(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

河南中原乙烯礦區(qū)地?zé)豳Y源開發(fā)利用狀況探討

宋立志

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

地?zé)?、礦泉水是寶貴的礦產(chǎn)資源，對緩解能源緊張問題、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)有重要意義。本文以河南中原乙烯礦區(qū)為研究對象，通過對礦區(qū)地?zé)豳Y源賦存及開采現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出應(yīng)從開采量、開采方式、建設(shè)規(guī)模、服務(wù)年限等方面編制開發(fā)利用方案，同時在開采過程中提出應(yīng)特別注重安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)工作。在實際開采過程中應(yīng)提高地?zé)豳Y源利用率，加強(qiáng)地?zé)豳Y源的綜合利用，嚴(yán)禁超強(qiáng)度開采，盲目擴(kuò)大開采量；應(yīng)加強(qiáng)地?zé)崴_采的管理，健全保護(hù)制度，專水專用，合理開發(fā)，嚴(yán)禁濫采濫用。在開采中對井的水位，水溫，水量進(jìn)行長期的動態(tài)觀測，建立地?zé)崴畬ｉT檔案或數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步研究地?zé)崴淖兓?guī)律，以保證長期穩(wěn)定開采。讓清潔、高效的地?zé)豳Y源源源不斷的為人類服務(wù)。

地?zé)豳Y源；開發(fā)利用；環(huán)境保護(hù)

地?zé)?、礦泉水是寶貴的礦產(chǎn)資源。地?zé)崮茏鳛樾履茉粗形ㄒ坏牡叵碌V藏，集熱、礦、水為一體，具有潔凈、廉價、易開采、用途廣泛等特點，受到世界各國的廣為重視。地?zé)豳Y源的開發(fā)對充分利用清潔資源、緩解當(dāng)今世界能源緊張問題、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)有重要意義。但是隨著對地?zé)崴梅秶鸵?guī)模的日益擴(kuò)大，開采量急劇增加，從而在利用過程中產(chǎn)生諸如地?zé)衢_發(fā)過度、水位持續(xù)下降、造成資源衰竭，地面沉降、熱污染、土壤污染、大氣污染、水污染等一系列主要環(huán)境問題；因此，編制開發(fā)地?zé)豳Y源開發(fā)利用方案是十分必要的。

1 礦區(qū)地?zé)豳Y源賦存及開采現(xiàn)狀

1.1 礦區(qū)地?zé)豳Y源賦存條件

中原乙烯生活區(qū)地?zé)峋V區(qū)位于河南省濮陽市，地?zé)峋拥V區(qū)東南部。礦區(qū)位于內(nèi)黃凸起地?zé)崽飽|北部。礦區(qū)及周邊主要熱儲層為新近系明化鎮(zhèn)組孔隙裂隙熱儲層(N2m)，其次為新近系館陶組孔隙裂隙熱儲層(N1g)和奧陶系中統(tǒng)馬家溝組巖溶裂隙熱儲層(O2m)(圖1)。新近系明化鎮(zhèn)組孔隙裂隙熱儲層(N2m)頂板埋深400 m，底板埋深900～1 300 m，厚度400～900 m；主要巖性為粗砂、含礫粗砂，其次為細(xì)砂，累計厚度占相應(yīng)地層厚度的25.6%～44.6%，單層厚度1.5～3.7 m，孔隙度30%～40%，地?zé)峋畣尉克?00～1 000 m3/d。據(jù)物探、地震資料，新近系館陶組孔隙裂隙熱儲層(N1g)分布于王助-胡村以東地區(qū)，頂板埋深900～1 300 m，底板埋深1 600～2 000 m，厚度一般小于500 m，主要巖性為細(xì)砂；馬家溝組巖溶裂隙熱儲層(O2m)分布于王助-胡村以西地區(qū)，頂板埋深2 000 m左右，主要巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。屬傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源。

1.2 地?zé)峋_采現(xiàn)狀

中原乙烯生活區(qū)地?zé)峋删疃? 104.24 m，由河南省新鄉(xiāng)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院1997年1月至1998年1月施工完成。該井揭露為新近系明化鎮(zhèn)組孔隙裂隙熱儲層(N2m)，其頂板埋深865.2 m，底板埋深1 008.4 m，巖性主要為含礫粗砂巖，累積厚度51.9 m，孔隙度16.6%～48.1%，屬中高孔隙儲層。成井時靜止水位埋深19.0 m；水位降深86.10 m時，單井出水量26.74 m3/h，單位出水量0.31 m3/h·m；出水溫度45℃～48℃，地溫梯度3.13℃/100m。

該井成井后于1998年1月起即連續(xù)開采利用，至2014年開采利用歷時16 a，為24 h不間斷抽水，主要供生活區(qū)生活、洗浴用水和乙烯賓館洗浴用水。2004～2014年，平均開采量為271 m3/d(11.29 m3/h)，井口水溫45℃～45.5℃。由于長期開采，靜止水位埋深由1998年1月的19.0 m下降為現(xiàn)在的38.15 m；但改善了含水層及過濾器的透水狀況，使單位涌水量增大，動水位有回升趨勢，水質(zhì)亦有所改善。

1.3 地?zé)崃黧w可開采量及所含熱量

根據(jù)《河南省濮陽市中原乙烯生活區(qū)地?zé)峋責(zé)豳Y源核實報告》，該報告核實結(jié)果為截止2015年4月30日，中原乙烯生活區(qū)地?zé)峋責(zé)崃黧w可采量為500 m3/d(20.83 m3/h)，含熱能0.776 MW(6.70×104MJ)。

2 地?zé)峋_發(fā)利用方案設(shè)計分析

2.1 開發(fā)方向

中原乙烯生活區(qū)地?zé)峋責(zé)崴疁?5.5℃，屬溫?zé)崴?，水中氟和偏硼酸含量達(dá)到有醫(yī)療價值濃度，偏硅酸含量達(dá)到礦水濃度，具有較好的理療保健作用，可作為理療熱礦水和洗浴用水開發(fā)。

2.2 規(guī)劃需水量計算

中原乙烯生活區(qū)地?zé)峋饕┥顓^(qū)及乙烯賓館洗浴使用；其需水量參考《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》(GB50015-2003)熱水用水定額(表1)確定。中原乙烯生活區(qū)共有職工及家屬5 000人，按最高用水定額80 L/人·d計算，需水量為 5 000人×80 L/人·d = 400 m3/d。乙烯賓館年利用天數(shù)為365 d，乙烯賓館按滿床位計算，并有員工27人。按最高用水定額，旅客洗浴用水為按最高用水定額160 L/人·d計算，需水量為 23×2×80 L/人·d =3.68 m3/d；員工洗浴用水為按最高用水定額50 L/人·d計算，需水量為 27人×50 L/人·d = 1.35 m3/d；合計，乙烯賓館需水量為5.0 m3/d。合計需水量=405.0 m3/d=14.8×104m3/a；因此以規(guī)劃需水量14.8×104m3/a作為設(shè)計開采量。

圖1 濮陽市熱儲結(jié)構(gòu)示意圖

序號建筑物名稱單位最高日用水定額/L使用時間/h1住宅每人每日40～80242賓館客房旅客每人每日120～16024員工每人每日40～5024

2.3 礦山建設(shè)規(guī)模與服務(wù)年限確定

以規(guī)劃需水量確定開采規(guī)模。地?zé)崴?guī)劃需水量共計405.0 m3/d(14.8×104m3/a)。設(shè)計開采量占地?zé)峋黧w可開采量(500 m3/ d)的81.0%。礦山建設(shè)規(guī)模為小型。礦山服務(wù)年限：10 a。

2.4 開采方式及深度選定

地?zé)崴疄榫?，采用潛水泵抽水，潛水泵下入井?0 m處。地?zé)崴畯牡責(zé)峋槌?，一部分直接供給乙烯賓館，另外一部分儲存至熱水罐，然后通過二次加壓輸送到乙烯生活區(qū)提供洗浴用水。乙烯賓館和生活區(qū)洗浴利用后，經(jīng)污水管網(wǎng)送至中原石油勘探局基地市政管理中心污水處理廠處理。熱水管道應(yīng)采用的管材和管件應(yīng)符合現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。管道的工作壓力和工作溫度不得大于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定的允許值。熱水管道應(yīng)選用和安裝連接方便可靠的管材。開采深度依據(jù)地?zé)峋刂频牡責(zé)豳Y源深度確定。開采深度為-815.20～-958.20 m。采用潛水泵抽水，潛水泵下入井下90 m處(見圖2)。

圖2 開發(fā)流程圖

2.5 開發(fā)利用布局

乙烯生活區(qū)共48棟樓(11層2棟、6層30棟、5層12棟、4層2棟、3層2棟)，總建筑面積20萬 m2，共有職工及家屬5 000人，需水量400 m3/d。

乙烯賓館為內(nèi)部賓館，不對外經(jīng)營。按照三級旅店建筑等級建設(shè)，1層建筑，共計23個標(biāo)準(zhǔn)間，每年接待人數(shù)1 000人，職工定員27人。需水量5.0 m3/d。

2.6 熱水處理

本地?zé)峋疅崴疅o處理直接利用，水源須采取嚴(yán)格的衛(wèi)生防護(hù)。

2.7 尾水排放

為避免地?zé)崴畬Νh(huán)境的污染，業(yè)主應(yīng)充分利用地?zé)豳Y源梯級開發(fā)循環(huán)利用技術(shù)，使尾水排放溫度小于25℃。

為避免地?zé)崴畬Νh(huán)境造成污染，地?zé)崴?jīng)利用后排入污水管網(wǎng)。其工藝流程為：抽取地?zé)崴丛　湃胛鬯芫W(wǎng)至污水處理廠。排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)三級標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 地?zé)衢_采安全性分析

地?zé)崴_發(fā)企業(yè)要嚴(yán)格按照有關(guān)安全法規(guī)、規(guī)定，接受當(dāng)?shù)匕踩块T的監(jiān)督和指導(dǎo)；建立健全各崗位安全操作制度；安全生產(chǎn)設(shè)施必須堅持與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)使用的“三同時”原則。其安全設(shè)施的設(shè)計必須經(jīng)勞動安全行政主管部門審查同意后方可實施。

3.1 安全生產(chǎn)

(1)建立、健全主要負(fù)責(zé)人、分管負(fù)責(zé)人、安全生產(chǎn)管理人員崗位安全生產(chǎn)責(zé)任制；制定安全檢查制度、職業(yè)危害預(yù)防制度、安全教育培訓(xùn)制度、生產(chǎn)安全事故管理制度、重大隱患整改制度、設(shè)備安全管理制度、安全生產(chǎn)檔案管理制度、安全生產(chǎn)獎懲制度等規(guī)章制度；制定作業(yè)安全規(guī)程和各工種操作規(guī)程；建立生產(chǎn)設(shè)備、電器等的定期安全檢查制度。

(2)安全投入符合安全生產(chǎn)要求，按照有關(guān)規(guī)定提取安全技術(shù)措施專項經(jīng)費。

(3)特種作業(yè)人員經(jīng)有關(guān)業(yè)務(wù)主管部門考核合格，取得特種作業(yè)操作資格證書。

(4)設(shè)置與作業(yè)場所、廠區(qū)道路、車間通道等安全要求相適應(yīng)的安全警示標(biāo)志。

(5)電氣設(shè)備、電線、電纜等安裝、使用符合安全要求。

(6)電器設(shè)備金屬外殼必須按規(guī)范做好接地接零保護(hù)；照明、移動電器必須安裝漏電保護(hù)器。

(7)機(jī)器設(shè)備轉(zhuǎn)動、傳動等部位要設(shè)置可靠的安全防護(hù)裝置。

3.2 防火與防爆

建設(shè)場地建筑應(yīng)按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》設(shè)計，室外設(shè)消防系統(tǒng)，室內(nèi)設(shè)置消防滅火器材與器具；消防車道應(yīng)按《廠礦道路設(shè)計規(guī)范》設(shè)計，并按有關(guān)規(guī)定要求加強(qiáng)管理，保證消防通道暢通。

3.3 防機(jī)械性傷害

對具高速運(yùn)轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械設(shè)備與零部件的外部邊緣，均應(yīng)設(shè)防護(hù)罩(欄)，防止撞擊傷。重要設(shè)備應(yīng)設(shè)安全標(biāo)志，防止機(jī)械事故的發(fā)生。

3.4 防雷擊、防觸電

(1)供電、電力系統(tǒng)的安裝、驗收、運(yùn)行等均應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。所有電氣設(shè)備金屬外殼及電纜的外皮均須作可靠接地；變壓器等高壓電器的裸露部分須設(shè)計安全防護(hù)，并須標(biāo)有“高壓危險”的警示牌；禁止帶電檢修或搬動任何帶電設(shè)備，確保設(shè)備正常運(yùn)行及操作人員安全。

(2)按國際勞動安全衛(wèi)生保護(hù)有關(guān)規(guī)定，變配電所(站)的露天引戶構(gòu)架及建筑物等，均必須裝置保護(hù)裝置；避雷針的高度、個數(shù)及建筑物的距離等，均須符合規(guī)范要求。

(3)保溫蓄水池不宜位于毗鄰電器用房和居住用房。

3.5 防水錘

預(yù)防水錘發(fā)生極為重要，平時預(yù)防水錘發(fā)生的措施主要有以下幾個方法：

3.5.1 開關(guān)閥門過快引起的水錘

(1)延長開閥和關(guān)閥時間。

(2)離心泵應(yīng)在閥門半閉15～30%時而不是全關(guān)時停泵。

3.5.2 泵引起的水錘

(1)排出管道然內(nèi)的空氣，使管道內(nèi)充滿水后再開啟水泵，凡是長距離輸水管道的高起部位都應(yīng)設(shè)自動排氣閥。

(2)停泵水錘主要因水管止回閥關(guān)閉過快引起，因此，取消止回閥可以消除停水泵水錘的危害，并且可以減少水頭損失，節(jié)約電耗。

4 地?zé)豳Y源開采中環(huán)境保護(hù)必要性及措施分析

地?zé)崮茉从诔Ｒ?guī)能源相比，是一種綠色能源，但地?zé)崴捎跍囟容^高和深循環(huán)過程中的水，一般礦化度比較高，并含有一些特殊的化學(xué)成分，如硫化氫氣體，氟，鉛，汞，砷等重金屬。在地?zé)衢_發(fā)過程中，地?zé)嵛菜牟缓侠砼欧牛瑢Υ髿猸h(huán)境，水環(huán)境和土壤環(huán)境造成損害和污染，進(jìn)而危害人類生存環(huán)境。為確保該地?zé)崴皇芪廴?，使珍貴的地?zé)崴Y源能夠持續(xù)開發(fā)利用，需采取以下措施。

4.1 尾水利用及排放

建議在有條件的情況遵循“綜合利用，梯級開發(fā)”的原則，對尾水進(jìn)行綜合利用，如可利用洗浴用過的廢水養(yǎng)魚，由于尾水仍然有較高的溫度，并含有營養(yǎng)成分，可使魚生長期縮短，并可使一些熱帶魚在池內(nèi)越冬養(yǎng)殖，既提高了地?zé)崮茉蠢脙r值，又可凈化尾水質(zhì)量，還可增加經(jīng)濟(jì)收入。

本方案地?zé)崴丛‘a(chǎn)生的尾水主要排放到市政污水管網(wǎng)送至污水處理站。對地?zé)崤欧潘螅悍檄h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，對尾水進(jìn)行監(jiān)測，并對排放的有污染地?zé)崴M(jìn)行有效的處理。

4.2 環(huán)境綠化

對井口泵房及地?zé)峁┧镜冉ㄖ車M(jìn)行必要的綠化。既可美化環(huán)境，又可降低噪音污染。

4.3 地?zé)峋車⑷壉Ｗo(hù)區(qū)

4.3.1 Ⅰ級保護(hù)區(qū)

在地?zé)崴鈬霃?5 m范圍內(nèi)建立一級保護(hù)區(qū)。

該區(qū)為嚴(yán)格保護(hù)區(qū)。應(yīng)做到：禁止興建有污染性的建筑物，地面要硬化，做到積水排放暢通，不能有污染積水停留；建立符合標(biāo)準(zhǔn)的泵房，泵房內(nèi)不能堆放與抽水設(shè)備無關(guān)的雜物，保持地面清潔，空氣流通，防止從井口直接污染；井口要高于地面50 cm，防止地面積水回灌入井內(nèi)。

4.3.2 Ⅱ級保護(hù)區(qū)

在地?zé)崴赐鈬恍∮?0 m范圍內(nèi)設(shè)立限制區(qū)。

該區(qū)為限制區(qū)。在該區(qū)不得設(shè)置居住區(qū)和工廠、廁所、污水坑，不能堆放垃圾，鋪設(shè)污水管道；嚴(yán)禁使用農(nóng)藥及其他有毒藥物；不得有破壞水源地水文地質(zhì)條件的活動。

4.3.3 Ⅲ級保護(hù)區(qū)

在地?zé)崴? 000 m范圍內(nèi)設(shè)立衛(wèi)生監(jiān)督區(qū)。

該區(qū)為監(jiān)察區(qū)。在該區(qū)內(nèi)要嚴(yán)格控制同層位水井的鑿建，避免因過量開采所造成的不良影響，定時監(jiān)測水位、水量、水溫、水質(zhì)，注意動態(tài)變化；禁止興建污染嚴(yán)重的大中型企業(yè)，不得有破壞水源地水文地質(zhì)條件的活動。

該熱水井要遵守可開采量的限制，禁止過量開采，出水量不要超過可開采量，以保證地下水的開采處于良好的循環(huán)狀態(tài)，以延長地?zé)峋氖褂脡勖?/p>

5 結(jié)語

為使地?zé)崴Y源保持長期穩(wěn)定開采，使其水質(zhì)，水量，水溫保持穩(wěn)定，編制地?zé)豳Y源開發(fā)利用方案十分必要的。為提高地?zé)豳Y源利用率，必須加強(qiáng)地?zé)豳Y源的綜合利用，加強(qiáng)地?zé)崴幕毓?。不可超?qiáng)度開采。盲目擴(kuò)大開采量，勢必造成入不敷出，導(dǎo)致水量減少，并且改變地下水的滲流條件，降低管井的使用壽命。應(yīng)加強(qiáng)地?zé)崴_采的管理，健全保護(hù)制度，專水專用，合理開發(fā)，嚴(yán)禁濫采濫用。對I、II、III級保護(hù)區(qū)要按要求嚴(yán)格管理和監(jiān)察，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。不得有破壞水源地水文地質(zhì)的活動。在開采中要對井的水位，水溫，水量進(jìn)行長期的動態(tài)觀測，建立地?zé)崴畬ｉT檔案或數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步研究地?zé)崴淖兓?guī)律，以保證長期穩(wěn)定開采。中原乙烯生活區(qū)地?zé)峋捎玫摹爸惫┲迸攀健保瑸檫_(dá)到持續(xù)開發(fā)利用地?zé)豳Y源的目的，在加強(qiáng)地?zé)峁芾淼耐瑫r，應(yīng)進(jìn)行地?zé)嵛菜毓?。讓清潔、高效的地?zé)豳Y源源源不斷的為人類服務(wù)。

[1]河南省濮陽市中原乙烯生活區(qū)地?zé)峋責(zé)豳Y源核實報告.河南省有色地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊.2015.

[2]河南省地?zé)?、礦泉水資源調(diào)查評價報告.河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院.2017.

P641.8

B

1004-1184(2017)06-0058-03

2017-08-14

宋立志(1982-)，男，河南南陽人，工程師，主要從事國際工程施工與管理工作。