次的計算標準。但考慮礦區(qū)所在區(qū)域?qū)儆谌彼貐^(qū)，應按照定額低值核定該項用水，存在節(jié)水潛力。

（4）本項目儲煤場、排土場灑水面積為1.13萬m2，每日灑2次，每次灑水量為2.2 L/m2，用水量偏大，需核減，存在節(jié)水潛力。

（5）礦區(qū)自營運輸和灑水車輛1 d沖洗的車輛為10輛，煤礦現(xiàn)狀每輛車的沖洗用水量為1 000 L，符合《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》（GB50197-2005）車輛沖洗用水1 000～2 000 L/輛的用水定額標準，用水合理。

煤礦現(xiàn)狀生產(chǎn)用水系統(tǒng)各項用水指標合理性分析，見表2。

表2　煤礦現(xiàn)狀生產(chǎn)用水系統(tǒng)各項用水指標合理性分析

4　煤礦合理取用水量的核定

4.1合理取用水量的核定

根據(jù)以上用水系統(tǒng)分析結(jié)果，核定后的用水量為：本項目正常生產(chǎn)時全廠年新水用水量為3.56萬m3，其中生產(chǎn)新水用水量為1.84萬m3、生活新水用水量為1.72萬m3。核定前后本項目生產(chǎn)、生活用水指標計算結(jié)果匯總于表3。

表3　核定前后本項目的生產(chǎn)、生活用水量指標計算成果

4.2核定后的煤礦用水水平分析

核定后，露天煤礦新水利用率為100%，新水全部利用，水資源的利用效率高；煤礦單位產(chǎn)品新水量為0.06 m3/t，符合《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標準》（DB15/T385-2009）中露天煤礦原煤開采用水定額0.3 m3/t的標準；煤礦單位產(chǎn)值新水量為1.6 m3/萬元，低于全國單位產(chǎn)值新水量120 m3/萬元的規(guī)劃指標，根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)水利廳落實確立“三條紅線”、實行最嚴格的水資源管理制度要求，結(jié)合鄂爾多斯市、伊金霍洛旗用水效率控制指標內(nèi)容，鄂爾多斯市2012年萬元工業(yè)增加值用水量控制指標為34 m3，伊金霍洛旗2012年萬元工業(yè)增加值用水量控制指標為28 m3，本項目用水符合鄂爾多斯市和伊金霍洛旗用水效率控制指標；煤礦職工人均生活用水量263.1 L/d，符合《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標準》（DB15/T385-2009）中的生活用水定額標準。

5　節(jié)水措施與管理

針對露天煤礦現(xiàn)狀用水存在的問題，提出以下節(jié)水措施和管理建議。

（1）在主要用水環(huán)節(jié)及時更新用水裝置和水量計量裝置，對于生活用水和生產(chǎn)灑水中損壞的用水裝置和水量計量裝置及時發(fā)現(xiàn)、及時維修，避免跑冒滴漏造成的水量損失。

（2）對于各用水環(huán)節(jié)加強監(jiān)管，尤其對于存在節(jié)水潛力的用水環(huán)節(jié)，通過建立健全各項用水管理制度，加強廠區(qū)水務管理；加強職工教育培訓，提高節(jié)水意識等措施，以提高用水效率，減少用水量。

（3）對集水坑、回用水池等蓄水裝置，定期檢查防滲處理情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

（4）建議本項目進行水平衡測試，并定期進行取水、退水水量與水質(zhì)監(jiān)測，以便于合理取用水和用水管理。

中圖分類號：TV213.4

文獻標識碼：B

文章編號：1004-7328（2016）01-0009-03

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.01.003

收稿日期：2015—11—25

作者簡介：李經(jīng)偉（1983—），男，工程師，主要從事水資源論證、評價和水利工程設計工作。