准东露天煤矿水资源综合利用研究

刘少飞

（神华新疆能源有限责任公司 准东露天煤矿，新疆 乌鲁木齐 830000）

安全与环保

准东露天煤矿水资源综合利用研究

刘少飞

（神华新疆能源有限责任公司 准东露天煤矿，新疆 乌鲁木齐 830000）

分析了准东露天煤矿水资源利用现状。针对该矿目前水资源利用率较低的问题，提出了实现水资源综合利用的措施，对促进矿区可持续发展具有十分重要的意义。

露天矿；水资源；现状分析；综合利用

0 引 言

神华新疆能源有限责任公司准东露天煤矿位于新疆准格尔盆地东部的五彩湾矿区。该矿区属于典型的大陆性干旱荒漠气候，常年多风少雨，年均降水量106 mm，年蒸发量1 202～2 382 mm，冰冻期5.5个月。区域内无常年性地表水径流，地下水资源也十分贫乏，属于资源性缺水区域。

准东露天煤矿在水资源严重短缺的环境下，研究如何合理利用水资源，对于促进矿区的可持续发展具有十分重要的现实意义。

1 露天矿水资源概况

目前，准东露天煤矿水资源主要由地表水、矿坑水和生活污水3部分构成。

1.1 地表水

五彩湾水库位于露天矿生活区东南约3 km，水库库容5 000万m3。水源来自于引额济乌500水库，引水管线全长213 km，属于跨区域、远距离调水工程。水库水为露天矿的主要供水水源，经准东开发区自来水厂供水管网输至矿区供水管网，设计最大供水规模为10 000 m3/d。

1.2 矿坑水

矿坑水是在煤炭开采过程中产生的水源。在严重缺水的矿区，如果将矿坑水处理后回用于生产，不仅可以减轻环境污染，而且能够缓解矿区水资源紧张的矛盾[1-3]。为了充分利用矿坑水资源，该矿在输煤斜巷底部+358 m水平处设有储水仓，将坑下涌水通过排水管道沿输煤斜巷抽排至地面矿坑水处理间，经简单处理后直接回用于生产用水。其中大部分直接回用于采掘场及排土场降尘用水，少部分供给选煤厂生产用水。

1.3 生活污水

生活污水主要来源于生活区及工业广场的浴室、食堂、宿舍和办公楼等公共设施排放的生活污水。为了最大限度利用水资源，实现污水资源化利用，该矿在生活区和工业广场建成了2座生活污水处理站，生活污水经处理后全部回用于矿区绿化、道路降尘及清洗车辆用水[4]。

2 露天矿水资源利用现状分析

准东露天煤矿现状年总用水量约为82万m3。按用途主要分为生产用水、生活用水和生态环境用水。具体情况分析如下。

2.1 生产用水

生产用水主要是采掘场、排土场及道路降尘和选煤用水。据统计，每年生产用水量约为51万m3，占全矿总用水量的62%，其中采掘场、排土场及道路降尘用水量26万m3，选煤用水量21万m3，其他用水量4万m3。

2.2 生活用水

生活用水主要是矿区的浴室、食堂、宿舍和办公楼等用水。据统计，每年生活用水量约为22万m3，占全矿总用水量的27%。

2.3 生态环境用水

生态环境用水主要是矿区绿化用水。截止到目前，全矿绿地面积已达50.4 hm2亩，其中生活区绿地面积26.87 hm2，工业广场绿地面积2.4 hm2，矿联公路绿化带面积21.1 hm2。据统计，每年生态环境用水量约为9万m3，占全矿总用水量的11%。

3 水资源综合利用存在的主要问题

近年来，准东露天煤矿虽然在合理利用水资源方面取得了一定的效果。但总体来看，还存在着水资源利用结构不尽合理、生活用水的重复利用率较低等方面的问题，亟待研究解决。

3.1 污水处理设施能力未能充分发挥

为了提高水资源回用率，实现污废水零排放，露天矿相继建成了1座矿坑水处理间和2座生活污水处理站。但由于诸多因素的影响，处理设施一直未能充分发挥应有的能力。

1）矿坑水处理间，设计处理规模为800 m3/d。主要负责净化处理矿坑排出的废水。矿坑水设计涌水量为800 m3/d，而现阶段正常涌水量仅为200～300 m3/d，远远低于预测涌水量，导致处理设施一直处于低负荷运行状态。

2）生活区生活污水处理站，设计处理规模为400 m3/d。主要负责处理生活区浴室、食堂、宿舍、行政办公楼等公共设施排出的生活污水。在灌溉季节，经处理后的污水回用于生活区的绿化灌溉。在非灌溉季节，因处理后的污水不能就近利用，污水处理设施停运，这使得生活区产生的生活污水全部排入开发区污水处理厂进行处理，造成设施闲置浪费。

3）工业广场生活污水处理站，设计处理规模为400 m3/d。主要负责处理工业广场的修理车间、洗车间、选煤厂调度楼、区队办公楼等设施排出的生活污水，经处理后的污水主要用于储煤场降尘、道路降尘、车辆冲洗和工业广场绿化。由于原规划的部分设施缓建，工业广场每天仅产生少量的生活污水，导致污水处理站一直低负荷运行。

3.2 用水状况不均衡，影响水资源的合理配置

从全矿用水现状来看，用水主要集中在每年的5—10月，在这段时间用水量约占全年用水量的70%。其主要原因是这里夏季高温炎热，降水稀少，蒸发量大，造成矿区绿化及采掘场降尘用水量较大。但入冬以后，气温降低，用水量也大幅减少，这几个月的用水量仅占全年用水量的30%。显然，用水的季节性问题十分突出，这种用水的不均衡现状，给该矿的水资源综合利用带来了很大的困难。

3.3 管网建设不完善，影响污废水资源化利用

1）选煤厂排水管网不完善。在生产过程中，选煤产生的废水、皮带走廊和筛分车间的地面冲洗水，未经处理直接排往选煤厂附近的冲沟内，不仅浪费了水资源，而且也污染了周边环境。

2）生活区排水管网不完善。由于生活区排水管网不配套，致使生活区每年有大量生活污水排入开发区污水处理厂进行处理，造成了水资源的严重浪费。据统计，生活区每年污水排放量约20万m3，有效利用量9万m3，利用率仅为45%。

3）工业广场排水系统不完善。工业广场生活污水处理站处理后的污水，在夏季主要用于工业广场的绿化，当冬季绿化用水停止后，处理后的污水不能就近利用，还需要用水车拉运，取水成本较高。

由于矿区管网建设滞后问题严重制约了水资源的综合利用。完善矿区配套管网，有效利用处理后的污水资源，已成为十分迫切的问题。

4 水资源综合利用方案

通过对露天矿目前水资源利用中存在问题分析，说明了水资源还有很大的利用潜力。实现水资源综合利用方案如下：

4.1 提高污水处理率

露天矿生活区生活污水处理站和工业广场生活污水处理站相距7 km，而且这2座生活污水站均采用生物寄样+接触氧化处理工艺[5]。目前这2座生活污水处理站自成系统独立运行。从2座生活污水处理站的规模和运行情况来看，生活区污水排放量约为650 m3/d，处理能力明显不足，超出处理能力部分污水排入开发区污水处理厂进行处理。而工业广场污水排放量只有80 m3/d，远远小于设计处理能力。如果这2座生活污水处理站能够联合运行，可实现全矿的生活污水全部自行处理。

4.2 提高水资源优化配置能力

为了提高全矿水资源的配置能力，针对当前冬、夏季用水量不均衡的状况，考虑在距离生产用水较近的合适位置，利用自然地形，修建一座容量为8万m3的蓄水调节池，以满足矿区贮存冬季富余中水的需求量，并同步铺设配套管网，将冬季富余中水采用管道直接排入蓄水池集中蓄存起来，以便在夏季用水紧张时就近利用。这样不仅使有限的水资源得到合理调配，而且还可大大减少污水处理费支出。从长远考虑，该项目的建设是十分必要的。

4.3 提高污废水资源的回用率

污废水回用具有较高的社会效益、经济效益和环境效益。为了使全矿污废水资源得到充分利用，必须尽快完善输送系统。

1）加强选煤厂废水回用系统建设，实现选煤废水的回收利用。待选煤厂废水回用系统完善后，可将选煤废水由原来的向外排弃，改变为直接引入矿坑水处理间处理后加以利用，真正做到闭路循环零排放。这样，不仅节约大量清洁水资源，而且也消除废水外排对周边环境的污染[6]。

2）建议对矿区的供水管网进行优化改造，实现2座生活污水处理站联合运行。经初步分析，由于前期生活区污水处理设施未与排水系统配套建设，在冬季绿化用水停止后，处理后的中水还需要用水车拉运至7 km外的生产区利用，运距较长，经济上极不合理[7-8]。因此，必须把污水处理与就近利用作为一个整体统一考虑。

首先考虑对矿区原有的供水管网进行改造，生活区生活污水处理站距原水源地至生产区的2条供水管道只有300 m，仅需要铺设2条输水管道与原供水管道相连接，将其中一路管径为DN200供水管道改造为中水管道，使处理后的中水通过供水管道直接输送至生产区水车加水点（水鹤），供洒水车接水就近利用。并在主管路上安设闸阀接支路连接蓄水池，多余水量通过支路管道排入蓄水池蓄存。

同时，将另一路管径为DN315供水管道改造为排污管道，连接工业广场生活污水处理站，改造完成后，可将生活区剩余的生活污水经排污管道直接引入工业广场生活污水处理站进行处理，使工业广场生活污水处理站的能力得到充分发挥，同时减少污水处理费支出。

3）完善工业广场污水处理站的供排水系统。供排水系统完善后，可使处理过的中水能就近利用，剩余水量可通过管道直接输送到用水点或排入蓄水池复用，以节省拉水运费。

5 经济效益分析

目前全矿每年耗用大量的清水用于采掘场及排土场降尘。待蓄水池建成后，可将处理后的污水替代清水资源，节约大量用水成本。初步估算，该工程投资需310万元。

开发区自来水厂的现行供水价格为6.49元/m3。经核算，污水处理的运行成本为1.2元/m3。相比之下，污水处理成本远低于长距离输水的供水价格。按每年利用污水量12万m3计算，每年能够节省水费63.48万元,预计4.88 a即可全部收回初期投资，经济效益十分可观。另外，如果再考虑水价上涨因素，其经济效益将更加显著。

选煤厂每年排出选煤废水3.6万m3，排水系统改造后，实现选煤废水回用，每年可减少清水使用量3.6万m3，节省水费23.36万元。生活区每年排入开发区污水处理厂的污水量11万m3，污水处理费为2元/m3，每年需支付污水处理费22万元。待生活区排水系统改造完成后，可将生活区产生的污水全部自行处理，每年可减少污水处理费支出22万元。工业广场排水系统改造后，经处理后的中水直接通过输水管道输送，每年可节省拉水运费4.6万元。

通过对矿区管网优化改造、修建蓄水池等项目的实施，实现水资源合理利用，每年至少可节省用水成本93.68万元，经济效益十分显著。

6 结 语

准东露天煤矿属于水资源短缺、生态脆弱矿区，通过加强水资源综合利用，经济合理利用水资源，可为企业带来良好的经济效益、社会效益和环境效益，从而促进企业的可持续发展。

［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］ 崔振华，郭丽君.煤矿矿坑涌水可利用量及资源化利用［J］.水利科技与经济，2015（1）:63-64．

［3］ 何绪文，杨静，邵立南.我国矿井水资源化利用存在的问题与解决对策，2008（1）：63-66．

［4］ 邵晨伟，占华浦.煤矿生活污水资源化工程实践［J］.工业水处理，2012（10）：78-80．

［5］ 鹿宁，马腾，李浩然.福利区生活污水站能效技术改造［J］.露天采矿技术，2016（7）：71-74．

［6］ 刘国鸿.平庄西露天煤矿水资源综合利用研究［J］.露天采矿技术，2015（3）：92-96．

［7］ 周志杰.胜利西三煤矿水资源综合利用探讨［J］.内蒙古科技与经济，2015（15）：77-80．

［8］ 班庆海，杜德远.胜利东二号露天煤矿水资源的综合利用［J］.露天采矿技术，2014（2）：89-91．

【责任编辑：陈 毓】

Study on comprehensive utilization of water resources in Zhundong Open-pit Coal Mine

LIU Shaofei
(Zhundong Open-pit Coal Mine,Shenhua Xinjiang Energy Co.,Ltd.,Wulumuqi 830000,China)

This article analyzes the current situation of water resources utilization in Zhundong Open-pit Coal Mine.Aiming at the low water resources utilization rate of the mine,the article presents the measures of water resources comprehensive utilization,which has great significance to promote the sustainable development of the mining area.

open-pit mine;water resource;situation analysis;comprehensive utilization

TD745

B

1671－9816（2017）07－0061－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.07.017

刘少飞.准东露天煤矿水资源综合利用研究［J］.露天采矿技术，2017，32（7）：61-63.

2017-03-06

刘少飞（1958—），男，山东禹城人，现任神华新疆能源公司准东露天煤矿副矿长。