煤礦采空區(qū)過濾礦井污水技術(shù)分析

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摘要：礦井利用采空塌陷區(qū)過濾礦井產(chǎn)生的污水，將污水注入到采空區(qū)，通過大面積的自主過濾凈化、存儲、利用，再從低洼的泄水孔處流出外排，從而使污水中懸浮物、污染物濃度達(dá)到初步降低的目的，將污水處理廠一級處理變?yōu)槎壧幚?，大幅降低污水處理廠處理難度，節(jié)約了成本。通過實(shí)踐證實(shí)，礦井污水經(jīng)采空區(qū)過濾后，可以達(dá)到良好的降污效果，并能夠取得環(huán)境和社會效益，具有一定的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：礦井污水；污染物質(zhì)；采空區(qū)；過濾；環(huán)保

引言

針對本礦井地質(zhì)條件特征，掘進(jìn)、回采巷道工序中產(chǎn)生的礦井污水所含泥砂量大，各類懸浮物超標(biāo)等難題，利用井下已經(jīng)形成的采空塌陷區(qū)進(jìn)行礦井污水自然過濾，使礦井污水中所含懸浮物、污染物濃度降低，部分水能夠直接井下復(fù)用，剩余部分再排入地面污水處理廠處理時(shí)，減少處理工序，起到節(jié)約成本作用。寸草塔煤礦利用22煤層22116—22111工作面采空塌陷區(qū)從22116注水孔處將礦井產(chǎn)生的污水全部注入到采空區(qū)，從22111回風(fēng)繞道泄水孔處疏排放出的技術(shù)，可大幅降低礦井污水中所含的懸浮物質(zhì)，處理過的礦井水可以直接進(jìn)行沖洗巷道，噴霧降塵等復(fù)用。具有節(jié)約能耗，減少排水管路鋪設(shè)等作用。

1工程概況

寸草塔煤礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力240萬t／a。井田地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，屬低瓦斯礦井，平硐＋斜井開拓。礦井采用綜合機(jī)械化采煤，全部垮落法管理頂板。煤礦生產(chǎn)每年井下產(chǎn)生96萬m3污水，通過采空區(qū)過濾凈化、有效降低污水中所含的污染物濃度，減輕污水處理廠處理負(fù)擔(dān)、提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，對礦井水環(huán)保達(dá)標(biāo)排放起到一定的作用。

2礦井污水產(chǎn)生源

2．1基巖裂隙水

礦井在22煤進(jìn)行開采活動(dòng)，掘進(jìn)工作面在掘進(jìn)過程中進(jìn)行巷道頂、幫的支護(hù)工作，在煤層中形成頂板基巖含水層中的水沿裂隙出漏的空間（斷面積16．2m2），隨著掘進(jìn)巷道的不斷延伸，頂板含水層水會隨著巷道頂板基巖裂隙不斷滲入到巷道內(nèi)，形成巷道積水。每天大約產(chǎn)生1440m3巷道積水。

2．2生產(chǎn)用水

井下生產(chǎn)設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要對設(shè)備進(jìn)行冷卻，冷卻后的水一部分隨著原煤直接輸送到地面原煤倉，剩余部分會在巷道低洼處匯集，形成巷道積水；另外，巷道降塵噴霧也會形成巷道積水。寸草塔煤礦每天生產(chǎn)用水約為1330m3，除隨運(yùn)輸系統(tǒng)升井外，井下大約滯留900m3／d積水形成井下污水。

2．3采空區(qū)積水

在回采工作面回采過程中，回采后基巖塌陷區(qū)以及相鄰回采完畢的工作面形成采空區(qū)，在采空區(qū)內(nèi)隨著頂板塌陷后，上部含水層水會隨著塌陷裂縫匯入采空區(qū)內(nèi)形成采空區(qū)積水。對相鄰采空區(qū)積水必須提前疏放。否則，對回采工作面存在安全威脅?；夭晒ぷ髅嫦噜彶煽諈^(qū)涌水約327m3／d。

3礦井采空區(qū)地質(zhì)情況

3．1采空區(qū)積水情況

寸草塔煤礦22116—22111工作面采空塌陷區(qū)面積3．36km2，積水區(qū)面積1．43km2，積水量140．1萬m3。注水孔處標(biāo)高＋1081m，泄水孔處標(biāo)高＋1059m。

3．2采空區(qū)頂板巖性

寸草塔煤礦22116—22111工作面采空區(qū)直接頂巖性一般為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，特性為深灰色，參差狀斷口，含植物化石殘片，水平紋理；偽表1頂為泥巖，深灰色泥質(zhì)膠結(jié)，質(zhì)密，具有很好的過濾效果。

3．3采空區(qū)容水性

為了進(jìn)一步掌握礦井采空區(qū)充水系數(shù)，為采空區(qū)積水量計(jì)算提供準(zhǔn)確依據(jù)，有效指導(dǎo)礦井防治水工作。礦井對采空儲水區(qū)水位、排水量進(jìn)行觀測，通過觀測數(shù)據(jù)，確定了采空區(qū)充水系數(shù)為0．1￣0．3。

4礦井污水凈化應(yīng)用情況

寸草塔煤礦井下生產(chǎn)和礦井涌水通過生產(chǎn)工作面臨時(shí)水倉中轉(zhuǎn)至22煤主輔運(yùn)輸大巷5聯(lián)絡(luò)巷處，中轉(zhuǎn)污水倉后，通過管路注入到22116—22111工作面采空區(qū)內(nèi)，最后在22111回風(fēng)繞道泄水孔自流排出。通過工作期間與非工作期間取水樣進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果見表1、表2?；?yàn)結(jié)果證明，采空區(qū)對于礦井污水中的氨氮、硫化物、石油類物質(zhì)具有良好的過濾效果，出水點(diǎn)位置排出的水中，這些物質(zhì)濃度都得到了降低，采空區(qū)是個(gè)天然的污水處理廠。

5結(jié)語

筆者提供了一種煤礦井下采空區(qū)水的初始凈化方法，通過在采空區(qū)這個(gè)特定區(qū)域建設(shè)集水區(qū)；加固采空區(qū)周邊密閉，使污水充分沉淀，同時(shí)可以預(yù)防采空區(qū)透水事故的發(fā)生。凈化后礦井水主要應(yīng)用在2個(gè)方面：一是井下除塵、消防等；二是經(jīng)進(jìn)一步的凈化處理后打回井下，供生產(chǎn)用水。礦井水采空區(qū)凈化過濾技術(shù)的應(yīng)用不但產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且其環(huán)境生態(tài)效應(yīng)更為顯著。由于采用采空區(qū)過濾凈化技術(shù)，除初期的集水區(qū)、水倉等建設(shè)費(fèi)和排水管道鋪設(shè)費(fèi)用外，基本沒有污水處理費(fèi)，因此其處理費(fèi)用極其低廉。

參考文獻(xiàn)：

［1］胡文榮．煤礦礦井水及廢水處理利用技術(shù)［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，1998：205－210．

作者：張良 單位：神華神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司