1、专题部分浅析矿井水的处理摘要：论述了我国煤矿区水资源现状、矿井水的来源及影响、矿井水的处理和利用现状，对矿井水资源化提出了具体措施，分析了矿井水资源化所具有的经济、社会和环境效益。关键词：矿井水、水资源、净化、效益Building-up of mine water treatmentAbstract: the paper discusses the situation of water resources in coal mining area, and the influence of the mine water source, processing and utilization of
2、coal mine water resources situation of the coal mine, and puts forward some specific measures of coal mine water, analyses of economic, social and environmental benefits.Keywords: mine water, water purification, and benefit1.煤矿区水资源概况煤炭在我国一次能源构成中占70%左右，为第一能源。预测这种格局将保持一相当长的时期。煤炭生产关系到我国的国计民生，国家要坚持续稳定发展
3、，首先煤炭产量要保持持续稳定。而煤炭产量能否保持持续稳定，很大程度上取决于矿区的水况，这就要求人们既要做好矿井水害的防治，保证煤矿安全生产，又要保障水资源的永续、充足供给。中国进入了持续全面经济建设时期，能源是经济建设的基础产业，半个世纪多的高度煤炭资源开发，已经使许多煤矿区水资源遭到不同程度的破坏。煤矿区水资源破坏主要表现在水资源短缺和矿井排水污染两个方面。我国煤矿集中分布在区域缺水的北方和西北地区，许多煤矿区水资源短缺，其中约70%缺水，40%严重缺水。如缺水严重的大同矿区，人均水量只有全国人均水量的9%。许多煤矿区被迫采取定时、定点供水，有的不得不直接饮用矿井水，有时连矿工升井后的洗澡水
4、也无法保证。煤矿区水资源短缺既有自然原因，又不可否认煤矿在开采过程中长期大量排水必然引发地下水水位下降，储量减少，甚至水质变差。近年来，煤炭开采量逐年增加，老矿区缺水范围不断扩大，生产生活用谁更为紧张。更为严峻的问题是，煤炭工业的总体发展战略是逐年向缺水的西部转移，西部煤矿区水资源短缺问题将更为突出。如2000年，准格尔矿区缺水40.64万m/d，神府矿区缺水16.7万m/d，东胜矿区缺水5.4万m/d，河保偏兴及榆林矿区也严重缺水。因此，煤矿区水资源短缺问题将越来越严重。然而，伴随煤矿区水资源短缺的同时，煤炭生产过程中却要排放出大量矿井水。矿井水成为煤炭工业具有行业特点的污染源，量大面广。我
5、国煤炭系统，每年矿井水排放量约为45亿m，随着煤炭工业的发展，排放量还必将不断增多。矿井水水质差异非常大。有的水质好，无需处理，即可达到生活饮用水卫生标准，更有甚者可达矿泉水要求。但是更多的则是含悬浮物、高矿化度、酸性、甚至含重金属和其他毒性物质的矿井水，如不加处理任意排放，会污染矿区环境，破坏矿区生态，影响矿区的生产和生活。轻者，淤塞河流、湖泊，破坏地表景观，抑制水生生物的生长与繁衍，使土壤板结或盐渍化；严重者，使地表水，千层地下水和土壤产生毒性，通过食物链危害人体健康，甚至导致严重的地方病。例如，山西省阳泉矿区缺水严重，区内唯一的主干河桃河及各支流均遭受严重污染，煤矿排水、地方煤矿选煤水、
6、矿区医院未经处理含大量病原体的污水、钢铁厂的高炉煤气洗涤水和其他工业废水排入桃河，使桃河流域地下水受到严重污染。直接影响桃河两岸以浅层水并为供水水源的人们的身体健康，肝炎、肝癌及消化系统病变患者日渐增多。因此，矿区缺水和矿井排水污染已严重影响煤矿区人民的生活，制约着经济的可持续发展。煤矿区水资源的利用与保护问题，已经成为国家总体发展战略亟待解决的重大问题。矿井水资源化也已成为解决煤矿缺水和矿井排水污染的最佳选择。加强矿井排水的资源化处理和矿区地下水的资源化利用，加强煤矿区水资源尤其是地下水资源运移的系统研究，加强合理供排和科学管理以成为当务之急。2.矿井水的来源及危害矿井水来源于煤矿建设和开采
7、之中。我国煤炭以地下开采为主，约占整个煤炭产量的97%。由于所采煤层一般在地下含水层之下，在采煤过程中，为确保安全生产，必须排除大量的矿坑涌水。据不完全统计，目前全国煤矿年排矿井水约45亿m。矿井水受开拓及采煤影响，含有大量煤粉、岩粉等悬浮物和微生物，颜色呈程度不同的黑色；开采高硫煤层的矿井排水，由于硫铁矿等含硫化合物的氧化分解作用，呈现酸性，并含有大量的铁、铝和重金属离子等污染物；此外，有些矿井水含较高的盐、氟等污染物，少数矿井的排水还含有放射性污染物。我国矿井水主要来自于奥陶纪及寒武系灰岩水、煤系灰岩水、煤系砂岩裂隙水、第四系冲积层水等。矿井涌水量大小取决去地下水的补给、径流、排泄条件、开
8、采方法、开采深度和开采范围等。东北大部分矿井涌水主要来自于第四系冲积层水和二叠系砂岩裂隙水，一般矿井吨煤涌水量在23m之间，矿井涌水量由东向西有逐渐减少趋势，东部的珲春矿区吨煤涌水量高达14.5m，西部有些矿区吨煤涌水量减至0.66m。随着开采深度的增加，矿井涌水量呈减少趋势。华北、华东大部分矿区涌水主要来自于奥陶系及寒武系灰岩水、石炭系灰岩水和二叠系砂岩裂隙水，涌水量一般较大，吨煤涌水量在310m之间。峰峰、淄博等矿区煤矿吨煤涌水量在10m以上，焦作矿区平均吨煤涌水量竟达66.3m。西北的新疆、甘肃、宁夏、陕西中部、内蒙古西部地区，矿井大部分地处高原、山丘及沙漠戈壁边缘，海拔在8002000
9、m，最高达3000m，年平均降水量仅为20200mm，而年平均蒸发量却为20003000mm，某些矿井所在地区干旱指数超过100，地下水不能得到足够的大气降水和地表水补给，矿井涌水量普遍较少，吨煤涌水量大部分在1.6m以下，甚至有的矿区吨煤涌水量只有0.10.2m。西北地区除个别矿井外，大部分矿区缺水或严重缺水，是我国缺水矿区较为集中的地区，有的矿区每年缺少生产和生活用水达数十万立方米。华北和华南聚煤区赋存的石炭二叠系和晚二叠系煤系，其特征是主采煤层的顶板或底板有厚煤层的碳酸盐沉积，其中裂隙、溶洞发育，富含尔喀斯特水，是煤层开采的主要充水水源。表1 不同地区几个煤矿的矿井涌水情况煤矿原煤产量（
10、万t/a）平均涌水量（m/h)最大涌水量（m/h）排水量（m/t)河南焦作演马矿4540801440065.15230.4河南巩义新中矿60301840363648.4河南平顶山七矿90230039002023山西潞安常村矿4005008001.11.44河北峰峰万年矿1806009002.43.6安徽淮北朔里矿 1502402873.44.1煤矿生产过程中，为安全生产的需要，需对矿井水进行排放；在采取矿井防治水措施时，常常要对开采煤层的主要充水含水层进行预先的人工疏水降压和疏干，并且采动形成的裂隙导水也会对含水层起到自然疏干作用。其结果必然导致矿区含水层水位下降，水量减少，甚至水质变差。如华
11、北煤矿区每采1t煤平均破坏地下水资源约10m；山西省20世纪80年代初因采煤直接导致18个县，530多个自然村，33万人吃水困难。目前，我国每年采煤排出的地下水约45亿m，一般吨煤排放2.5m矿井水，大水矿区，吨煤排水高达10m以上。如太行山东南麓的煤矿区，排水量约为1034m/min；鲁中南的煤矿区排水量为543m/min。由于煤矿在基建和生产过程中长期大量排、疏水，使含水层水位大幅度急剧下降，少者数米、数十米，严重者达上百米，如焦作九里矿，多年矿井排水，以使矿区地下水位最大降深达90m。 另一方面，我国矿井排水的处理、利用率都不高，据不完全统计矿井排水的利用仅为43.8%，绝大多数矿井排水
12、未经处理就直接外排。排出的矿井水中含有大量悬浮物、盐类，甚或酸性成分和重金属等，严重破坏了矿区及周围地区的环境和生态。虽然，地下水处在不断运动、变化与循环之中，可以从大气降水，地表水体水入渗等各种途径得到一定补给，但煤矿开采扰动及违背客观规律的矿井疏排水，已严重破坏地下水径流平衡，使地下水资源不仅得不到恢复，而且地下水与地表水质均遭到破坏。一旦水资源被破坏，即使消除了破坏源与污染源，水资源的量与质也很难在短期内恢复。煤矿区是一个地面和地下、自然与人类社会相互作用的复杂生态系统，各生态要素之间相互依存，互相制约。煤矿开采破坏了矿区水资源，同时也会因水资源被破坏而诱发出一系列的灾害，如警犬干涸、地
13、表岩溶塌陷、土地荒漠化和广域地面沉降等。（1） 井泉干涸采煤活动破坏了矿床围岩受力的原始平衡，使岩层中产生大量导水裂隙，导水裂隙带高度及疏干影响高度一般可达煤层采高的20倍，严重者达40倍以上；疏干影响范围要比采空区实际面积大得多，可达数千米以外。如19851990年，四川芙蓉矿务局杉木树矿N8采区在山区苗族村寨采煤，回采之前，采区上方地表原有泉眼12个，总出水量为300L/min，小溪4条，总流量为300L/min；回采期间，随着采动裂隙的发育，井下涌水量明显增大，地表泉眼及小溪流量逐渐衰减；回采结束时，泉水全部干涸，小溪断流，导致该村村民完全丧失生活和农业生产用水。（2） 土地荒漠化煤矿开
14、采必然引起上覆岩层与地表不同程度移动，产生导水裂隙带，引起地表水泄漏，导致含水层和地表植被破坏。进而，改变地表土壤的灌溉性、持水性和水土平衡结构，使表土疏松、裸土、裸岩面积扩大，加剧矿区水土流失。我国西部和北方矿区土地荒漠化趋势也因此而加剧。从航片资料分析，神府东胜矿区荒漠化土地年自燃增长率为0.5%。据预测，如不采取水资源保护措施，位于我国西部的晋陕蒙能源基地的集中开发，将增加土壤侵蚀量5.4亿t/a，输沙量1.3亿t/a。3.矿井水处理及利用现状煤矿废水污染问题是煤矿区环境保护的一个突出问题。近年来，虽然煤矿企业加大环保投资，增大“三废”处理力度，煤矿矿井排水及废水处理率仍仅约为20%，利
15、用率也只有不到10%。从总体上来说，矿井排水的处理和资源化利用技术仍处在一个较低水平：1、 认识不足。主要表现为对人类面临水资源和能源短缺的严峻形势认识不足，对矿井排水的多重资源价值认识不足，对饮用水水质关系煤矿职工健康的重要性认识不足，对煤矿废水的危害认识不足，对煤矿废水处理的必要性、紧迫性认识不足，对废水处理和深度资源化利用的意义和效益认识不足。在经营理念上，仍坚持一煤为主的单一经营思想。2、 历史欠债多。在过去计划经济体制下，煤矿走先生产，后生活，在环保的发展道路，采用劳动密集型生产经营模式，国营煤矿多数简易投产，乡镇和个体煤矿土法上马，造成用人多、资源浪费、效率低、污染严重。今年来，虽然加大环保投资，但由于历史欠账太多，先天不足，收效甚微。3、 适用技术缺乏。水处理、矿泉水开发、地热水利用，是专业性、综合性、科学技术性很强的工作，煤矿缺乏专门的技术人员。目前，许多煤矿废水处理工程由非煤炭系统设计单位承担，缺乏对煤矿目前生产情况和排水水质特征的深入了解，导致一些煤矿废水处理站建成后难以达到处理目标；矿泉水开发、地热水利用更是处于尚未起步
