矿井水井下处理新技术及工程应用

戴守国

（河北省煤田地质局水文地质队，河北 邯郸 056000）

在矿井开发的过程中，需要进行排水，如果没有选择适当的措施进行排水，不仅会导致水资源的不必要消耗，还会对于周围的环境造成不利影响，导致矿井无法获得预期的经济收益和社会效益。在这一情况下，应该对于新技术进行应用，降低矿井水井下处理对于水资源的消耗，提高水资源的利用率，改变矿井水资源较为短缺的现状，为矿井的长期合理开发提供了有利条件作为支持。

1 传统矿井废水处理技术存在的不足

从当前的情况来进行分析，目前我国矿井开发的过程中存在着一些不足，大部分具有丰富矿产储备的区域，水资源是比较少的，借助于传统模式开展水井下处理，不仅会消耗较多的水资源，还会对于周围的环境造成不利影响，为了解决这一问题，就必须要科学合理的对于现代化技术进行应用，提高水资源的利用率，创造更多的利润。从当前所开展的矿井水处理来进行分析，可以发现其所运用的技术难度比较低，无法发挥技术最大化的作用，不仅会浪费资源，还花费了较多的资金，这从某种角度来说，限制了矿井的正常运转[1]。

2 矿井水井下处理新技术及应用

随着技术水平的提升，矿井中所运用的综合设施设备数量不断提升，开展矿井井下处理已经成为了时代发展的必然，其能够从当地的现实情况出发，降低不必要的资金消耗，高效的利用水资源和土地资源，使废水被更加高效的处理，为其创造更多的经济收入。

2.1 采空区矿井废水处理技术

在对于矿区进行开发的过程中，地表出现下沉，经过人为挖掘，会形成井下空洞，采空面积比较大。为了避免采空区出现塌陷，一般会运用矸石等进行填充，来为采空区提供条件。在这个过程中，对于采空区矿井废水处理技术进行应用，主要是指在对于矸石进行应用、填充时，需要对于废水进行处理、过滤、沉淀，使地下水得到净化，能够被再次使用到矿井开采之中，为其提供充足的水资源[2]。在这个过程中，应该将所填充的物质，比如说矸石等作为过滤材料，来对于被污染的水资源进行处理，然后将井下水资源排放到采空区之中，这能够达成净化水资源这一目标，使矿井废水能够被多次重复的应用。除此之外，在完成第一次净化工作之后，应该运用中速过滤罐展开二次处理，并将处理完成的水放置到蓄水池中，运用加压泵加水打入到井下供水网中，这能够获得较好的成效。因为这一技术主要是在采空区进行应用，不会对于地面土资源造成浪费，降低了进行设施建筑需要投入的资金。并且，其操作难度比较低，优势较为明显。但是，这一技术需要有较好地质构造的矿区环境作为支持，并不能够被广泛应用到所有矿井水井下处理之中。

2.2 反渗透废水井下处理技术

反渗透水井下处理技术主要被应用到高矿化度矿井水处理之中。这一设施设备是由石英砂过滤器、活性炭过滤器、反渗透装置等构成的，而且管路以及水箱的原材料应该是不锈钢。想要对于废水进行二次利用，其矿化度应该在1000以下，并确保其中氯离子的含量不会超出200，其中碳酸钙的含量也要在500以下。在进行反渗透处理以后，电导率比较高，能够确保井下废水可以被重复进行使用，能够被应用到液压支架、消防、乳化油制作以及设备冷却之中，效果比较好[3]。但是，对于反渗透废水井下处理技术进行应用，需要确保其不会发生爆炸、不会因为潮湿出现一些问题，这从某种角度来说，增加了资金的投入，因此其只适用于需要处理数量较小的井下废水。根据相关资料调查分析，发现借助于陶粒以及瓷沙，能够较为有效的提升过滤质量，使矿化度达成要求。运用这一方式需要投入的资金比较少，能够创造较多的经济收益，受到了大部分矿井企业的关注，应用较为普遍。

2.3 废水井下处理系统技术

在开展矿井水井下处理，对于系统技术进行应用时一般是通过沉降、过滤、阻止污垢的出现以及供水等多个环节构成的。在进行设计的过程中，需要考虑到平流区以及斜管区，构建一个综合性比较强的沉淀池，并借助于初级过滤器以及精确过滤器展开处理，在这个过程中需要使用永磁性阻垢仪，合理的对于被污染、无法正常使用的水资源进行处理。随着技术水平的提升，自动化设施设备得到了一定的发展，并且在系统中得到了应用，系统能够及时的操控设备，对于设施设备进行关停。并监督管理系统的运行，了解其动态变化情况，这能够在较短的时间内发现出现的问题，并进行预警[4]。借助于废水井下处理系统技术能够更加高效的对于污水进行处理，这提升了水的质量，效果较为突出。并且，其有着较高的负荷能力，可以对于冲击力进行抵抗，不需要应用絮凝剂就可以对于矿井内的悬浮物质，比如说铁、锰等进行合理处理。但是，因为应用这一系统需要有较大的过滤池作为支持，所以最好不要在水量过大的井下处理中进行应用。废水井下处理技术构造可见图1。

图1 废水井下处理构造图

2.4 废水井下超磁分离技术

图2 废水污染物处理流程图

图3 矿井水处理常见工艺流程图

超磁分离技术是当前矿井水井下处理的关键新技术之一，其能够运用磁力比较强的磁分离机械设备构建成为超磁分离处设备。借助于磁盘吸附水体悬浮物质，能够提升磁盘转动的速度，使其在较短的时间内将悬浮物质和水分隔。进行运转的原理主要是借助于稀土永磁材料构造一个磁力较强的磁场，确保水中并没有磁性的悬浮物质不会受到磁场的影响，形成磁性。在这个过程中，还可以借助于磁场力发挥作用，将悬浮物和水体进行分割，达成净化目标。并且，在对于悬浮物、泥渣等废水污染物进行合理处理之后，在进行二次回收利用，可见图二及图三。借助于这一技术对于矿井水井下处理时速度比较快，并且水力停留时间比较短，不需要有较大的面积作为支持，能够处理较多数量的水资源，这有效的提升了井下废水处理效果，创造了更多的经济收益。并且，这一技术对于水处理量的设计是比较科学的，可以将处理完成之后的水资源放置到水仓之中进行存储，这有效的降低了水资源的浪费情况发生概率[5]。在技术水平的影响下，目前尚未达成完全普及。但是，也应该对其予以充分的关注。并且，在今后随着技术实力的增强，将会有更多的新技术被应用到超磁分离处理技术设备之中，这能够有效的提升其自动化水平，为工作的高效开展提供了有利条件。

2.5 气水相互冲洗滤池处理技术

气水相互冲洗滤池处理技术主要是指运用数量较多封闭较好的滤格构成一个滤池，并借助于压力这一手段来进行放水，使其出水，从而达成在压力影响下的气水相互冲洗滤池对于井下废水进行处理。通常情况下，需要进行设计，考虑到水量以及对应区域，一般会应用2组滤池，开展冲洗。反冲洗主要是指借助于通气手段，利用水源开展反复冲洗。因为滤格的反冲洗水是经过其它滤格过滤处理之后的水资源，这有效的提升了水资源的应用效率，并且在进行冲洗之后能够达成地下水复用标准。

2.6 矿井水井下处理就地复用技术

和矿井水一般所应用的常规方式存在着一些差异，这一方式主要是在地底下构建水处理站，达成矿井水地下处理这一目标。因为，矿井地质构造较为复杂，矿井的空间比较狭隘，并没有形成完善的大跨度顶板支护技术，这就导致修建地下水处理站进行维修保护的难度比较高，因此这一技术的应用并不普遍[6]。

3 应用矿井水井下处理新技术取得的效果

从当前的情况来看，矿井水井下处理新技术的应用效果较为突出，有效的解决了出现的问题。原本的地下采空区大部分水资源都没有得到合理的利用，浪费了较多的水资源。而在这个过程中，搜集一些清水收集处，可以将一些分散的水资源进行存储，将其放置到水仓之中，并借助于水仓传递到水泵房之中，为相关人员的工作提供支持。这有效的降低了污水泵房的水量，改变了泵房内部压力过大的情况发生，降低了进行维修和清仓的负担，减少了成本的消耗，这从某种角度来说，提升了水资源的利用率，增加了水资源的数量，能够为矿井的长远发展提供充足的的水资源作为支持，优势较为突出。

4 总结

根据上文来进行分析，矿山水井处理技术能够为水资源的高效利用提供支持，不仅能够创造较多的经济收益，还能够降低由于水资源污染所导致的环境破坏，随着技术水平的提升和经济实力的增强，出现了更多的新技术被应用，因此在对于矿山进行开采时，应该科学合理的对于技术进行选择，使水处理技术发挥最大化的作用，为矿井的发展提供支持。