榆林市煤礦礦井疏干水的排放現狀分析

張博煒，劉俊民，張 斌，馬耀光

(西北農林科技大學水利與建筑工程學院，陜西楊凌 712100)

榆林市地處我國的西北部，煤炭資源探明儲量達1 400 多億 t［1］，其煤質好、低瓦斯、埋藏淺、易開采［2］，已成為我國21世紀重要的能源重化工基地，在我國的經濟發展中具有十分重要的地位。由于地處干旱半干旱的黃土高原和毛烏素沙漠的過渡地帶，所以生態環境十分脆弱［3］，水資源不足已經成為制約榆林市經濟社會發展的重要瓶頸。伴隨著采煤業的快速發展，榆林市煤礦礦井疏干水的利用與排放缺乏統一管理的問題逐漸顯露，東部一些礦區礦井疏干水較少，水資源難以保障井下除塵和衛生所需;中西部大多數煤礦礦井疏干水排放無出路，不是就近排入低洼的沙漠灘地，就是簡單處理后直接排入河道，不僅浪費了寶貴的水資源，而且污染了環境;只有少數國有現代化煤、電、化工一體化的煤礦可實現疏干水的合理利用。研究礦井疏干水的排放現狀，實現礦井疏干水的合理利用，對于緩解榆林市的水資源供求矛盾，保障經濟社會和生態環境的可持續發展具有重要的戰略意義［4］。

1 榆林市煤礦分布與調查方法

1.1 榆林市煤礦分布現狀

為了獲取榆林市煤礦礦井的排水量數據，課題組于2011年對全市煤礦礦井疏干水的排放現狀進行了調查。在野外調查的基礎上，又主要依據煤田分布區的自然地理條件和水文地質條件，特別是開采煤層的深度與地下水含水層的位置關系，將榆林市煤礦按礦井疏干水豐富程度分為貧水的府谷礦區和神府礦區，富水的榆神礦區和榆橫礦區。

榆林市現有設計生產能力在1.0 Mt/a以上的煤礦共有73家，其中設計生產能力在10.0 Mt/a以上的9家、5.0 M ～10.0 Mt/a的22家、1.0 M ～5.0 Mt/a的42家;全市小煤礦(生產能力不足1.0 Mt/a)的404家。府谷礦區地處晉、陜、蒙三省交界處，位于榆林市的東北部，屬陜北石炭二疊系煤田的一部分，礦區現有在建煤礦4座，規劃生產能力為21.2 Mt/a，生產礦井2座(馮家塔和沙溝川礦井)，生產能力為4.2 Mt/a，地方小煤礦產能約為3.0 Mt/a。神府礦區位于神木、府谷兩縣境內，礦區已開發面積占礦區總面積的80%，目前礦區有在建煤礦8座，規劃生產能力為47.4 Mt/a，生產礦井16座，生產能力達到了87.5 Mt/a，地方小煤礦產煤能力約為53.2 Mt/a。榆神礦區地處神木、榆陽兩縣(區)境內，2011年礦區擁有在建煤礦21座，規劃生產能力為85.6 Mt/a，生產礦井5座(榆陽煤礦6月停產，榆樹灣為試生產礦井)，生產能力21.2 Mt/a，地方小煤礦產能約為12 Mt/a。榆橫礦區位于榆神礦區西南，地處榆陽、橫山兩區(縣)境內，礦區現有在建煤礦11座，規劃生產能力為82.5 Mt/a，生產礦井1座(紅石峽礦井)，生產能力為3 Mt/a，地方小煤礦產能約為2.5 Mt/a。

1.2 礦井疏干水野外調查

榆林市煤礦數量多、分布范圍廣，為了獲取統一協調的煤礦礦井排水量數據，本著真實可靠、突出重點、點面結合的調查原則，確定的調查對象主要為:①設計生產能力超過10.0 Mt/a的煤礦;②生產能力在5.0 M～10.0 Mt/a之間和1.0 M～5.0 Mt/a的煤礦，依地域分布分別抽取其總數的30%和20%進行調查;③3～5家小煤礦。

依據調查原則和礦區水文地質條件及礦井疏干水豐富程度，在上述4個礦區選擇了25個煤礦(包括11個在建煤礦和14個生產煤礦)進行典型調查。在煤礦排水量計算中，對于野外實際調查的煤礦，直接采用

張博煒等:榆林市煤礦礦井疏干水的排放現狀分析生產礦井排水量調查數據;對于沒有進行調查的煤礦，則依據煤礦富水性分區，參照該區調查生產煤礦的單位噸煤排水量進行推算。

2 礦井疏干水排放量計算

2.1 神府和府谷礦區排水量

神府和府谷礦區2011年有大型生產礦井(生產能力在1.0 Mt/a以上)18家，調查了其中的9家，詳細情況見表1。

表1 神府和府谷礦區生產煤礦排水量調查結果

由表1知，調查的9家煤礦年生產能力為44.7 Mt，總排水量為1 391.15萬m3;噸煤排水量主要分布在0.15～0.63 m3之間，平均值為0.39 m3。鑒于小煤礦開采條件好、煤層埋藏淺、排水量少，將其噸煤排水量取為大型礦的70%，即0.27 m3。據此推算神府和府谷礦區其他9家未調查的大型生產煤礦及小煤礦的排水量(見表2)。

表2 神府和府谷礦區其他9家大型生產煤礦及小煤礦排水量

由表1和表2可知，神府和府谷礦區2011年生產煤礦的排水總量為4 741.55萬m3。

2.2 榆神和榆橫礦區生產煤礦排水量

2011 年榆神礦區和榆橫礦區大型生產煤礦主要有常樂堡、榆樹灣、榆陽、錦界、涼水井、紅石峽，榆樹灣煤礦尚處于試生產階段，而榆陽煤礦于6月份停產，此外還有數量眾多的小煤礦。

表3列出了該區2011年大型生產煤礦的排水量調查結果。錦界、榆陽和紅石峽煤礦的噸煤排水量較高(錦界高達3.82 m3)，其他兩個生產煤礦的噸煤排水量分別為0.52、0.63 m3，考慮到表1的調查結果及其他資料，這里的噸煤排水量取0.52、0.63的平均值0.58 m3?？紤]到區內小煤礦數量眾多，開采層位較淺，礦井的噸煤排水量會略低于大型煤礦，故將小煤礦噸煤排水量按該礦區噸煤排水量平均值的70%進行計算(0.4 m3)，據此推算出其他煤礦的排水量(見表4)。

表3 榆神和榆橫礦區生產煤礦排水量調查結果

由表3和表4可知:2011年榆神礦區和榆橫礦區生產煤礦的排水量為5 913.67萬m3。

依據表1—4的計算結果可知，2011年榆林全市大型生產煤礦和眾多的小煤礦總生產能力為186.6 Mt，總排水量為10 655.22萬 m3，噸煤排水量約為0.57 m3，神府和府谷礦區的噸煤排水量低于榆神和榆橫礦區。

3 榆林市煤礦礦井疏干水調查結果分析及利用途徑

3.1 榆林市煤礦噸煤排水量較小

煤礦排水量的大小與礦山所處的地理位置、氣候、地質構造、開采深度和開采方式有關。目前國內煤礦生產的煤水比通常在1∶0.5～1∶5之間，個別礦井高達1∶10以上。地處我國西北部的榆林市，煤礦排水量除了錦界的噸煤排水量達到3.82 m3，榆陽煤礦1.83 m3，趙家梁煤礦1.13 m3，紅石峽煤礦1.60 m3外，其他煤礦大多在0.3～0.5 m3之間。結合圖1可知，榆林地區的礦井噸煤排水量是比較小的。

圖1 2005年我國主要地區礦井噸煤排水量

3.2 合理利用礦井疏干水前景廣闊

在綜合分析野外調查資料的基礎上，提出榆林市煤礦礦井疏干水綜合利用的途徑主要有:

(1)礦區井下生產。榆林市區域水資源短缺，幾乎所有的煤礦開采企業都別無選擇地將自己的礦井疏干水作為主要的供水水源。煤礦井下生產用水一般不需要做凈化處理，只要經簡單的混凝、沉淀、過濾、消毒等即可供井下生產使用。用水的方式主要包括井下采掘面與巷道的消防灑水、黃泥灌漿用水、煤層注水及設備冷卻等。

(2)工業生產。礦井疏干水作為工業用水時，只需除去水中的懸浮物即可滿足要求。榆林市煤礦的工業用水主要用于原煤的洗選及發電廠冷卻，還可供化工等行業生產使用。

(3)消防、綠化與生態保育。煤礦生產區的地面消防和建筑區地表的綠化、水土保持等生態保育也需要一定量的日常用水。

(4)生活。對礦井水進行深度凈化處理后，如果達到國家飲用水水質標準，則可以作為飲用水直接供應礦區用戶，彌補自來水供應的不足［2］。礦區生活用水包括飲水、洗滌、沖廁及環境衛生等方面。

(5)農田灌溉。在榆神、榆橫和神府礦區的多個煤礦，如果礦井疏干水供礦區生產、生活與工業用水之外仍有余水，則經過深度處理后，可向礦區農民和農村供水以滿足生活用水和農田灌溉的需要。

錦界、涼水井、大柳塔、紅柳林、紅石峽等煤礦礦區地下水相對豐富，礦井疏干水量較大，在滿足煤礦生產、生活、生態保育、礦區內農田灌溉及區域內工業用水的前提下，仍有大量富余的礦井疏干水無法使用，最終排向溝河、洼地或荒原沙地等區域。據榆林市13個生產煤礦礦井疏干水用水量抽樣調查結果，外排棄水量達到煤礦生產、生活及區內工業用水總量的60.69%，占煤礦正常礦井疏干水總量的39.37%。

4 結語

(1)由于榆林市各礦區水文地質條件、煤礦開采深度及地下含水層位置的差異性，神府和府谷礦區的礦井疏干水資源量相對貧乏，榆神和榆橫礦區的礦井疏干水資源量比較富足，但整個榆林地區的全年礦井疏干水排放量及年均噸煤排水量均低于我國其他地區，較低的噸煤排水量反映出榆林市煤炭開采條件的優越性。

(2)2011年榆林礦井疏干水的排放總量約為10 655.22萬m3，這對于區域水資源嚴重不足的榆林市來說，無疑是非常寶貴的稀缺資源。在榆林市煤礦能源化工工業與地方經濟保持快速發展的進程中，必須充分利用好這1億多m3的礦井疏干水。隨著規劃煤礦的相繼開發和開采深度的增加，榆林市礦井疏干水的排放量將會持續增加，合理開發利用好這部分礦井疏干水，對于緩解礦區水資源不足及改善生態環境等有著重要的現實意義，對促進周邊地區經濟的可持續發展有著深遠的戰略意義。

(3)榆林市各生產煤礦在礦井水利用方面雖然取得了顯著的效益，也積累了許多成功的經驗，但由于資金和認知等原因，榆林地區礦井水的循環利用程度和重復利用率仍比較低，棄水量達到了礦區用水總量的60%左右，礦井水的綜合利用仍維持在一個比較低的水平，直接排放不僅浪費水資源，而且也污染環境。因此，應該采取相應的對策推動礦井水資源化的進程，這樣既可防止水資源流失，避免對水環境造成污染，又可以緩解礦區供水不足的局面，對于促進我國煤炭工業的可持續發展具有重要的戰略意義。

［1］王興國，戚建春，楊景輝.淺析陜北水資源保護與經濟可持續發展［J］.陜西煤炭，2011(4):4-6.

［2］姬亞東.陜北煤礦區礦井水資源化及綜合利用研究［J］.地下水，2009，31(1):84-86.

［3］王力，衛三平，王全九.榆神府煤田開采對地下水和植被的影響［J］.煤炭學報，2008，33(12):1408-1414.

［4］鄧華，潘曉峰，官明蘭，等.淺析雞西礦區礦井水利用及發展前景［J］.科技信息，2009(3):370-371.