榆林市煤矿矿井疏干水的排放现状分析

张博炜，刘俊民，张 斌，马耀光

(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌 712100)

榆林市地处我国的西北部，煤炭资源探明储量达1 400 多亿 t［1］，其煤质好、低瓦斯、埋藏浅、易开采［2］，已成为我国21世纪重要的能源重化工基地，在我国的经济发展中具有十分重要的地位。由于地处干旱半干旱的黄土高原和毛乌素沙漠的过渡地带，所以生态环境十分脆弱［3］，水资源不足已经成为制约榆林市经济社会发展的重要瓶颈。伴随着采煤业的快速发展，榆林市煤矿矿井疏干水的利用与排放缺乏统一管理的问题逐渐显露，东部一些矿区矿井疏干水较少，水资源难以保障井下除尘和卫生所需;中西部大多数煤矿矿井疏干水排放无出路，不是就近排入低洼的沙漠滩地，就是简单处理后直接排入河道，不仅浪费了宝贵的水资源，而且污染了环境;只有少数国有现代化煤、电、化工一体化的煤矿可实现疏干水的合理利用。研究矿井疏干水的排放现状，实现矿井疏干水的合理利用，对于缓解榆林市的水资源供求矛盾，保障经济社会和生态环境的可持续发展具有重要的战略意义［4］。

1 榆林市煤矿分布与调查方法

1.1 榆林市煤矿分布现状

为了获取榆林市煤矿矿井的排水量数据，课题组于2011年对全市煤矿矿井疏干水的排放现状进行了调查。在野外调查的基础上，又主要依据煤田分布区的自然地理条件和水文地质条件，特别是开采煤层的深度与地下水含水层的位置关系，将榆林市煤矿按矿井疏干水丰富程度分为贫水的府谷矿区和神府矿区，富水的榆神矿区和榆横矿区。

榆林市现有设计生产能力在1.0 Mt/a以上的煤矿共有73家，其中设计生产能力在10.0 Mt/a以上的9家、5.0 M ～10.0 Mt/a的22家、1.0 M ～5.0 Mt/a的42家;全市小煤矿(生产能力不足1.0 Mt/a)的404家。府谷矿区地处晋、陕、蒙三省交界处，位于榆林市的东北部，属陕北石炭二叠系煤田的一部分，矿区现有在建煤矿4座，规划生产能力为21.2 Mt/a，生产矿井2座(冯家塔和沙沟川矿井)，生产能力为4.2 Mt/a，地方小煤矿产能约为3.0 Mt/a。神府矿区位于神木、府谷两县境内，矿区已开发面积占矿区总面积的80%，目前矿区有在建煤矿8座，规划生产能力为47.4 Mt/a，生产矿井16座，生产能力达到了87.5 Mt/a，地方小煤矿产煤能力约为53.2 Mt/a。榆神矿区地处神木、榆阳两县(区)境内，2011年矿区拥有在建煤矿21座，规划生产能力为85.6 Mt/a，生产矿井5座(榆阳煤矿6月停产，榆树湾为试生产矿井)，生产能力21.2 Mt/a，地方小煤矿产能约为12 Mt/a。榆横矿区位于榆神矿区西南，地处榆阳、横山两区(县)境内，矿区现有在建煤矿11座，规划生产能力为82.5 Mt/a，生产矿井1座(红石峡矿井)，生产能力为3 Mt/a，地方小煤矿产能约为2.5 Mt/a。

1.2 矿井疏干水野外调查

榆林市煤矿数量多、分布范围广，为了获取统一协调的煤矿矿井排水量数据，本着真实可靠、突出重点、点面结合的调查原则，确定的调查对象主要为:①设计生产能力超过10.0 Mt/a的煤矿;②生产能力在5.0 M～10.0 Mt/a之间和1.0 M～5.0 Mt/a的煤矿，依地域分布分别抽取其总数的30%和20%进行调查;③3～5家小煤矿。

依据调查原则和矿区水文地质条件及矿井疏干水丰富程度，在上述4个矿区选择了25个煤矿(包括11个在建煤矿和14个生产煤矿)进行典型调查。在煤矿排水量计算中，对于野外实际调查的煤矿，直接采用

张博炜等:榆林市煤矿矿井疏干水的排放现状分析生产矿井排水量调查数据;对于没有进行调查的煤矿，则依据煤矿富水性分区，参照该区调查生产煤矿的单位吨煤排水量进行推算。

2 矿井疏干水排放量计算

2.1 神府和府谷矿区排水量

神府和府谷矿区2011年有大型生产矿井(生产能力在1.0 Mt/a以上)18家，调查了其中的9家，详细情况见表1。

表1 神府和府谷矿区生产煤矿排水量调查结果

由表1知，调查的9家煤矿年生产能力为44.7 Mt，总排水量为1 391.15万m3;吨煤排水量主要分布在0.15～0.63 m3之间，平均值为0.39 m3。鉴于小煤矿开采条件好、煤层埋藏浅、排水量少，将其吨煤排水量取为大型矿的70%，即0.27 m3。据此推算神府和府谷矿区其他9家未调查的大型生产煤矿及小煤矿的排水量(见表2)。

表2 神府和府谷矿区其他9家大型生产煤矿及小煤矿排水量

由表1和表2可知，神府和府谷矿区2011年生产煤矿的排水总量为4 741.55万m3。

2.2 榆神和榆横矿区生产煤矿排水量

2011 年榆神矿区和榆横矿区大型生产煤矿主要有常乐堡、榆树湾、榆阳、锦界、凉水井、红石峡，榆树湾煤矿尚处于试生产阶段，而榆阳煤矿于6月份停产，此外还有数量众多的小煤矿。

表3列出了该区2011年大型生产煤矿的排水量调查结果。锦界、榆阳和红石峡煤矿的吨煤排水量较高(锦界高达3.82 m3)，其他两个生产煤矿的吨煤排水量分别为0.52、0.63 m3，考虑到表1的调查结果及其他资料，这里的吨煤排水量取0.52、0.63的平均值0.58 m3。考虑到区内小煤矿数量众多，开采层位较浅，矿井的吨煤排水量会略低于大型煤矿，故将小煤矿吨煤排水量按该矿区吨煤排水量平均值的70%进行计算(0.4 m3)，据此推算出其他煤矿的排水量(见表4)。

表3 榆神和榆横矿区生产煤矿排水量调查结果

由表3和表4可知:2011年榆神矿区和榆横矿区生产煤矿的排水量为5 913.67万m3。

依据表1—4的计算结果可知，2011年榆林全市大型生产煤矿和众多的小煤矿总生产能力为186.6 Mt，总排水量为10 655.22万 m3，吨煤排水量约为0.57 m3，神府和府谷矿区的吨煤排水量低于榆神和榆横矿区。

3 榆林市煤矿矿井疏干水调查结果分析及利用途径

3.1 榆林市煤矿吨煤排水量较小

煤矿排水量的大小与矿山所处的地理位置、气候、地质构造、开采深度和开采方式有关。目前国内煤矿生产的煤水比通常在1∶0.5～1∶5之间，个别矿井高达1∶10以上。地处我国西北部的榆林市，煤矿排水量除了锦界的吨煤排水量达到3.82 m3，榆阳煤矿1.83 m3，赵家梁煤矿1.13 m3，红石峡煤矿1.60 m3外，其他煤矿大多在0.3～0.5 m3之间。结合图1可知，榆林地区的矿井吨煤排水量是比较小的。

图1 2005年我国主要地区矿井吨煤排水量

3.2 合理利用矿井疏干水前景广阔

在综合分析野外调查资料的基础上，提出榆林市煤矿矿井疏干水综合利用的途径主要有:

(1)矿区井下生产。榆林市区域水资源短缺，几乎所有的煤矿开采企业都别无选择地将自己的矿井疏干水作为主要的供水水源。煤矿井下生产用水一般不需要做净化处理，只要经简单的混凝、沉淀、过滤、消毒等即可供井下生产使用。用水的方式主要包括井下采掘面与巷道的消防洒水、黄泥灌浆用水、煤层注水及设备冷却等。

(2)工业生产。矿井疏干水作为工业用水时，只需除去水中的悬浮物即可满足要求。榆林市煤矿的工业用水主要用于原煤的洗选及发电厂冷却，还可供化工等行业生产使用。

(3)消防、绿化与生态保育。煤矿生产区的地面消防和建筑区地表的绿化、水土保持等生态保育也需要一定量的日常用水。

(4)生活。对矿井水进行深度净化处理后，如果达到国家饮用水水质标准，则可以作为饮用水直接供应矿区用户，弥补自来水供应的不足［2］。矿区生活用水包括饮水、洗涤、冲厕及环境卫生等方面。

(5)农田灌溉。在榆神、榆横和神府矿区的多个煤矿，如果矿井疏干水供矿区生产、生活与工业用水之外仍有余水，则经过深度处理后，可向矿区农民和农村供水以满足生活用水和农田灌溉的需要。

锦界、凉水井、大柳塔、红柳林、红石峡等煤矿矿区地下水相对丰富，矿井疏干水量较大，在满足煤矿生产、生活、生态保育、矿区内农田灌溉及区域内工业用水的前提下，仍有大量富余的矿井疏干水无法使用，最终排向沟河、洼地或荒原沙地等区域。据榆林市13个生产煤矿矿井疏干水用水量抽样调查结果，外排弃水量达到煤矿生产、生活及区内工业用水总量的60.69%，占煤矿正常矿井疏干水总量的39.37%。

4 结语

(1)由于榆林市各矿区水文地质条件、煤矿开采深度及地下含水层位置的差异性，神府和府谷矿区的矿井疏干水资源量相对贫乏，榆神和榆横矿区的矿井疏干水资源量比较富足，但整个榆林地区的全年矿井疏干水排放量及年均吨煤排水量均低于我国其他地区，较低的吨煤排水量反映出榆林市煤炭开采条件的优越性。

(2)2011年榆林矿井疏干水的排放总量约为10 655.22万m3，这对于区域水资源严重不足的榆林市来说，无疑是非常宝贵的稀缺资源。在榆林市煤矿能源化工工业与地方经济保持快速发展的进程中，必须充分利用好这1亿多m3的矿井疏干水。随着规划煤矿的相继开发和开采深度的增加，榆林市矿井疏干水的排放量将会持续增加，合理开发利用好这部分矿井疏干水，对于缓解矿区水资源不足及改善生态环境等有着重要的现实意义，对促进周边地区经济的可持续发展有着深远的战略意义。

(3)榆林市各生产煤矿在矿井水利用方面虽然取得了显著的效益，也积累了许多成功的经验，但由于资金和认知等原因，榆林地区矿井水的循环利用程度和重复利用率仍比较低，弃水量达到了矿区用水总量的60%左右，矿井水的综合利用仍维持在一个比较低的水平，直接排放不仅浪费水资源，而且也污染环境。因此，应该采取相应的对策推动矿井水资源化的进程，这样既可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，又可以缓解矿区供水不足的局面，对于促进我国煤炭工业的可持续发展具有重要的战略意义。

［1］王兴国，戚建春，杨景辉.浅析陕北水资源保护与经济可持续发展［J］.陕西煤炭，2011(4):4-6.

［2］姬亚东.陕北煤矿区矿井水资源化及综合利用研究［J］.地下水，2009，31(1):84-86.

［3］王力，卫三平，王全九.榆神府煤田开采对地下水和植被的影响［J］.煤炭学报，2008，33(12):1408-1414.

［4］邓华，潘晓峰，官明兰，等.浅析鸡西矿区矿井水利用及发展前景［J］.科技信息，2009(3):370-371.