歡迎訪問中煤科(ke)工西(xi)安(an)研究院（集團(tuan)）有(you)限公司！
新聞中心
光明網、中國煤炭報、澎湃新聞、中國周刊網丨中國煤科：全生命周期管控 促礦井水“零排放”
發布時間：2024/6/25 18:55:14 來源： 點擊次數：
為化解煤(mei)水(shui)資源矛盾(dun)，保(bao)護好黃河流域生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)環(huan)(huan)境，中國煤(mei)炭科工(gong)集團西(xi)安(an)研(yan)究(jiu)(jiu)院近年(nian)來建成我國首(shou)個(ge)聚(ju)焦黃河流域礦(kuang)井(jing)水(shui)與生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)問題的省(sheng)部級研(yan)究(jiu)(jiu)平臺——陜西(xi)省(sheng)礦(kuang)區（煤(mei)礦(kuang)）生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)環(huan)(huan)境保(bao)護與修復校企聯合研(yan)究(jiu)(jiu)中心(xin)；從(cong)機(ji)制機(ji)理(li)、技術工(gong)藝、材(cai)料裝備等方面分步攻關，探索出礦(kuang)井(jing)水(shui)“治保(bao)用”一體化技術體系，從(cong)根本上實(shi)現了源頭(tou)保(bao)水(shui)控(kong)水(shui)、過程監測監控(kong)、末端凈化利用的礦(kuang)井(jing)水(shui)全生(sheng)(sheng)命周期(qi)管(guan)控(kong)，實(shi)現礦(kuang)井(jing)水(shui)“零排(pai)放”。
采前“保好水”
露天煤礦帷幕注漿
長(chang)久(jiu)以(yi)來，我(wo)國露天(tian)煤礦(kuang)地下(xia)水控制方式(shi)主要是強(qiang)排，對(dui)地表(biao)水、地下(xia)水資源造(zao)成較大破壞(huai)。保護礦(kuang)區(qu)水資源并(bing)減少礦(kuang)坑疏排水量，是露天(tian)煤礦(kuang)在實現綠色開(kai)采的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)面臨的(de)棘手問題。
對(dui)(dui)此(ci)，中國煤(mei)科西安研究院針對(dui)(dui)露(lu)(lu)天(tian)(tian)煤(mei)礦(kuang)境(jing)界(jie)外河流濕地(di)(di)常年補水(shui)(shui)(shui)(shui)條件及對(dui)(dui)露(lu)(lu)天(tian)(tian)煤(mei)礦(kuang)安全(quan)開(kai)采(cai)和區(qu)域(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)文環(huan)境(jing)的(de)影響，開(kai)發(fa)了“露(lu)(lu)天(tian)(tian)煤(mei)礦(kuang)帷幕截水(shui)(shui)(shui)(shui)關(guan)鍵技術體系”，通(tong)過突破防滲膜大深度垂向隱(yin)蔽密貼(tie)鋪設(she)與(yu)(yu)(yu)連接、超深松散地(di)(di)層穩定成槽等(deng)難題，實(shi)現在地(di)(di)表或(huo)地(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)(shui)(shui)體與(yu)(yu)(yu)礦(kuang)坑(keng)之(zhi)間建設(she)一條一定深度狹長的(de)人(ren)工不(bu)透水(shui)(shui)(shui)(shui)帶，使地(di)(di)表水(shui)(shui)(shui)(shui)和地(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)(shui)(shui)得到原(yuan)位保護，地(di)(di)表徑流和生態水(shui)(shui)(shui)(shui)位得到良好保持，礦(kuang)坑(keng)內實(shi)現無(wu)涌(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)或(huo)少涌(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)開(kai)采(cai)，從而達到保水(shui)(shui)(shui)(shui)與(yu)(yu)(yu)資源綠色開(kai)發(fa)的(de)雙效益(yi)。
該技術已在大雁礦區露天煤(mei)礦落(luo)地(di)應用，該區地(di)表分布有(you)常(chang)年(nian)性河流(liu)，植被以(yi)草(cao)為(wei)主，生(sheng)態環境抗干擾性弱(ruo)，露天礦坑(keng)的(de)形成會使(shi)地(di)表水(shui)(shui)和松散層(ceng)水(shui)(shui)滲入(ru)礦坑(keng)，周邊(bian)水(shui)(shui)位顯著下(xia)降。截(jie)水(shui)(shui)帷幕形成后(hou)，帷幕墻(qiang)外(wai)(wai)圍(wei)約20平(ping)方公里范圍(wei)內地(di)下(xia)水(shui)(shui)位回升至生(sheng)態水(shui)(shui)位，解決了(le)當地(di)牧民(min)取水(shui)(shui)困難的(de)問題，截(jie)水(shui)(shui)帷幕外(wai)(wai)圍(wei)植被多樣性增加了(le)15%以(yi)上(shang)。此外(wai)(wai)，礦坑(keng)疏排水(shui)(shui)量的(de)減少，進一步降低(di)了(le)邊(bian)坡滑動的(de)風險，邊(bian)坡穩定系數增加至1.2以(yi)上(shang)。
“草原在春夏季節再也(ye)不是瘦黃瘦黃的景象了，我們也(ye)不用舍近求遠去放(fang)牧了。”露天煤(mei)礦(kuang)周(zhou)邊(bian)的牧民高興地說(shuo)。
采中“凈好水”
礦區水資(zi)源保護利用實驗室(shi)
實(shi)現礦井水資源(yuan)化利(li)用必須解決好懸浮(fu)物含量高(gao)和礦化度高(gao)的“兩高(gao)”問題。
“我們首先要(yao)抓住關鍵(jian)核心，懸(xuan)浮物的去除要(yao)集約(yue)高(gao)效，礦(kuang)化度的降低要(yao)協同降低成本。”中(zhong)國煤科(ke)西安研(yan)究院技(ji)術(shu)人(ren)員這樣統一思想。之后，展開(kai)了技(ji)術(shu)攻關。
礦(kuang)井水(shui)中(zhong)懸浮物的(de)密度一般僅為地表水(shui)泥沙的(de)50%，極難自然沉降(jiang)。對此，中(zhong)國煤科西安研(yan)究院采用混凝(ning)沉淀(dian)工(gong)藝，在(zai)礦(kuang)井水(shui)中(zhong)投加(jia)(jia)混絮凝(ning)劑(ji)，使(shi)懸浮物顆粒凝(ning)聚成絮體而沉降(jiang)，同時在(zai)混凝(ning)沉淀(dian)的(de)基礎上增(zeng)加(jia)(jia)重力(li)(li)(li)、磁力(li)(li)(li)、離心力(li)(li)(li)等方式加(jia)(jia)速沉淀(dian)。
在此(ci)基(ji)礎上，中國煤(mei)科西安研究院(yuan)還研發出無機(ji)膜(mo)短流程(cheng)礦(kuang)井水(shui)處理(li)(li)系統，過濾后(hou)的礦(kuang)井水(shui)懸浮物可降低至1毫(hao)克/升以下，節約(yue)占地(di)面積(ji)最(zui)高可達80%。處理(li)(li)后(hou)的礦(kuang)井水(shui)可應用于(yu)降塵(chen)、沖洗、消防等(deng)對(dui)(dui)水(shui)資源品質要求相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)低的場(chang)景(jing)。
礦(kuang)井(jing)水(shui)(shui)中較(jiao)高的溶解性總固體制約著礦(kuang)井(jing)水(shui)(shui)的更高值利用。為此(ci)，中國煤(mei)科西安研(yan)究院采(cai)用深度除氟系統與(yu)脫鹽膜(mo)過濾系統耦合，高效(xiao)除氟材料可精準去(qu)除氟化物(wu)，反滲透或納濾膜(mo)材料可透過礦(kuang)井(jing)水(shui)(shui)中鹽類物(wu)質，使深度處理后的礦(kuang)井(jing)水(shui)(shui)達到TDS水(shui)(shui)質檢測標(biao)準要求(qiu)，并可根據需(xu)求(qiu)場景(jing)(jing)進行調節。經過處理的礦(kuang)井(jing)水(shui)(shui)可應用于(yu)循環冷卻、灌溉、養殖、景(jing)(jing)觀、生態(tai)補充等對水(shui)(shui)資(zi)源品質要求(qiu)較(jiao)高的場景(jing)(jing)。
“我們采用數字化(hua)監測、智能化(hua)加(jia)藥以(yi)及(ji)自適應脫(tuo)鹽(yan)工(gong)藝，還可(ke)實現降低礦井水處理運(yun)行成本30%以(yi)上。”中國煤(mei)科西安研究院相關技術團隊負責人表示(shi)。
中國煤科西安研究(jiu)院根據不同水質特征和資(zi)源化利用需(xu)求，還開(kai)發了(le)礦井(jing)水分(fen)質分(fen)級處理技術(shu)與工藝(yi)，全場景(jing)全時域監測預測礦井(jing)水徑流過(guo)程，精確掌控(kong)礦井(jing)水水質和水量(liang)情況，高(gao)效低耗(hao)凈化礦井(jing)水，分(fen)質分(fen)用戶優化調配潔凈礦井(jing)水，實現了(le)礦井(jing)水的高(gao)效利用。
采后“用好水”
露天礦生態修復
礦(kuang)井水既是礦(kuang)產資源開采(cai)過程中的(de)(de)伴生產物，也是重要的(de)(de)非(fei)常規水源，經處理達標后的(de)(de)礦(kuang)井水可作為礦(kuang)區生產、生活和生態用水的(de)(de)重要水源之一。
針對西部礦區水(shui)資源短缺、生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)環境(jing)脆弱等問(wen)題，中國煤科(ke)西安(an)研究(jiu)院研發形(xing)成了面(mian)向(xiang)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)的礦井水(shui)配置與利用(yong)技術體系，基于礦區生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)服務(wu)功能，確(que)定礦區生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)需(xu)水(shui)量，將礦山生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)修復作(zuo)為優先用(yong)水(shui)戶(hu)，通過面(mian)向(xiang)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)的水(shui)資源配置，確(que)保其生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)需(xu)水(shui)。
為緩解(jie)由生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)水(shui)位(wei)下降(jiang)誘發的生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)退化，中(zhong)國煤科(ke)西安(an)研究(jiu)院(yuan)開發了(le)(le)礦(kuang)(kuang)(kuang)井水(shui)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)回(hui)灌(guan)技(ji)術，并在(zai)伊敏礦(kuang)(kuang)(kuang)區(qu)示范(fan)(fan)(fan)，該區(qu)淺(qian)部有較(jiao)厚的松散層(ceng)(ceng)(ceng)，淺(qian)表層(ceng)(ceng)(ceng)是重要的生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)涵養層(ceng)(ceng)(ceng)，受周邊煤炭開采(cai)影響，松散層(ceng)(ceng)(ceng)水(shui)位(wei)顯著(zhu)下降(jiang)，生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)功能降(jiang)低，經過回(hui)灌(guan)后示范(fan)(fan)(fan)區(qu)地下水(shui)位(wei)由降(jiang)轉升，水(shui)位(wei)升高接近(jin)2米，實現了(le)(le)礦(kuang)(kuang)(kuang)區(qu)地下水(shui)位(wei)穩定(ding)抬升；為解(jie)決(jue)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)修復過程中(zhong)供水(shui)不足的難題，中(zhong)國煤科(ke)西安(an)研究(jiu)院(yuan)開發了(le)(le)礦(kuang)(kuang)(kuang)井水(shui)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)回(hui)用技(ji)術，技(ji)術成果在(zai)黑山礦(kuang)(kuang)(kuang)區(qu)示范(fan)(fan)(fan)應用，示范(fan)(fan)(fan)區(qu)處(chu)于(yu)寒(han)冷、干旱區(qu)域，是缺水(shui)、缺肥的露天(tian)礦(kuang)(kuang)(kuang)剝采(cai)形(xing)成的巨大(da)排土場(chang)，植被無法自(zi)然(ran)生(sheng)(sheng)長，經土壤(rang)重構(gou)與菌肥結合，保障了(le)(le)寒(han)旱區(qu)重構(gou)土壤(rang)含(han)水(shui)率和(he)植被的需水(shui)量(liang)，加速了(le)(le)礦(kuang)(kuang)(kuang)區(qu)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)修復進程。
同時(shi)，中國煤科西安(an)研究院根(gen)據(ju)礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)利(li)用(yong)(yong)存(cun)在(zai)(zai)“夏(xia)多冬(dong)少”的(de)(de)季節性(xing)特點(dian)，開(kai)發(fa)了礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)異位存(cun)儲(chu)技術，將冬(dong)季富足(zu)的(de)(de)礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)存(cun)儲(chu)在(zai)(zai)儲(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)空(kong)間，待夏(xia)季需水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)較大時(shi)，調出(chu)儲(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)空(kong)間存(cun)儲(chu)的(de)(de)礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)用(yong)(yong)于生態用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，使(shi)礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)利(li)用(yong)(yong)效率提(ti)高至95%。該技術體系在(zai)(zai)寶日(ri)希(xi)勒礦(kuang)區(qu)示范，該區(qu)冬(dong)季寒冷，無(wu)法再利(li)用(yong)(yong)礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)行生態澆灌，多余的(de)(de)礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)也無(wu)法消(xiao)納，夏(xia)季礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)用(yong)(yong)途(tu)多、需求旺，將冬(dong)季產(chan)生的(de)(de)礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)行多途(tu)徑轉移(yi)存(cun)儲(chu)，既充(chong)分(fen)利(li)用(yong)(yong)了礦(kuang)井(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，又改(gai)善了礦(kuang)區(qu)的(de)(de)生態環境(jing)。