抚顺西露天矿疏干水综合利用分析与研究

高 波，李惠发，冯 萍

（抚顺矿业集团有限责任公司西露天矿，辽宁 抚顺 113001）

抚顺西露天矿疏干水综合利用分析与研究

高 波，李惠发，冯 萍

（抚顺矿业集团有限责任公司西露天矿，辽宁 抚顺 113001）

通过对抚顺西露天矿矿井疏干水的综合利用进行研究，在保证矿山安全生产的前提下，变废为宝，对矿山的经济建设、环境保护和可持续发展具有巨大意义。

矿井疏干水；综合利用；可持续发展

0 引 言

抚顺西露天矿是已有百年开采历史的老矿。矿坑面积10.86 km2，总汇水面积11.84 km2。由于矿坑北邻浑河、西靠古城子河、南靠杨柏人工河，露天开挖后形成的矿坑相当于一个水文学中的“大井”，三面河床对露天矿坑形成了充分的地下水定水头补给条件，大规模边坡岩体内赋存丰富的地下水沿层面、结构面、构造面渗透至坑下，据实测统计每日矿坑自然涌水量达5～7万m3。以往矿坑水作为危害矿山安全生产的不利因素排至坑外，不仅白白的被扔掉，而且污染了环境。为了企业的可持续发展及维护生态环境的责任，对矿区疏干水进行综合利用[1]。

1 矿区水文地质概况

1.1 矿区地形、水文及气候

1.1.1 地形

西露天煤矿位于抚顺市南部千台山麓，矿坑横跨抚顺市新抚、望花2大区，东西最长6.6 km，南北最宽2.2 km，面积10.865 8 km2，最终开采深度－368 m，规模宏大。

1.1.2 水文

浑河是抚顺地区的主要干流，由东向西流经整个市区，水力坡度为1.2‰左右。古城子河是浑河主要支流之一，位于西露天矿田西南部，由南流向北，河床与西露天矿采场最近处为150 m，河床潜水沿冲积层及旧河道渗入采场。杨柏人工河位于千台山南侧，1936年开挖露天采场时将原杨柏、刘山河改道引入古城子河。杨柏旧河道因隔绝不严，河水仍沿旧河道河床渗入露天矿采场，渗入量每日近5 000 m3。

1.1.3 气象

抚顺地区气候受风向影响，西北风时为大陆性气候，东南风为海洋性气候。矿区地处北温带，年平均气温+8.3℃，冬季最低－35.2℃，夏季最高+40.3℃。历年气压平均1 005.68 Pa，相对湿度65%。平均风速1.7 m/s，最大风速21.5 m/s，最大风向为北东。历年年降雨量最小460 mm，最高达1 135 mm，年平均降雨量为773.6 mm，降雨量集中在7、8月份，日最大降雨量185.9 mm，连续降雨量最大263.5 mm；积雪厚度最大达305 mm，平均蒸发量为945.5 mm。

1.2 水文地质特征

1.2.1 矿区水资源的构成

抚顺西露天矿水资源主要由地下水补给和地表水补给2个方面构成。

1）地下水主要包括第四系冲洪积孔隙潜水含水层和基岩裂隙水。其中前者主要来自大气降水和浑河定水头补给,另外一部分来自西露天矿采场北帮上部的工业区、生活区通过明沟暗渠等源源不断排放的工业废水和生活污水;后者则包括了太古界鞍山群片麻岩、中生界白垩系大峪组砂岩—砂砾岩、下第三系抚顺群含煤、油母页岩和绿色页岩中的裂隙水,由于基岩岩性和构造发育程度不同,其含水性也各有差异。

2）坑内地表水主要包括大气降水和第四系补给2部分。坑北的浑河、坑西侧的古城子河、坑南侧的杨柏人工河等河流的水沿第四系补给,并在露天矿的台阶上渗出,每年汇入矿坑的水量可达3 600万m3[2]。

1.2.2 矿田含水层的分布

1）第四纪含水层。主要岩性为砾砂、角砾，厚度2～10 m，是极度充水岩层，渗透性好。渗透系数K=70～100 m/d，影响半径R=50～100 m。地下水流向受基岩控制，总的趋势向南。由于基岩标高在东西方向上呈凹形展布，流向有所改变。

2）白垩纪含水层。为裂隙含水层主要由第四纪地下水渗透补给。F1断层为隔水边界，渗透系数K=0.03 m/d。影响半径为32，是主要疏干对象。

3）第三纪绿色泥岩含水层。为裂隙潜水含水层，顺层理方向渗透系数K=0.3 m/d。垂直层理方向渗透系数K=0.000 9 m/d。浅层含水丰富，深层次之。浅层是疏干的主要对象。

地下水补给除大气降雨外，浑河和石油一厂污水是第四纪层地下水的常年补给源。第四纪层地下水又是白垩纪、绿色泥岩含水层主要补给源。其水力联系为浑河、油厂补给第四纪含水层渗透白垩、绿色泥岩含水层[2]。

2 矿区地表水疏导及排放

为合理拦截疏导矿坑范围内地表水，在坑下不同水平设永久和临时水沟，分别流向各泵站，形成了比较完善的排水系统。

南帮从千台山至三号公路规划建设5条截水防线10 480 m。第1条截水防线——千台山截水沟，全长1 480 m，主要截流千台山汇水。以W200为分水岭，东段汇水（含防盗门厂和佳化北侧汇水）经西排气2个“下水口”进入服务厂-425井下；西段汇水进入南贮泵站。第2条截水防线——西五至九十六电铁线路截水沟，全长1 480 m，截流千台山北坡、油厂、提升2号站汇水。以EW0为分水岭，东段汇水进入西排气2个“下水口”；西段汇水经选煤厂机下17道水沟进入古城子河。第3条截水防线——+67泵站公路截水沟，全长3 000 m，截流西五至九十六电铁线下部汇水。以E1200为界，东段汇水排至服务厂-425井下；西段汇水排至+30消能池。第4条截水防线——+20破碎转载系统截水沟，全长2 100 m，截流+67泵站公路下部汇水，保护+20破碎转载系统。汇水经16吋排水管路排至东南帮公路截水沟。第5条截水防线—东南帮公路截水沟，全长1 500 m，截流+20下部汇水。以E600为界，东段汇水进入E1200沉淀池；西段汇水进入-44消能池。为保证南帮重要设施，在每年汛期来临前坑下主要公路建设若干消能池，减缓汇水势能，同时在建设南帮重要设施保护的截水防线。既 405#、406#皮带沿线截水沟、402#、403#皮带沿线截水沟、688#至 692#皮带沿线截水沟。北帮设有北沿帮水沟全长2 300 m；1段至28至4段东截水沟全长4 900 m；1段至28至9段截水沟全长3 600 m；12段至13段水沟全长1 900 m；14段至15段水沟全长2 100 m，同时，随北帮东区开采进度及时调整防排水系统。坑底在每年汛期前安设临时泵船，将汇水导入-280 m水平的捣排水泵站。

为合理拦截、疏导地表水及地下水，在矿坑不同水平设置地面泵站6座、井下泵站2座，总排水能力31 923 m3/h。

1）正67泵站。位于南帮+67 m水平，主要截排杨柏人工河旧河床渗透水。

2）马架子泵站。位于西端帮+48 m水平，主要排放古城子河渗透水和古城子地区居民生活水。

3）新正九泵站。位于西端帮+14 m水平，主要截排古城子河渗透水、北帮疏干巷道和1段站水沟部分汇水。

4）9段泵站。位于东端帮±0 m水平，主要截排1段至9段水沟和+20站至9段水沟以上汇水。

5）坑下主排泵站。位于南帮-280 m水平，主要排放坑底捣水和井下-425捣排泵站及-280 m水平自然涌水。

6）15段泵站。位于东端帮-58 m水平，主要截排9段以下，15段以上东采区汇水和-26站至13段站水沟汇水，捣排至9段泵站。

3 矿区矿井疏干水综合利用

3.1 坑下采场疏干水综合利用

露天采场在钻孔（深孔）、爆破、二次破碎、采装、运输、转载、排土等生产作业环节过程中都会产生大量的粉尘，需要进行除尘。西露天矿钻孔穿孔作业采用湿式除尘的方法，在钻孔过程中，将疏干水风水混合物通过钻杆送入至钻孔底部，冲洗岩粉变成泥浆，由钻孔口排出。其他作业环节中，采用洒水车进行除尘。根据运输公路长度，在坑下适当位置设置了5个加水站，配备7台洒水车，便于洒水车进行加水作业，24 h不间断对运输公路进行洒水降尘，改善采场作业环境。矿储煤场通过洒水方式，达到抑尘效果。以上所用作业环节中所用水源均为矿井疏干水。

3.2 坑口油厂疏干水综合利用

为减少矿井生产和选煤厂污废排放，提高水资源综合利用效率，油厂建设新鲜水项目，采用采煤过程中从煤层中涌出的疏干水，主要去除水质硬度并保证氯根及硫酸根，经过原有循环水水池、原水提升泵、多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、超滤系统、保安过滤器、反渗透系统、新鲜水缓冲水箱、提升泵、等流程，进行污水处理，用作坑口油厂循环水补给水和工艺用水。为降低运行成本，污水处理厂出水被分成两部分。通过污水处理厂前置处理装置处理后，污水水质达到氨氮＜100 mg/L、石油类＜5 mg/L、COD＜1 000 mg/L后，其中 3 000 m3/d回到干馏炉用于冷却高温页岩废渣。剩余500 m3/d进入深度处理装置进行深度处理，达到GB/T 50335—2002污水再生利用工程设计规定中“循环冷却系统补充水”标准要求后，再回用于干馏炉水盆。

3.3 选煤厂疏干水综合利用

西露天矿选煤厂洗选工艺为跳汰洗煤工艺，我矿采用经过处理后的疏干水对煤炭进行洗选，虽然洗选采用闭式循环系统，但由于选后煤炭会携带走一定的水分，需要定期进行补水，每天需补给3次。

3.4 热电厂、造纸厂疏干水综合利用

西露天矿矿井疏干水在满足露天选煤厂、坑口油厂、软化水车间及坑下自用外，全部供给造纸厂和热电厂。造纸厂、热电厂用水主要是矿井水和污水处理厂的中水。

4 结论

近几年，随着企业内部的深化改革，节能减排意识的增强，企业管理工作的深入，在保证矿山安全生产的前提下，我们在矿坑自然涌水的合理规划和综合利用方面进行了大量、细致的工作，确保矿区疏干水综合利用率达100%，变废为宝为矿山的经济、环境建设做出了一定的贡献。

［1］佟鸿儒，肖平.抚顺西露天矿矿坑涌水的综合循环利用［J］.露天采矿技术，2010（6）：45-47.

［2］杨占军，肖平，夏寿亮.抚顺西露天矿浅部边坡地下水灾害的防治［J］.露天采矿技术，2004（5）：16-17.

［3］陈洪彪，吴庆深.矿井疏干水开发利用可行性研究［J］.煤炭技术，2005，24（6）：100－101．

［4］肖利萍.矿井水资源化可行性研究［D］.阜新：辽宁工程技术大学，2000.

［5］李甲亮，姜军，王亚博.煤矿矿井水资源化与循环经济［J］.能源环境保护，2004（1）：20-22.

［6］王立尊.赵各庄矿矿井水的处理及综合利用［J］.煤炭加工与综合利用，2002（3）：42-43.

Analysis and research of comprehensive utilization of drainage in Fushun West Open-pit Mine

GAO Bo,LI Huifa,FENG Ping

(West Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun,113001)

This article studies the comprehensive utilization of mine water drainage.On the premise of guaranteeing safe production in mines,the mine makes waste profitable,which has great significance on the mine economy construction,environment protection and sustainable development.

mine drainage;comprehensive utilization;sustainable development

TD74

B

1671－9816（2017）11－0079－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.11.022

高波，李惠发，冯萍.抚顺西露天矿疏干水综合利用分析［J］.露天采矿技术，2017，32（11）：79－81.

2017－06－26

高 波（1959—），辽宁抚顺人，高级工程师，学士，毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业，现任西露天矿生产矿长。

【责任编辑：张 夙】