煤矿采空区过滤矿井污水技术分析

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摘要：矿井利用采空塌陷区过滤矿井产生的污水，将污水注入到采空区，通过大面积的自主过滤净化、存储、利用，再从低洼的泄水孔处流出外排，从而使污水中悬浮物、污染物浓度达到初步降低的目的，将污水处理厂一级处理变为二级处理，大幅降低污水处理厂处理难度，节约了成本。通过实践证实，矿井污水经采空区过滤后，可以达到良好的降污效果，并能够取得环境和社会效益，具有一定的推广应用前景。

关键词：矿井污水；污染物质；采空区；过滤；环保

引言

针对本矿井地质条件特征，掘进、回采巷道工序中产生的矿井污水所含泥砂量大，各类悬浮物超标等难题，利用井下已经形成的采空塌陷区进行矿井污水自然过滤，使矿井污水中所含悬浮物、污染物浓度降低，部分水能够直接井下复用，剩余部分再排入地面污水处理厂处理时，减少处理工序，起到节约成本作用。寸草塔煤矿利用22煤层22116—22111工作面采空塌陷区从22116注水孔处将矿井产生的污水全部注入到采空区，从22111回风绕道泄水孔处疏排放出的技术，可大幅降低矿井污水中所含的悬浮物质，处理过的矿井水可以直接进行冲洗巷道，喷雾降尘等复用。具有节约能耗，减少排水管路铺设等作用。

1工程概况

寸草塔煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内，设计生产能力240万t／a。井田地质构造相对简单，属低瓦斯矿井，平硐＋斜井开拓。矿井采用综合机械化采煤，全部垮落法管理顶板。煤矿生产每年井下产生96万m3污水，通过采空区过滤净化、有效降低污水中所含的污染物浓度，减轻污水处理厂处理负担、提高经济效益，同时，对矿井水环保达标排放起到一定的作用。

2矿井污水产生源

2．1基岩裂隙水

矿井在22煤进行开采活动，掘进工作面在掘进过程中进行巷道顶、帮的支护工作，在煤层中形成顶板基岩含水层中的水沿裂隙出漏的空间（断面积16．2m2），随着掘进巷道的不断延伸，顶板含水层水会随着巷道顶板基岩裂隙不断渗入到巷道内，形成巷道积水。每天大约产生1440m3巷道积水。

2．2生产用水

井下生产设备在工业生产过程中需要对设备进行冷却，冷却后的水一部分随着原煤直接输送到地面原煤仓，剩余部分会在巷道低洼处汇集，形成巷道积水；另外，巷道降尘喷雾也会形成巷道积水。寸草塔煤矿每天生产用水约为1330m3，除随运输系统升井外，井下大约滞留900m3／d积水形成井下污水。

2．3采空区积水

在回采工作面回采过程中，回采后基岩塌陷区以及相邻回采完毕的工作面形成采空区，在采空区内随着顶板塌陷后，上部含水层水会随着塌陷裂缝汇入采空区内形成采空区积水。对相邻采空区积水必须提前疏放。否则，对回采工作面存在安全威胁。回采工作面相邻采空区涌水约327m3／d。

3矿井采空区地质情况

3．1采空区积水情况

寸草塔煤矿22116—22111工作面采空塌陷区面积3．36km2，积水区面积1．43km2，积水量140．1万m3。注水孔处标高＋1081m，泄水孔处标高＋1059m。

3．2采空区顶板岩性

寸草塔煤矿22116—22111工作面采空区直接顶岩性一般为砂质泥岩、粉砂岩，特性为深灰色，参差状断口，含植物化石残片，水平纹理；伪表1顶为泥岩，深灰色泥质胶结，质密，具有很好的过滤效果。

3．3采空区容水性

为了进一步掌握矿井采空区充水系数，为采空区积水量计算提供准确依据，有效指导矿井防治水工作。矿井对采空储水区水位、排水量进行观测，通过观测数据，确定了采空区充水系数为0．1￣0．3。

4矿井污水净化应用情况

寸草塔煤矿井下生产和矿井涌水通过生产工作面临时水仓中转至22煤主辅运输大巷5联络巷处，中转污水仓后，通过管路注入到22116—22111工作面采空区内，最后在22111回风绕道泄水孔自流排出。通过工作期间与非工作期间取水样进行化验，化验结果见表1、表2。化验结果证明，采空区对于矿井污水中的氨氮、硫化物、石油类物质具有良好的过滤效果，出水点位置排出的水中，这些物质浓度都得到了降低，采空区是个天然的污水处理厂。

5结语

笔者提供了一种煤矿井下采空区水的初始净化方法，通过在采空区这个特定区域建设集水区；加固采空区周边密闭，使污水充分沉淀，同时可以预防采空区透水事故的发生。净化后矿井水主要应用在2个方面：一是井下除尘、消防等；二是经进一步的净化处理后打回井下，供生产用水。矿井水采空区净化过滤技术的应用不但产生巨大的经济效益，而且其环境生态效应更为显著。由于采用采空区过滤净化技术，除初期的集水区、水仓等建设费和排水管道铺设费用外，基本没有污水处理费，因此其处理费用极其低廉。

参考文献：

［1］胡文荣．煤矿矿井水及废水处理利用技术［M］．北京：煤炭工业出版社，1998：205－210．

作者：张良 单位：神华神东煤炭集团有限责任公司