矿井水处理及运行实践研究

张 鑫

（山西汾西矿业集团环境监测责任有限公司，山西 介休 032000）

0 引言

在煤炭开采工作过程中经常会产生比较严重的环境污染问题，特别是大量的矿井水产生的污染问题非常严重，这一问题的产生不但影响到整个煤炭开采工作的顺利进行，同时也会对生态环境质量造成比较严重的影响，对我国煤炭行业的产业稳定发展形成了较大的约束。随着我国煤炭事业的深入发展，缺水问题变得越来越明显，在进行煤炭开采工作过程中，经常会放出大量的矿井水，由于在矿井水的排放过程中还有大量的有害性物质，如果没有进行有效处置直接进行排放，会对周围的土地环境以及水体环境造成严重威胁。

1 矿井水特点和类型

在煤矿开采工作过程中，矿井水的来源相对较多，通常情况下是以地下水为主，其中包含地下的渗透水和岩体的裂隙水。通常情况下，矿井水的特征和煤炭的地质环境条件以及地层矿物质的成分构成之间有着密切的关联，其中存在很多影响因素，可能对整个矿井的水体质量以及出水总量造成直接影响，尤其是地质条件和充水条件。在煤矿开采工作过程中可以将矿井水分为多种不同的构成形式，其中主要包含洁净矿井水和酸性矿井水等，尽管矿井水存在地下水的特点，但是在煤矿开采工作过程中，很容易受到人类生产活动产生的影响，造成比较明显的污染问题，因此，在矿井水的表现特征方面也存在一定的地表水特征。针对矿井水的排量大小，在很大程度上关系到整个水文地质条件情况，不同地区水文地质条件差异性相对较大。根据相关数据统计分析得出，当生产1 t的原煤时，通常会产生0.5～10 m3的矿井水，同时矿井用水量可能会达到3 m3，相比之下大部分的矿井废水污染程度相对较低，其中所含有的污染物质成分并不复杂，通常不会含有一些剧毒性的物质，但是在矿井开采过程中，矿井水也会出现一些有害物质超标问题，其中包含矿井水的酸度、硬度以及硫酸盐含量过大等情况，因此可以将其作为回用水进行处理[1]。

2 煤矿矿井水处理和运行实践工作要点

2.1 洁净矿井水处理工作方法

洁净矿井水也称之为地下水，主要指的是一些没有被污染，在生活和生产工作过程中都可以进行使用的水体，通过合理的采样以及分析煤矿水层之后，可以进行井下的清污分流处理，并且通过使用专用的管道线路将水体进行快速排放。在矿井水的使用工作方面，属于一种比较有效的供水工作方式，在实际使用工作过程中具有较好的简便性和经济性效果。

2.2 悬浮物矿井水

悬浮物矿井水的分布范围相对较大，国内很多矿井排水都属于悬浮物矿井水，悬浮物矿井水当中，主要是受到煤矿开采工作过程中产生的大量煤尘、岩粉等，但是其中不包含细菌和悬浮物的，不管是毒理指标还是化学性指标，悬浮物矿井水可以达到清洁水的标准要求。悬浮物矿井水在经过井下水仓沉淀处理工作之后，可以将其直接排放到地面当中，在合理使用普通水处理工艺基础之上，将其用于生活与生产用水当中。现阶段，针对悬浮物矿井水再处理工艺技术方面相对比较成熟，通常情况下，常规的方法主要使用的是混凝沉淀和过滤处理工艺，出水之后可以达到工业用水的控制工作要求和标准[2]。混凝处理工艺方法，主要是向废水当中加入一定量的混凝剂，且在混凝剂的作用条件下，可以保证胶粒物质快速形成絮状物，同时逐渐聚集形成大颗粒和絮凝体，通过过滤处理之后，可以将悬浮颗粒从水体当中进行充分分离，以此来起到良好的净化废水处理工作效果。混凝剂材料可以将其分为无机盐和高分子物质两种形式，其中影响混凝效果的主要因素包含水体温度、水体pH值、混浊程度、水体硬度以及混凝剂的使用量大小等。矿井水在经过混凝反应处理工作之后，通过沉淀池可以将其中存在的一些大颗粒悬浮物进行去除，以此可以有效实现固液分离效果，根据沉淀池当中水流方向，沉淀池可以划分为平流式、竖流式以及浮流式等三种不同的形式，经过沉淀处理之后矿井水直接通过粒料层来进行过滤处理。过滤料通常使用的是无烟煤和石英砂材料，比较常用的过滤设施为快滤池和重力式无过滤池，在经过过滤之后矿井水可以达到工业用水的控制工作标准。

2.3 高矿化度矿井水

此类水体经常被人们称之为含盐矿井水，其中含有大量的离子，主要包含硫酸根离子、钙离子、钠离子以及氯离子等。从高矿化度矿井水从水体的可溶性固体含量方面进行分析，数值通常情况下会超过105 mg/L，水质通常表现为中性或者是弱碱性。同时，该矿井水在味道方面表现为苦涩状态，因此也被称之为苦咸水，因为高矿化度矿井水当中的含盐量相对较高，因此无法直接进行饮用。在针对此类矿井水进行处理过程中，必须要有效做好前期的预处理工作，特别是针对水体脱盐处理非常关键。在处理工作当中比较常用的方法，包含蒸馏法、反渗透法等，同时还可以使用电渗析处理工作方法，在水体净化工作当中具有良好的经济性效果[3]。

现阶段，我国国内对于高矿化度矿井水，在处理工作方式上还有药剂法、离子交换法以及膜处理等工作方法，其中膜处理技术方法的应用非常普遍。在处理工作当中，通过采用电渗析和反渗透处理工作方式，对高矿化度矿井水进行综合处理，反渗透法在水体处理过程中，主要是通过施加一个大于渗透压力的作用，有效借助使用半透膜具有的选择截留功能，可以将水体当中的溶质和溶剂进行分开处理，水体的整体脱盐效率可以超过95%以上。为了有效降低水体污染，对膜系统所产生的干扰和影响，需要在膜处理工作之前使用前处理工艺技术，前处理工艺技术在使用工作过程中，主要包含机械过滤器、活性炭过滤器以及保安过滤器三个不同的等级过滤工艺技术方式，同时也可以使用超滤膜，有效替代三级过滤系统对其进行有效处理，为了有效解决膜结构问题所产生的影响，需要保证矿井水在正式进入到膜系统之前，向其中加入一定量的阻垢剂，阻垢剂材料的选择以及材料的投放数量需要进行严格控制，需要基于高矿化度矿井水的水体质量进行阻垢剂实验检测。

2.4 煤炭矿井水的综合利用

现阶段，矿井水道综合利用主要是用于工业生产或者是人们的日常生活用水当中，对于生产用水又可以将其分为工业用水或者农业用水，生产用水在水体质量方面要求标准相对较低，通常情况下，可以实现对矿井水进行初步进化处理之后，即可达到水体使用的要求和标准。对于矿井下用水通常不需要进行全面净化，只需要初步一些简单的处理工作之后，则可以供给煤矿井下进行使用，可以有效保证煤矿生产工作的要求和标准。比如，通过混凝和过滤处理等[4]。首先，在煤矿开采工作过程中，可供使用的防火处理工作方法相对较多，其中防火灌浆是比较常用的处理方式，并且具有更好的经济性和适用性效果，方便工作人员的操作同时整体的使用程度相对比较广泛。在水体质量方面并没有特殊的要求和标准，水体的酸碱度控制在6～8 之间即可，因此在进行煤矿井下防火灌浆工作过程中，可以通过使用井下废水来作为水体的供应来源，如果水体供应量不足的情况下，可以将一部分的生活用水作为水体供应源，同时还可以将剩余到矿井水直接回灌到地下，可以对地下水环境进行有效补充，同时可以有效防止产生地表塌陷等各种问题。其次，在矿井的掘进工作过程中经常会遇到上断层部分，上断层位置经常会产生裂隙承压水大量涌出，并且在经过相关工作人员到有效观测工作之后充分明确水体的补给来源，然后有效判断水体是否具有应用价值，如果裂缝承压水体没有被完全污染，出水质量标准较高，则可以将其用于生活用水，需要对水体进行常规的消毒处理，并且在有效满足整个行业工作标准之后，可以将其作为直接饮用水等。

3 结语

当前由于我国很多地区水体资源供应短缺，必须要有效做好矿井水的回收与综合处理工作，避免产生大量的水体浪费以及环境污染问题。因此，煤矿开展工作单位需要针对煤矿矿井水处理工作要点进行深入研究，并且对矿井水的处理运行实践工作在以全面落实，保证煤炭开采工作的顺利进行。