朝川礦礦井排水的資源化利用研究

摘要：該文對朝川礦礦井排水的資源化利用狀況進行了具體的研究，具有一定借鑒意義，以供同行探討。

關鍵詞：朝川礦 水資源 利用

0 引言

從空間角度，礦井水凈化處理工程主要分為兩類：地面處理工程和井下處理工程。地面處理工程的優點是集中統一處理，水質相對穩定，能適應大規模處理的需要。缺點是對礦井各處產生的礦井水不能做到“優水優用，劣水劣用”；中心水倉因淤積需定期清理，中心泵房負荷重，水泵因腐蝕或堵塞而壽命縮短，管道因井下長距離輸送需承受較大的壓力，在處理成本中，動力費用占很大比例。井下處理工程的優點是分散處理，工藝靈活多樣，可以做到水質分級使用，動力消耗低，初期基建投資低，設備壽命相對較長，適合小規模處理的需要。缺點是水質不穩定，常引起處理效果的惡化，管理費用高，因分散需建設多套輸水管路和處理設施。

1 朝川礦區礦井水水質和水量

礦區內太原組灰巖和寒武系灰巖巖溶水水質良好，沒有人為污染或污染輕微，作為生活供水水源是沒問題的。礦井排水來源途徑較多，不僅包括煤層頂板砂巖裂隙水、煤層底板石炭系薄層灰巖和寒武系灰巖巖溶水，也有少量采空區積水。各種水源在井下與巖石、煤層、煤矸石接觸過程中，將煤系地層的硫化物等成分溶解至地下水中，而且井下采煤生產和人為活動也會造成礦井水污染，由此導致礦井排水中硫酸鹽、氯化物、懸浮物、溶解性總固體、衛生學指標、感官性指標等達不到生活用水要求，因此，必須經處理后才能被利用。

朝川礦區礦井水感官性狀較差，濁度（懸浮物）、細菌總數和大腸桿菌數普遍超標，一般化學指標符合現行飲用水水質標準，基本上不含有毒有害成份，含有少量的油類有機污染物，水質符合含一般懸浮物礦井水的特征。懸浮物SS通常小于400mg/L，COD通常小于70mg/L，毒理學和放射性指標完全符合飲用水要求。經過不同深度的處理，可以用于農業灌溉、工業用水和生活用水。①經過初次沉池的沉淀，可滿足農業灌溉的要求（GB5094-92）；②經過“混凝+沉淀+過濾”，能達到工業（主要是電廠）用水的要求；③經過“消毒”等處理工藝，可以達到生活飲用水的水質要求。國內有成熟的水質處理技術，礦井水資源化利用在技術和水質兩方面都具備條件。

在朝川礦區的三對礦井中，一井排水量最大，二井礦井排水主要來源于煤層頂板砂巖水，排水量在40～60m3/h，三井依托一井疏水降壓，排水量很小。圖1是一井2000～2009年礦井排水量，2000年二水平開始疏放水時，排水量超過1800m3/h，此后水量略呈下降趨勢，最近幾年穩定在800～1000m3/h。一井井下建有清水泵房和專用排水管路，排至地面后經過沉淀和消毒處理后，用于廠區及焦化廠生活用水，利用量僅60m3/h，其余則外排。可以被利用的礦井排水量在95%保證率條件下，可以達到700m3/h。目前，焦化廠利用量為400m3/h，在95%保證率條件下，剩余礦井排水資源量為300m3/h。隨著-390水平疏水降壓工程的實施，礦井排水量還將會增加。

2 礦井排水的利用

長期以來一井井下正常涌水量一直保持在800-1000m3/h，有保證的排水資源量為800m3/h，礦井水利用率不足20％，礦井水的大量外排，不但造成水資源的浪費，同時不利于環境。為提高礦井排水利用水平，結合朝川一井疏放水工程，將礦井的“疏水降壓”和“礦井排水的資源化利用”結合在一起，在井下實施了礦井水分類外排，實現了優水優用，并結合朝川焦化廠建設，使礦井排水能直接被工業生產利用。實現途徑是：

2.1 將來自-250水平泄水鉆孔的潔凈巖溶水通過專用管道送至-250排水系統中的清水倉，經清水泵房及清水管路抽至地面，經過水處理廠簡單處理后，供礦區居民生活使用，這部分水量在160m3/h左右，占礦井排水量的20%左右。

2.2 把混有煤巖粉的普通礦井水通過-250排水泵房及-10排水泵房排至地面一井和二井地面靜壓水池，作為煤礦生產用水，供一井、二井地面和井下灑水降塵使用，這部分利用量為160m3/h，剩余400m3/h礦井正常排水則通過管道排至地面焦化公司水處理廠，經凈化處理供洗煤、焦化、化產、發電等生產使用。

2.3 剩余80-280m3/h的礦井排水排放至朝川河中，部分被農田灌溉使用。

在目前朝川礦800m3/h有保證的礦井排水中，生活用水、礦井生產用水和焦化廠生產用水直接利用量達到720m3/h，直接利用率達到90%，外排水量80-300m3/h。

朝川焦化有限公司是由平頂山煤業天安股份有限公司朝川礦、多家參股的股份有限公司共同出資組成的有限責任公司，現有員工1200人，是一座煉焦為龍頭、集煉焦、煤化工、煉焦、洗煤和發電于一體的煤加工基地，年生產能力為：精煤60萬噸、焦炭60萬噸、焦油27500噸、粗苯7400噸、硫銨8000噸、發電10000萬瓩時，目前180萬噸洗煤項目正在建設。朝川礦和焦化廠的融合，創造了從采煤到選煤、煉焦、化產回收、煤氣發電的循環經濟發展模式。朝川礦區的礦井排水也在這一循環經濟體系中，得到了資源化利用。

焦化公司生產系統組成見圖3，用水量需求見表1。由朝川礦一井排出的礦井水，部分由管道收集至凈水廠初沉池，經過初步沉淀后通過泵加壓送至一元化凈水器中，廢水經反應池、沉淀池和過濾池處理后，得到的清水流入兩座2000m3中，再由生產泵送至廠區綜合水泵房后，分配至各工段供生產用水。電廠鍋爐用水還需要經過反滲透處理后，才能使用。處理過程中產生的反沖洗等廢水流入污泥池中，送入洗煤廠作為洗煤補充水用。礦井水處理工藝流程見圖4。

3 結論

3.1 在深部巖溶含水層富水性連通性變差、水壓高和不利于疏水降壓的水文地質條件下，對朝川礦-250水平煤層底板巖溶水成功進行了疏放，深部實現了不帶壓或安全帶壓開采，將朝川礦疏水降壓技術提升到一個更高水平。

3.2 在研究手段上，除采用水文地質調查、水質分析、鉆探、水文物探等常規地質方法外，還采用了穩定同位素、示蹤連通試驗等國內外先進的技術方法。

3.3 實現了“疏水降壓”和”礦井排水資源化利用”有機結合。朝川礦區煤層底板巖溶水突水危險大，水文地質條件上具有良好的可疏放性，配合朝川焦化廠生產用水和礦區及廠區居民生活用水需要，在朝川一井實施了-250水平泄水工程，并分類外排和利用，疏放保證了煤礦安全開采，礦井排水資源化利用為煤礦、焦化廠生產和居民生活用水提供了水源，礦井排水直接利用率達到90%。