(神東天隆集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引 言

礦床開(kāi)采破壞了地下水原始賦存狀態(tài)并產(chǎn)生了裂隙，密切了大氣降水、地表水、地下水和生活用水，各含水層之間的水力聯(lián)系，使各種水沿著原有的和新裂隙滲入井下采掘空間形成礦井水。礦井水是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中排放量最多的廢水。據(jù)1993年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦年排礦井水約22億m3，平均噸煤涌水量約4．0 m3，而且隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展礦井水的排放量還將不斷增多。長(zhǎng)期以來(lái)，由于技術(shù)所限和認(rèn)識(shí)不足，礦井水被當(dāng)做水害加以預(yù)防和治理，礦井水被白白排掉而未加以綜合利用和保護(hù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)平均每開(kāi)采1 t原煤需排放2 t礦井水，不僅嚴(yán)重污染了水資源，而且造成了工業(yè)和生活用水短缺。隨著科學(xué)的發(fā)展和人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，對(duì)礦井水也已有了新的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始將礦井水作為一種水資源加以處理利用，即礦井水資源化。

地下采空區(qū)水庫(kù)的設(shè)置，使得井下形成了一個(gè)天然的凈水廠。采礦所產(chǎn)生的污水不用排至地面就能得到凈化、利用與保存。一方面省去了地面處理污水的費(fèi)用，另一方面也避免了井下水外排所造成的蒸發(fā)損失。礦井水在地下采空區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)移循環(huán)，自然凈化后，作為工業(yè)用水、綠化灌溉用水而得到重復(fù)利用。

1 綜采工作面后方采空區(qū)涌水利用

綜采工作面推進(jìn)方向巷道底板通常高低起伏，不平整，而當(dāng)巷道位于富水區(qū)時(shí)，巷道低洼點(diǎn)通常會(huì)積水嚴(yán)重，需要設(shè)泵抽排。通常巷道內(nèi)提前布置了排水管路，當(dāng)巷道低洼點(diǎn)積水后，及時(shí)在該區(qū)域設(shè)泵將積水通過(guò)排水管路抽排至中轉(zhuǎn)水倉(cāng)，由中轉(zhuǎn)水倉(cāng)處水泵將礦井水提升至地面礦井水處理廠處理。但是，通常綜采工作面后方采空區(qū)涌水水質(zhì)較好，可以采取清污分離的方法將清水用于生產(chǎn)或綠化灌溉。

1.1 綜采工作面后方采空區(qū)涌水情況

綜采工作面過(guò)富水區(qū)時(shí)，巷道低洼點(diǎn)通常積水嚴(yán)重，通常采用綜采工作面安裝時(shí)安裝的排水管路進(jìn)行排水，若采用清污分離方法，能夠減少污水產(chǎn)生、增加清水供應(yīng)。以淖爾壕煤礦22410綜采工作面過(guò)富水區(qū)為例，分析綜采工作面后方采空區(qū)涌水利用。

22410綜采工作面采高5 m，面寬300 m，工作面整體呈現(xiàn)負(fù)坡推進(jìn)。22410回順44-60聯(lián)巷范圍內(nèi)松散層富水性強(qiáng)，且22410綜采工作面運(yùn)順整體高于回順，高差7～13 m，工作面自切眼至回順48聯(lián)巷為負(fù)坡推進(jìn)，工作面回采期間主要受本采空區(qū)水(最大270 m3/h)和相鄰的22 409采空區(qū)水(230 m3/h)影響，47-48聯(lián)巷之間巷道積水嚴(yán)重。

1.2 綜采工作面后方采空區(qū)涌水利用

礦井根據(jù)22410回順底板標(biāo)高及涌水情況，通過(guò)分析計(jì)劃采用清污分離排水和預(yù)埋管路排水兩種方法相結(jié)合的方式進(jìn)行涌水利用。

(1)清污分離排水

在22410回順48聯(lián)巷低洼點(diǎn)(副幫側(cè))施工了尺寸為2 m×1.5 m×5 m(高×深×長(zhǎng))的臨時(shí)水倉(cāng)，水倉(cāng)內(nèi)設(shè)置了3臺(tái)132 kW的強(qiáng)排泵，采空區(qū)清水自流至水倉(cāng)。水倉(cāng)至22410回順13聯(lián)巷22409采空區(qū)DN200的注水管之間鋪設(shè)一趟DN200的清水管路，強(qiáng)排泵將清水通過(guò)DN200清水管路打入22409采空區(qū)。清水通過(guò)22409-22401采空區(qū)進(jìn)一步凈化過(guò)濾后，提升至淖爾壕凈水廠使用。22410回順巷道噴霧降塵、沖洗巷道污水通過(guò)另外兩趟DN200管路抽排至中央水倉(cāng)。

(2)預(yù)埋管路排水

22410回順46-48聯(lián)巷巷道底板起伏(起伏高差2.3 m)，同時(shí)由于回順受F92 322°∠50°H=1.9 m斷層影響回順底板起伏較大，相鄰22409綜采面采空區(qū)及本工作面采空區(qū)的積水將集中在回順48聯(lián)巷附近，造成運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾拉回水嚴(yán)重影響綜采面正常推進(jìn)。為此，在22410回順46-48聯(lián)巷巷道起伏較大地段段，按1.3°腰線開(kāi)挖1.5*1.5 m溝槽，預(yù)埋100米DN300鋼管后與48、47聯(lián)巷泄水閥門(mén)對(duì)接，同時(shí)溝槽采用混凝土澆筑。當(dāng)工作面回采至48聯(lián)巷低點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉其他聯(lián)巷返水管，利用48聯(lián)巷返水管將22409采空區(qū)涌水導(dǎo)流至46聯(lián)巷用水泵抽排，減少22409采空區(qū)涌水對(duì)22410工作面回采的影響。

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工，采用預(yù)埋管遠(yuǎn)距離自動(dòng)泄水量達(dá)到120 m3/h，使22409采空區(qū)水位高度由2.0 m降至1.4 m,保證了22410綜采面順利推進(jìn)。

2 綜連采工作面探放水及未被污染礦井水利用

綜采工作面回采前，需提前對(duì)上覆含水層、采空區(qū)和地表水進(jìn)行疏放，確保綜采工作面安全推過(guò)富水區(qū)域。

2.1 綜連采工作面探放水產(chǎn)生情況

為確保綜采工作面開(kāi)采安全，通常會(huì)在綜采工作面上覆采空區(qū)、空巷、地表水和含水層低洼點(diǎn)等區(qū)域提前施工探放水工程，將上覆積水疏放。根據(jù)淖爾壕煤礦探放水經(jīng)驗(yàn)，上覆采空區(qū)和地表水量比較大，若全部作為污水排放，不僅增加污水排放、處理費(fèi)用，而且也造成了水資源的浪費(fèi)。以淖爾壕煤礦22518綜采工作面探放水工程(包括切眼、22518回順、22518運(yùn)順)為例，由于22518綜采工作面局部過(guò)上覆12煤采空區(qū)、地表三元溝等，需施工探放水工程對(duì)采空區(qū)和地表水進(jìn)行疏放，根據(jù)疏放工程統(tǒng)計(jì)，在近10個(gè)月的時(shí)間內(nèi)累計(jì)疏放水量29萬(wàn)m3。由于該部分探放水水質(zhì)較好，可以將該部分礦井水資源化，將其用于生產(chǎn)、綠化灌溉等。

2.2 綜連采工作面探放水及未被污染過(guò)的礦井水利用

綜連采工作面巷道內(nèi)礦井水通常包括探放水、頂板淋水、采空區(qū)涌水及少量的綜采工作面煤泥水等，其中探放水、頂板淋水和采空區(qū)涌水占比較大且水質(zhì)較好，而綜采工作面煤泥水相對(duì)較少且水質(zhì)較差。通過(guò)分析，將綜連采工作面巷道內(nèi)全部礦井水集中由一趟排水管路排至位于井田中央的2#水泵房，然后排至22211-22214采空區(qū)內(nèi)凈化過(guò)濾，最后提升至地面供大柳塔水土保持示范基地灌溉綠化用水或通過(guò)井下復(fù)用水系統(tǒng)處理后供井下生產(chǎn)用水。

3 礦井水處理廠處理水利用

由于礦井中央回風(fēng)、主運(yùn)和輔運(yùn)大巷、平硐、北輔運(yùn)大巷及其他集中大巷中噴霧降塵水、沖洗巷道水和頂板淋水匯集后水質(zhì)很差，通過(guò)水溝匯集至各水倉(cāng)內(nèi)，最終集聚在井下1#水泵房水倉(cāng)內(nèi)。1#水泵房水倉(cāng)內(nèi)污水提升至地面礦井水處理廠處理后能夠達(dá)到煤炭工業(yè)污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)合礦井水處理廠月水處理量和現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)情況，計(jì)劃將礦井水處理廠處理后的礦井水排入淖爾壕主井90KW水泵房水池內(nèi)，供淖爾壕洗煤廠生產(chǎn)用水。由于淖爾壕洗煤廠月生產(chǎn)用水(約3萬(wàn)m3/月)大于礦井水處理廠水量(約1.5萬(wàn)m3/月)，且礦井水處理廠處理后的礦井水水質(zhì)能夠滿足洗煤廠生產(chǎn)用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此，該改造方案可行。具體實(shí)施方案為：將礦井水處理廠處理后的礦井水從明渠外50方水池中接出一趟DN200的水管，經(jīng)由調(diào)節(jié)池、壓濾機(jī)房、大門(mén)口后，抽排至靠近水廠大門(mén)口的90 kW泵房水池內(nèi)供洗煤廠生產(chǎn)用水。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目充分利用現(xiàn)有的地下采空區(qū)水庫(kù)、井下復(fù)用水系統(tǒng)、礦井水處理廠、淖爾壕凈水廠和神東生態(tài)治理示范基地建設(shè)等五個(gè)關(guān)鍵因素，結(jié)合井下涌水情況，從已封閉采空區(qū)含水層涌水、井田邊界掘進(jìn)工作面采空區(qū)積水、綜采工作面后方采空區(qū)涌水、綜連采工作面探放水及未被污染礦井水和礦井水處理廠處理水五個(gè)產(chǎn)水源頭抓起，采取清污分離等措施，充分利用井下采空區(qū)自凈功能，實(shí)現(xiàn)礦井水生活、生產(chǎn)和生態(tài)利用，形成了一套礦井水綜合利用新模式。