陕北水资源优化配置中矿井水的利用

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矿井水是煤炭生产过程中排放的地下水，由于受井下采矿和人为活动的影响，矿井水极易受到污染，含有大量矿粉、岩石粉尘等杂质，悬浮物浓度较高，并含有少量有机物和微生物，如不经处理直接排放，既污染矿区水源，又破坏矿区生态环境。近年来，随着陕北煤炭资源大规模开发，采煤活动伴生的矿井排水量呈逐年增多趋势，由于其综合利用程度不高，大量未经处理的矿井水无组织排放，不仅浪费当地有限的水资源，而且污染了地表水体，导致区域生态环境进一步恶化;然而水资源匮乏一直制约着陕北煤炭基地的瓶颈问题，为此，如何实施矿井水综合利用工程，将有助于当地破解矿区缺水和矿井水污染环境并存的难题。

1矿井排水现状及特征

榆阳区位于陕西省北部、榆林市中部，总面积7053km2，是国家级能源化工基地、能源发展“十二五”规划、全国资源型城市可持续发展规划等7个国家级综合性规划的核心板块，是陕北能化基地的重要组成部分。境内矿藏资源储量丰富，探明含煤面积约6700km2，煤炭资源储量约600亿t。截至2013年，全区已建和在建煤炭矿井37处，煤产量达到5500万t，矿井涌水量8500万m3/a，自用后外排水量约4800万m3/a。近年来，榆神矿区的杭来湾煤矿、榆树湾和榆横矿区的袁大滩、大海则等煤矿均发生过不同程度的矿井排水困难问题。根据区域煤炭开发总体规划，榆阳区境内共有煤矿51座，在2020年煤矿基本全部投入运行，年产煤量约2亿t，预计排水量达1．47亿m3/a。之后随着部分煤矿到达服务年限，年排水量逐渐下降刀2030年，排水量下降至1．2亿m3左右。矿井水是地下水的重要组成部分，根据区域地下水水文地质条件，区内地下水是以萨拉乌苏组为主的第四系松散岩类孔隙与裂隙孔洞潜水，主要接受大气降水补给，其次是侧向径流，灌溉回渗和地表水的补给。因此，矿井水具有该区域地下水的基本特征:涌水量受季节性降水影响显著，冬春小，夏秋大，但变化趋势稳定;根据榆林市榆阳区水务局提供的煤矿疏干外排水水质监测资料分析:除部分煤矿的ph、COD、浊度超标外，大部分煤矿的检测结果均符合地表水环境质量标准III类，进净化处理后基本能矿区工农业用水需求。

2矿井排水的成因分析及存在问题

根据调查统计，煤矿自身利用矿井水主要用于生产用水和道路、绿化用水，以及配套设施用水。根据调查目前生产及在建的37座煤矿，煤矿井下采煤、消防以及矿区生活、绿化，除尘用水量为约占矿井总用水量的20%～30%，相应配套项目用水量为15%～20%，现状外排水量为50%～65%。目前大量未经深度处理的矿井水无组织排放至榆溪河红石峡水库断面上游，严重威胁着红石峡水库的水质和榆林市城区数十万人口的饮水安全。究其原因，主要存在以下两方面原因:

(1)煤炭采掘方式发生了较大变化，导致煤层上部隔水顶板遭到破坏，大量地下水深入矿井坑道，引起矿井排水量的急剧增加。根据调查，同一矿区相邻煤矿，采用保水采煤方式的鑫源煤矿涌水稳定，且矿井涌水量较小，全部用于煤矿生产生活用水，基本不存在外排现象。而采用综合采掘方式的白鹭煤矿，矿井采空区的隔水顶板坍塌，导致煤矿涌水量较大且不稳定，煤矿无法按照生产进度较为准确预测涌水量，这些煤矿存在大量的外排水，对周围环境造成了一定的影响。

(2)煤矿的排水量与其配套产业项目有关。有配套产业项目(如电厂)煤矿的外排水量较少，否则，排水量较多。依据现场走访调查，该地区煤矿矿井疏干水除满足自身生产生活、配套洗煤厂用水、附近农田灌溉外，大部分矿井水就近排放至河道或附近的林地、沙湾。未严格按照煤矿建设立项文件———《环境影响评价报告》及相关批复文件的要求落实矿井水综合利用的配套项目，导致煤矿排水问题没有得到有效解决。

(3)矿井水是煤炭生产过程中排放的地下水，由于受井下采矿和人为活动的影响，矿井水极易受到污染，含有大量矿粉、岩石粉尘等杂质，悬浮物浓度较高，并含有少量有机物和微生物，如不经处理直接排放，既污染矿区水源，又破坏矿区生态环境。矿井疏干水综合利用工程的实施，不仅减少了水资源的浪费，同时缓解的煤矿开采过程的生态环境污染问题。

3区域水资源开发利用情况

近年来，随着陕北煤炭基地的快速发展建设，榆阳区依托区位优势，修编了城市总体规划，先后建成空港新区、芹河新区和西南新区等，进一步扩大了城市规模，导致城市缺水问题逐渐凸显。同时规划建设了麻黄梁工业集中区、榆林汽车产业园、陕西银河发电有限公司上河电厂、农业科技示范区、金鸡滩循环经济产业园、小壕兔新能源产业园、大河塔煤化工产业园、榆阳区西红墩化工产业园等一批近十个产业项目，区域需水量进一步增加。

3．1区域水资源开发利用现状

榆阳区属黄河一级支流无定河流域，区内多年平均降雨量为412mm，水资源总量为5．80亿m3，可开发利用2．30亿m3。根据榆阳区2012年供用水统计资料显示，年用水量为2．16m3，其中煤矿用地表水3060万m3，总体上来看，目前该区域的可开发利用的水资源已接近极，需开辟新的水源来支撑当地经济社会持续健康发展。

3．2需水量预测

根据《榆林市中心城区供水专业规划2012－2020》，中心城区规划区包括了老城区、经济开发区、西南新区、芹河新区、空港新区和东沙新区，2020年需水量为8760万m3，拟定的水源为现有的红石峡、尤家卯、李家梁三座中型水库以及规划新建的王圪堵大型水库，其中市政道路绿化用水3004万m3。根据榆林市产业发展规划，2020年榆阳区主要工业园区和工业项目规划建设的产业项目总需水量为1．62亿m3。根据《榆阳区灌溉发展总体规划2011－2020年》，2020年计划新增灌溉面积34．2万亩，灌溉需水量7554万m3。初步统计，2020年，榆阳区的新增用水量将达到3．24亿m3。

4矿井水资源化配置的可行性分析

1)矿井水资源化是当地政府和煤矿企业破戒矿井水污染问题的必由之路。矿井水直接排放会污染矿区水源和生态环境，使土地板结或盐碱化，影响生态环境景观，做好疏干水利用工作，变废水为资源，化害为利，是防止污染矿区水源和环境的必然之路，是建设资源节约型、环境友好型和谐社会的必然选择。煤矿排水综合利用工程实施以后，可以缓解矿区地表水环境承载能力，有利于水源统一调配使用，从而实现水资源的优化配置，有利于保护地表及地下水资源，改善区域的农业、生态、生活和工业用水状况。同时还可以改变水资源的供给条件，大大缓解矿区内外水资源利用矛盾，起到涵养水源目的，同事可以防止了地表水源二次污染，

2)水资源短缺使矿井水综合利成为解决当地缺水问题的备选水源之一。根据现状年榆阳区水量平衡分析，榆林市榆阳区现状供水工程的供水能力不能满足地区的需要，缺水率为8．6%。以现状水利设施的供水能力，不能满足该区经济发展对水资源的需求。随着榆阳区经济持续发展，水资源将成为其经济社会发展的瓶颈。而煤矿现状排水量为4852万m3/a，到2020年，矿井排水量为14752万m3/a。因此必须合理配置利用当地水资源，提高矿井水利用率，置换出煤矿及其配套产业使用的3080万m3地表水资源，将有利于促进当地经济社会发展。根据《榆阳区水资源综合利用“十二五”规划》和《榆林市中心城区供水专业规划》的相关要求和措施，结合榆阳区目前亟待解决的矿井排水问题，在充分挖掘现有供水设施供水能力的基础上，通过科学规划，合理利用矿井水，解决主要工业园区用水、生态环境用水以及补充农业灌溉用水需求，将部分工业使用的优质地表水置换出来用于解决城市发展用水，不足部分由规划中的黄河大泉引水工程解决。

5结语

针对资源性缺水榆阳区，应从区域经济社会发展、水资源条件、煤炭资源和矿井分布等情况出发，将矿井水纳入区域水资源综合规划，坚持对矿井水全面规划、合理开发、统筹兼顾、高效利用的方针，以市场需求为导向，以企业为主体，加强和引导技术创新和制度创新，统一规划，分期实施，实现矿井疏干水优化配置，推动矿井水的产业化发展，提高矿井水的综合利用率，将缓解区域水资源短缺的形势，有利于保护生态环境，促进区域经济社会的可持续发展。

作者：王张斌 单位：陕西水环境工程勘测设计研究院