郑州市矿井水资源综合利用初探

董永立 王建华

（1.郑州市水利建筑勘测设计院，河南 郑州 450006；2.郑州市引黄灌溉工程管理处，河南 郑州 450000）

矿井水在开采过程中会受到粉尘和岩尘的污染，是煤矿及其他矿山具有行业特点的废水，这部分废水经处理后，可作为生产、生活和生态用水。推进矿井排水产业化利用，提高矿井水资源利用率和利用水平，不但可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，而且对于缓解矿区供水不足、改善矿区生态环境、最大限度地满足生产和生活用水需求具有重要意义。

1 矿井水利用现状

煤炭是郑州市优势矿产，全市煤炭保有资源储量57.24 亿t，位居全省首位。郑州市矿产资源主要分布在登封市、新密市、新郑市、巩义市和荥阳市。煤炭在石炭系本溪组，太原组和二叠系山西组，上、下石盒子组地层中赋存，煤层多而稳定。

2019 年郑州市矿井水排放量为5058.63 万m3，其中登封市、新密市、新郑市、巩义市对矿井水进行利用，其利用量为3316.73 万m3，矿井水利用率为65.57%，见表1。

表1 不同地区矿井水利用情况

通过调研郑州市74 家煤矿企业，23 家企业已经停产；51 家企业正常营业，其中16 家煤矿企业的矿井水没有进行利用，35 家煤矿企业对矿井水进行了利用。在利用矿井水的煤矿企业中，92%的企业将矿井水用于企业自用生产，7 家煤矿企业的矿井水可外排用于供热电厂使用、生态环境用水和生活用水。不同地区矿井水处理及利用方式见表2。

表2 不同地区矿井水处理及利用方式

从表2 现状调查可知，郑州市现状矿井水多为悬浮物矿井水，少数为高矿化度或酸性矿井水，各矿井单位其处理工艺各不相同，但均设有沉淀池，多数采用加药中和过滤和膜处理工艺进行水质处理。矿井水利用方式主要为厂区生产、生活为主，个别企业自用后，向城区生态供水。

2 矿井水利用潜力

2.1 利用潜力评估

2018 年，我国矿井水利用率为72.80%，《煤炭工业发展“十三五”规划》提出2020 年矿井水利用率达到80.00%左右。现状年郑州市矿井水涌出量为5058.63 万m3，利用率只有65.57%，除了新郑市矿井水利用率达到84.07%外，其他3 个市还存在一定增长空间，尤其目前巩义市的矿井水利用率只有58.22%，利用潜力较大。且在调研的74 家煤矿企业中，有23%的企业没有利用矿井水。目前矿井水开发利用模式主要是矿区自用模式、工业用水大户连供模式，以及外排接入城市集中供水管网模式。随着郑州国家中心城市建设，需破解水资源和水环境的制约问题，结合郑州市矿井水产量丰富的特点，需要扩大矿井水利用规模。

自《郑州市煤炭行业化解过剩产能实现脱困发展实施方案》出台以来，2007—2018 年郑州市原煤开采量由6707 万t下降到2313 万t，减少了66%。《郑州市矿产资源总体规划（2016—2020）》提出，到2025 年煤炭产能达到3500 万t，预计2025 年其矿井水涌水量大约有7500 万m3。考虑到远期规划水平年煤炭减产，2035 年矿井水主要用于企业自用。

2.2 现状存在的问题

矿井水是矿物开采过程中不可避免产生的伴生物，受到传统计划经济的影响，矿山注重采矿业而轻视伴生资源的合理开发和利用，矿井水的重要性还没有被重视起来。而地下水作为一种地下水资源，属于水利部门管理，按照郑州市水资源费征收的相关规定，煤矿企业若利用矿井水，就需缴纳水资源费，但是若是直接排放，却不必缴纳费用；同时矿井水作为废水属于环保部门管理，排放矿井水要收排污费，若将矿井水进行资源化利用，又要收取水处理费，管理政策和措施使煤矿企业利用矿井水的积极性不高。矿井水利用工程投资大，涉及面广，当企业自用有余可以向外排供水时，管网建设投资巨大，涉及部门较多，导致矿井水不能有效利用。

3 矿井水利用思路

矿井水在开采过程中排放量相对稳定，作为水资源其水量有一定的保证；与生活污水、工业污水相比，大多数的矿井水处理较为容易。郑州市矿井水经处理后主要利用方向为矿区生产、绿化、防尘等用水；矿区周边农田灌溉用水；矿区周边企业的工业补充用水；接入城市供水系统管网用于居民生活用水。新建煤矿设计中优先选择矿井水作为生产水源，用于煤炭洗选、井下生产用水、消防用水和绿化用水；建设燃煤电厂、低热值燃料综合利用电厂，优先选择矿井水作为供水水源。为保证近期矿井水利用的可操作性，主要做到矿井水高效自用，外排利用，实现应用尽用。

针对郑州市矿井水的利用提出如下策略建议：对于涌水量小于10 万m3的，要做到矿区高效自用；对于涌水量大于10 万m3，小于60 万m3的，除满足矿区生产、生活用水外，剩余要经处理达到地表Ⅳ类标准，排入河道用于生态补水；对于涌水量大于60 万m3的，在满足矿区生产、生活需水后，剩余经处理达标外排，可用于工业用水、农田灌溉。按此策略，预计到2025 年郑州市矿井水利用率可达到80%，矿井水利用量达到6000 万m3；登封市、新密市、新郑市、巩义市的矿井水利用率分别达到85%、75%、86%、80%，矿井水利用量分别达到1484 万m3、2058 万m3、727 万m3、1731 万m3。

4 矿井水利用措施初探

4.1 登封市矿井水利用方案

登封市矿井水利用率为79.79%，25 家在产煤矿企业中，5 家未利用矿井水，14 家煤矿企业对矿井水利用达到100%。通过分析登封市煤矿企业矿井水利用方案可知（见表3），涌水量低于10 万m3的登封市向阳煤业有限公司、登封市兴运煤业有限责任公司等7家企业，充分自用矿井水，在满足矿区选煤厂生产用水、厂区冲洗、防尘及井下注浆等用水要求不高的生产用水外，剩余矿井水采用活性炭过滤、精密过滤、保安过滤、反渗透等处理工序，处理后其水质达到饮用水水质标准，进一步将其作为矿井锅炉房补充用水、食堂和洗浴用水，做到矿井水全部综合利用。

表3 登封市煤矿企业矿井水利用方案

续表

涌水量大于10 万m3，低于60 万m3的中煤新登郑州煤业有限公司，在充分满足矿区生活、生产用水的基础上，剩余的矿井水要进行生态净化处理，保证外排矿井水达到地表水Ⅳ类标准，用于河道生态补水。

涌水量大于60 万m3的郑州煤电股份有限公司告成煤矿年用水量为88.6 万m3，矿井水涌水量为661.48 万m3，将剩余矿井水外排供给华润电力登封有限公司利用，满足电厂新增需水要求。郑州煤炭工业（集团）有限责任公司大平煤矿年用水量为214.1 万m3，矿井水涌水量为180.43 万m3，矿井水利用量为18.71 万m3，主要为矿区自用，剩余矿井水目前未利用，外排入河道。永城煤电控股集团登封煤业有限公司丰阳煤矿年用水量为42.8 万m3，矿井水涌水量为94.17 万m3，矿井水利用量为36.39 万m3，在满足矿区生产、生活需水要求外，剩余矿井水处理达到环保标准，排入郝沟水库，用于农田灌溉。

4.2 新密市矿井水利用方案

新密市受地理和自然条件以及降水量偏少等因素影响，水资源紧缺状况更为突出。而新密市矿井水利用率仅为56.61%，调研的23 家在产煤矿企业中，仅有6 家煤矿企业对矿井水利用率达到100%，矿井水利用潜力较大。通过分析未充分利用的煤矿企业矿井水利用方案可知（见表4），涌水量低于10 万m3的郑新豫能王村（新密）煤业有限公司、郑新鑫旺（新密）煤业有限公司等12 家企业应根据矿区自身发展需求，充分高效利用矿井水满足生产、生活用水。位置相对集中的煤矿，可建设一个处理厂将矿井水进行集中处理后供给裕中电厂。

表4 新密市煤矿企业矿井水利用方案

续表

涌水量大于10 万m3，低于60 万m3的郑州煤炭工业（集团）有限责任公司芦沟煤矿一六井、郑州煤炭工业（集团）有限责任公司芦沟煤矿三五井、郑州煤炭工业（集团）桧树亭煤炭有限责任公司在充分满足矿区生活、生产用水的基础上，剩余的矿井水要进行生态净化处理，保证外排矿井水达到地表水Ⅳ类标准，用于河道生态补水。新密市超化煤矿有限公司年取水量为32.11 万m3，矿井水涌水量为31.61 万m3，矿井水利用量为13.98 万m3，除满足矿区生产、生活用水需求外，将外排矿井水净化达标后供周边居民用水和农业灌溉用水。

涌水量大于60 万m3的郑州煤炭工业（集团）杨河煤业有限公司矿井水涌水量为735.45 万m3，矿井水利用量为18.44 万m3，除了满足企业生产、生活的用水需求外，处理达标后的矿井水可用于当地居民用水和农田灌溉用水。由于矿井水水量较大、水质稳定，规划将多余的水量引入红石峡水库，用于城区生态环境用水和城区部分居民生活用水，提高矿井水利用率。

4.3 新郑市矿井水利用方案

新郑市有2 家煤矿企业对矿井水进行利用，矿井水利用率为84.07%。其中赵家寨煤矿的矿井水涌水量为464 万m3，利用率为88.00%。赵家寨矿井水经处理后，水质达到国家地下水Ⅲ类标准，可以用作城市供水水源。目前，赵家寨煤矿除了部分自用外，大部分处理后未利用的矿井水通过城区供水项目输入自来水厂，经处理后用于城区供水。

王行庄煤矿矿井水涌水量为106 万m3，矿井水利用率为67.00%。目前王行庄煤矿矿井水除部分自用外，剩余用于农业灌溉和居民生活用水。农灌季节全部利用，非农灌季节自用及在辛店镇作为生活水源利用，其余排入双洎河进行生态补水。同时，规划在王行庄煤矿周边建人工湖，保证冬季冰冻期用水量。

4.4 巩义市矿井水利用方案

巩义市有2 家煤矿企业对矿井水进行利用，涌水量为1460 万m3，利用量为850 万m3。其中河南红旗煤业股份有限公司华泰煤矿已经停产，河南宏基煤业有限公司矿井水排放量为910 万m3，利用量为480万m3，主要用于矿区生产、生活用水。河南宏基煤业有限公司年取水量为466 万m3，在充分满足矿区生产、生活需求水量的情况下，剩余水量供给相邻的其他行业企业，为非煤企业提供水源，缓解其供水压力。如规划建设管线18km，将处理后剩余矿井水供给河南豫联集团。

5 结语

煤炭是赋存在地下沉积岩中的 矿产资源，含煤层、含水层、隔水层共生在一起，为确保煤矿井下生产安全，在煤炭开采过程中，必然要排放大量的矿井涌水。矿井水不同于常规水资源，其利用属于采矿企业附属行为。矿井水要实施减排尽用，最大化实现源内消化利用，企业无法完全消纳的矿井水，采用协商的方式优先用于矿坑周边的企业，水质较好的可就近供给自来水厂。根据矿井水水质和用途情况，实行用户分类定价，工业企业、生态环境、城市杂用、农业用水实行灵活性差别化定价，推进矿井水利用。将矿井水实现资源化利用后，不仅可以大大减轻由于矿区地下水资源的过度开采而造成的环境资源破坏，还可以缓解地区水资源短缺问题。