張博煒，劉俊民，張 斌，馬耀光

(西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌 712100)

榆林市地處我國的西北部，煤炭資源探明儲(chǔ)量達(dá)1 400 多億 t［1］，其煤質(zhì)好、低瓦斯、埋藏淺、易開采［2］，已成為我國21世紀(jì)重要的能源重化工基地，在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)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(tài)環(huán)境十分脆弱［3］，水資源不足已經(jīng)成為制約榆林市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要瓶頸。伴隨著采煤業(yè)的快速發(fā)展，榆林市煤礦礦井疏干水的利用與排放缺乏統(tǒng)一管理的問題逐漸顯露，東部一些礦區(qū)礦井疏干水較少，水資源難以保障井下除塵和衛(wèi)生所需;中西部大多數(shù)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(jiǎn)單處理后直接排入河道，不僅浪費(fèi)了寶貴的水資源，而且污染了環(huán)境;只有少數(shù)國有現(xiàn)代化煤、電、化工一體化的煤礦可實(shí)現(xiàn)疏干水的合理利用。研究礦井疏干水的排放現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)礦井疏干水的合理利用，對(duì)于緩解榆林市的水資源供求矛盾，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義［4］。

1 榆林市煤礦分布與調(diào)查方法

1.1 榆林市煤礦分布現(xiàn)狀

為了獲取榆林市煤礦礦井的排水量數(shù)據(jù)，課題組于2011年對(duì)全市煤礦礦井疏干水的排放現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查。在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，又主要依據(jù)煤田分布區(qū)的自然地理?xiàng)l件和水文地質(zhì)條件，特別是開采煤層的深度與地下水含水層的位置關(guān)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(qū)和神府礦區(qū)，富水的榆神礦區(qū)和榆橫礦區(qū)。

榆林市現(xiàn)有設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力在1.0 Mt/a以上的煤礦共有73家，其中設(shè)計(jì)生產(chǎn)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(chǎn)能力不足1.0 Mt/a)的404家。府谷礦區(qū)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(qū)現(xiàn)有在建煤礦4座，規(guī)劃生產(chǎn)能力為21.2 Mt/a，生產(chǎn)礦井2座(馮家塔和沙溝川礦井)，生產(chǎn)能力為4.2 Mt/a，地方小煤礦產(chǎn)能約為3.0 Mt/a。神府礦區(qū)位于神木、府谷兩縣境內(nèi)，礦區(qū)已開發(fā)面積占礦區(qū)總面積的80%，目前礦區(qū)有在建煤礦8座，規(guī)劃生產(chǎn)能力為47.4 Mt/a，生產(chǎn)礦井16座，生產(chǎn)能力達(dá)到了87.5 Mt/a，地方小煤礦產(chǎn)煤能力約為53.2 Mt/a。榆神礦區(qū)地處神木、榆陽兩縣(區(qū))境內(nèi)，2011年礦區(qū)擁有在建煤礦21座，規(guī)劃生產(chǎn)能力為85.6 Mt/a，生產(chǎn)礦井5座(榆陽煤礦6月停產(chǎn)，榆樹灣為試生產(chǎn)礦井)，生產(chǎn)能力21.2 Mt/a，地方小煤礦產(chǎn)能約為12 Mt/a。榆橫礦區(qū)位于榆神礦區(qū)西南，地處榆陽、橫山兩區(qū)(縣)境內(nèi)，礦區(qū)現(xiàn)有在建煤礦11座，規(guī)劃生產(chǎn)能力為82.5 Mt/a，生產(chǎn)礦井1座(紅石峽礦井)，生產(chǎn)能力為3 Mt/a，地方小煤礦產(chǎn)能約為2.5 Mt/a。

1.2 礦井疏干水野外調(diào)查

榆林市煤礦數(shù)量多、分布范圍廣，為了獲取統(tǒng)一協(xié)調(diào)的煤礦礦井排水量數(shù)據(jù)，本著真實(shí)可靠、突出重點(diǎn)、點(diǎn)面結(jié)合的調(diào)查原則，確定的調(diào)查對(duì)象主要為:①設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力超過10.0 Mt/a的煤礦;②生產(chǎn)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(shù)的30%和20%進(jìn)行調(diào)查;③3～5家小煤礦。

依據(jù)調(diào)查原則和礦區(qū)水文地質(zhì)條件及礦井疏干水豐富程度，在上述4個(gè)礦區(qū)選擇了25個(gè)煤礦(包括11個(gè)在建煤礦和14個(gè)生產(chǎn)煤礦)進(jìn)行典型調(diào)查。在煤礦排水量計(jì)算中，對(duì)于野外實(shí)際調(diào)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(xiàn)狀分析生產(chǎn)礦井排水量調(diào)查數(shù)據(jù);對(duì)于沒有進(jìn)行調(diào)查的煤礦，則依據(jù)煤礦富水性分區(qū)，參照該區(qū)調(diào)查生產(chǎn)煤礦的單位噸煤排水量進(jìn)行推算。

2 礦井疏干水排放量計(jì)算

2.1 神府和府谷礦區(qū)排水量

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

表1 神府和府谷礦區(qū)生產(chǎn)煤礦排水量調(diào)查結(jié)果

由表1知，調(diào)查的9家煤礦年生產(chǎn)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(jù)此推算神府和府谷礦區(qū)其他9家未調(diào)查的大型生產(chǎn)煤礦及小煤礦的排水量(見表2)。

表2 神府和府谷礦區(qū)其他9家大型生產(chǎn)煤礦及小煤礦排水量

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

2.2 榆神和榆橫礦區(qū)生產(chǎn)煤礦排水量

2011 年榆神礦區(qū)和榆橫礦區(qū)大型生產(chǎn)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(chǎn)階段，而榆陽煤礦于6月份停產(chǎn)，此外還有數(shù)量眾多的小煤礦。

表3列出了該區(qū)2011年大型生產(chǎn)煤礦的排水量調(diào)查結(jié)果。錦界、榆陽和紅石峽煤礦的噸煤排水量較高(錦界高達(dá)3.82 m3)，其他兩個(gè)生產(chǎn)煤礦的噸煤排水量分別為0.52、0.63 m3，考慮到表1的調(diào)查結(jié)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(qū)內(nèi)小煤礦數(shù)量眾多，開采層位較淺，礦井的噸煤排水量會(huì)略低于大型煤礦，故將小煤礦噸煤排水量按該礦區(qū)噸煤排水量平均值的70%進(jìn)行計(jì)算(0.4 m3)，據(jù)此推算出其他煤礦的排水量(見表4)。

表3 榆神和榆橫礦區(qū)生產(chǎn)煤礦排水量調(diào)查結(jié)果

由表3和表4可知:2011年榆神礦區(qū)和榆橫礦區(qū)生產(chǎn)煤礦的排水量為5 913.67萬m3。

依據(jù)表1—4的計(jì)算結(jié)果可知，2011年榆林全市大型生產(chǎn)煤礦和眾多的小煤礦總生產(chǎn)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(qū)的噸煤排水量低于榆神和榆橫礦區(qū)。

3 榆林市煤礦礦井疏干水調(diào)查結(jié)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(zhì)構(gòu)造、開采深度和開采方式有關(guān)。目前國內(nèi)煤礦生產(chǎn)的煤水比通常在1∶0.5～1∶5之間，個(gè)別礦井高達(dá)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(dá)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(jié)合圖1可知，榆林地區(qū)的礦井噸煤排水量是比較小的。

圖1 2005年我國主要地區(qū)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(diào)查資料的基礎(chǔ)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(qū)井下生產(chǎn)。榆林市區(qū)域水資源短缺，幾乎所有的煤礦開采企業(yè)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(chǎn)用水一般不需要做凈化處理，只要經(jīng)簡(jiǎn)單的混凝、沉淀、過濾、消毒等即可供井下生產(chǎn)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(shè)備冷卻等。

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

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

(4)生活。對(duì)礦井水進(jìn)行深度凈化處理后，如果達(dá)到國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，則可以作為飲用水直接供應(yīng)礦區(qū)用戶，彌補(bǔ)自來水供應(yīng)的不足［2］。礦區(qū)生活用水包括飲水、洗滌、沖廁及環(huán)境衛(wèi)生等方面。

(5)農(nóng)田灌溉。在榆神、榆橫和神府礦區(qū)的多個(gè)煤礦，如果礦井疏干水供礦區(qū)生產(chǎn)、生活與工業(yè)用水之外仍有余水，則經(jīng)過深度處理后，可向礦區(qū)農(nóng)民和農(nóng)村供水以滿足生活用水和農(nóng)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(qū)地下水相對(duì)豐富，礦井疏干水量較大，在滿足煤礦生產(chǎn)、生活、生態(tài)保育、礦區(qū)內(nèi)農(nóng)田灌溉及區(qū)域內(nèi)工業(yè)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(qū)域。據(jù)榆林市13個(gè)生產(chǎn)煤礦礦井疏干水用水量抽樣調(diào)查結(jié)果，外排棄水量達(dá)到煤礦生產(chǎn)、生活及區(qū)內(nèi)工業(yè)用水總量的60.69%，占煤礦正常礦井疏干水總量的39.37%。

4 結(jié)語

(1)由于榆林市各礦區(qū)水文地質(zhì)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(qū)的礦井疏干水資源量相對(duì)貧乏，榆神和榆橫礦區(qū)的礦井疏干水資源量比較富足，但整個(gè)榆林地區(qū)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(qū)，較低的噸煤排水量反映出榆林市煤炭開采條件的優(yōu)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(duì)于區(qū)域水資源嚴(yán)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(yè)與地方經(jīng)濟(jì)保持快速發(fā)展的進(jìn)程中，必須充分利用好這1億多m3的礦井疏干水。隨著規(guī)劃煤礦的相繼開發(fā)和開采深度的增加，榆林市礦井疏干水的排放量將會(huì)持續(xù)增加，合理開發(fā)利用好這部分礦井疏干水，對(duì)于緩解礦區(qū)水資源不足及改善生態(tài)環(huán)境等有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)促進(jìn)周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

(3)榆林市各生產(chǎn)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(jīng)驗(yàn)，但由于資金和認(rèn)知等原因，榆林地區(qū)礦井水的循環(huán)利用程度和重復(fù)利用率仍比較低，棄水量達(dá)到了礦區(qū)用水總量的60%左右，礦井水的綜合利用仍維持在一個(gè)比較低的水平，直接排放不僅浪費(fèi)水資源，而且也污染環(huán)境。因此，應(yīng)該采取相應(yīng)的對(duì)策推動(dòng)礦井水資源化的進(jìn)程，這樣既可防止水資源流失，避免對(duì)水環(huán)境造成污染，又可以緩解礦區(qū)供水不足的局面，對(duì)于促進(jìn)我國煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

［1］王興國，戚建春，楊景輝.淺析陜北水資源保護(hù)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展［J］.陜西煤炭，2011(4):4-6.

［2］姬亞東.陜北煤礦區(qū)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(wèi)三平，王全九.榆神府煤田開采對(duì)地下水和植被的影響［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2008，33(12):1408-1414.

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