河南省某煤矿用水项目取用水合理性分析

摘 要：【目的】项目区位于丘陵地带，城市供水管网未覆盖，矿区生产及生活仅可以利用处理后达标的矿井涌水。为分析煤矿生产及生活取用水的合理性、矿井涌水可供水量及取水水源的可靠性，促进水资源优化配置和用水结构的调整，实现水资源高效利用和科学管理，开展本次研究。【方法】采用比拟法成功预测了矿井涌水量，分析矿井涌水可利用量，开展项目用水水平分析。【结果】通过预测与分析得出，项目总用水量为797.85 m3/d（29.12万m³/a），矿井正常涌水量为886.5 m3/d（36.94 m3/h）。【结论】矿井涌水量可以满足用水需求，且水质达标，项目取用水是可靠的。

关键词：矿井涌水；比拟法；用水水平；水资源配置

中图分类号：TV213.4 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）15-0050-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.15.011

Analysis of the Rationality of Water Withdrawal for a Coal Mine Water Project in Henan Province

DU Jiajia

（Geological Disaster Control Center of Henan Geological Bureau，Zhengzhou 450045，China）

Abstract：[Purposes] The project area is located in the hilly area， where the urban water supply network is not covered， and the production and living of the mining area can only use the mine water gushing after treatment. In order to analyze the rationality of water consumption in coal mine production and life， the available water supply and the reliability of water intake source， promote the optimal allocation of water resources and the adjustment of water structure， and realize the efficient use and scientific management of water resources， this study was carried out. [Methods] The comparison method is used to predict the mine water inflow， analyze the mine water inflow available amount， and carry out the project water level analysis. [Findings] Through prediction and analysis， it is concluded that the total water consumption of the project is 797.85 m3 /d （291 200 m³/a）， and the normal mine water inflow is 886.5 m3 /d （36.94 m3 /h）. [Conclusions] The mine water inflow can meet the water demand and the water quality is up to standard， which improves that the project water withdrawal is reliable.

Keywords： mine water gushing; analogy method; water use level; water resources allocation

0 引言

河南省某煤矿因远离市区，市政供水管网未覆盖，附近无地表水可利用，为保障矿区正常生活与生产，拟利用煤矿矿井涌水，经水质处理达标后将其作为项目生产及生活用水水源。为分析矿井涌水量及水质是否满足项目用水需求，本研究采用比拟法预测煤矿矿井涌水量，在考虑用水过程及损失的基础上分析矿井涌水可利用量。根据煤矿实际生产规模，进行项目用水量分析及用水指标分析。

1 矿井涌水量预测

1.1 计算公式及参数的确定

根据该煤矿的相关资料，现开采水平-88 m，矿井充水水源来自二1煤层顶、底板直接充水含水层。2021年该煤矿实际开采面积为0.922 2 km2。预计2027年将开采至-100 m水平，开采面积预计1.088 4 km2。采用比拟法预算矿井涌水量，见式（1）。

[Q2=Q1×（F2F1）m×（S2S1）n] （1）

式中：F1为现已开采面积；F2为预算水平开采面积；S1为现开采水平（-88 m以浅）的水位降深（目前矿井顶、底板含水层水位标高+180.86 m、+131.2 m）；S2为采至预算水平的水位降深239.2 m；Q1 为矿井现状年正常涌水量53.1 m3/h；Q2为预算水平的矿井的涌水量，m3/h；m、n为公式系数，根据周边煤矿情况，m取值1/2，n取值1/4［1］。

1.2 矿井涌水量预测结果

该煤矿现状开采水平的矿井正常涌水量为33.2 m3/h，最大涌水量为50.0 m3/h。各开采水平下涌水量预测结果见表1。

经预测计算，现开采水平矿井正常涌水量为33.2 m3/h，最大涌水量为50.0 m3/h；规划水平年2027年-100 m以浅的正常涌水量为36.94 m3/h，最大涌水量按正常涌水量的倍数关系1.4倍计算，为51.71 m3/h。

1.3 预测结果评述

按照现开采水平矿井正常涌水量为36.94 m3/h（886.5 m3/d）。参考河南省其他煤矿多年涌水量观测资料，突水事故发生时的涌水量是正常涌水量的1.3～1.5倍［2］，取中间值1.4倍计算最大涌水量，即-100 m水平突水事故发生时的最大涌水量为51.71 m3/h（1 241.10 m3/d）。

综上分析，采用比拟法预算的矿井涌水量是以现状年矿井实际涌水量来比拟预算未来全矿井的涌水量，预测结果与煤矿近5年实际涌水台账数据变化趋势较一致，呈增长趋势。因此，将比拟法预测的某煤矿矿井正常涌水量作为本次论证的依据，即矿井正常涌水量为36.94 m3/h（886.5 m3/d），最大涌水量为51.71 m3/h（1 241.1 m3/d）。

2 矿井涌水可利用量

根据矿井涌水量预测结果，规划年二1煤层-100 m水平正常涌水量为886.5 m3/d，二1煤层-100 m水平突水事故发生时的涌水量为1 241.1 m3/d。

参照《城镇污水再生利用工程设计规范》（GB 50335—2016），矿坑水可利用量按10%计算［3］，二1煤层-100 m水平矿井水输送和处理站消耗量为886.5×10%=88.65 m3/d，则该矿井涌水可利用量为797.85 m3/d（33.24 m3/h）。

3 项目用水水平分析

项目用水环节主要包括职工生活用水、矿区生产用水、消防用水、绿化用水以及厂区地面洒水、储煤场降尘洒水、外配供水厂用水、灌溉用水等。

3.1 生活用水

3.1.1 办公用水。煤矿地面办公人员有300人，办公用水量为16 m3/d，则计算得出办公用水指标为19.47 m3/（人·a），低于河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）中S 公共管理、社会保障和社会组织（无食堂）用水定额的通用值22 m3/（人·a）的定额要求，用水水平较高。

3.1.2 食堂用水。煤矿食堂就餐人数约300人，食堂用水量为10 m3/d。根据《煤炭工业给水排水设计规范》（GB 50810—2012）中“职工食堂日用水量按20～25 L/（人·餐）计”的规定，按2餐/（人·d），则食堂用水量应为12～15 m3/d。食堂用水指标低于《煤炭工业给水排水设计规范》（GB 50810—2012）和河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）的用水定额要求，用水量无须重新核定。

3.1.3 宿舍用水。煤矿住宿人员约400人，实际用水量为16 m3/d，实际用水指标为40.0 L/（人·d），宿舍用水指标低于《煤炭工业给水排水设计规范》（GB 50810—2012）和河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）的用水定额要求，用水量无须重新核定。

3.1.4 洗浴用水。该项目每天洗浴人数主要有井下出勤人员约280人，洗浴实际用水量为20 m3/d，则用水指标为71.43 L/（人·次）。项目洗浴用水量低于《煤炭工业给水排水设计规范》（GB 50810—2012）和河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）的用水定额要求。

3.1.5 洗衣用水。职工洗衣人员主要为住宿人员300人，其中含井下作业职工280人，地面作业职工20人，实际洗衣用水量为20 m3/d。项目实际洗衣用水指标低于《煤炭工业给水排水设计规范》（GB 50810—2012）、河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）的定额标准，用水量无须重新核定。

3.1.6 冲厕用水。冲厕用水主要是指井下出勤人员和地面出勤人员使用公共卫生间的用水，项目实际冲厕用水量为18.85 m3/d。用水指标为6.5 L/（人·次），该项用水指标低于河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）中“N782 环境卫生管理-公共厕所”用水定额通用值9 L/（人·次）的定额要求，高于该标准用水定额的先进值6 L/（人·次）。

3.2 生产用水

3.2.1 新水利用系数。该项目产生矿井水886.5 m3/d，项目总用新水量为886.5 m3/d，项目产生的生活污水量91.76 m3/d排至污水处理厂。因此，项目新水利用系数[Kf=886.5-91.76886.5=0.896 4]。

3.2.2 原煤生产水耗。煤矿原煤生产耗水量主要为井下生产用水180 m3/d，年工作天数为365 d，年原煤生产耗水量为65 700 m3。煤矿现状年原煤产量为11.9万t，则现状原煤生产耗水量为 [Ss=65 70011 900=0.55m3t] 。该项用水指标优于河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）的矿井采煤用水定额通用值0.7 m3/t（产能＜1.2 Mt/a）。

3.2.3 矿井水利用率。根据《清洁生产标准煤炭采选业》（HJ 446—2008），矿井水利用率按式（2）计算。

[Sk=kKz] （2）

式中：Sk为矿井水利用率，%；k为年矿井水利用总量，m3；Kz为年矿井水产生总量，m3。

该项目产生矿井水886.5 m3/d，可利用矿井涌水为797.85 m3/d，项目用水量为797.85 m3/d，均采用处理过的矿井涌水。因此，该项目矿井水综合利用率为100%，达到了《清洁生产标准 煤炭采选业》（HJ 446—2008）一级国内清洁生产先进水平100%的要求。

3.2.4 井下生产用水。生产用水原煤生产水耗为0.55 m3/t，优于河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）的矿井采煤用水定额通用值0.7 m3/t（产能＜1.2 Mt/a）［4］。

3.2.5 储煤场降尘洒水。储煤场降尘洒水量为64 m3/d，储煤场应控制物料含水率为8%，该指标满足《煤场、料渣场扬尘污染控制技术规范》中储煤场需控制物料含水率在8%以上的要求。

3.3 其他用水

3.3.1 绿化用水。项目实际绿化用水量约为8 m3/d。用水量低于河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）的用水定额要求。

3.3.2 地面降尘洒水。地面降尘洒水量约为24 m3/d。用水量低于河南省地方标准《工业与城镇生活用水定额》（DB41/T 385—2020）的用水定额要求。

3.3.3 灌溉用水。灌溉用水量为251.36 m3/d，用水指标为60 m3/（667 m2），该项用水指标满足河南省地方标准《农业与农村生活用水定额》（DB41/T 958—2020）中豫西区“谷物种植灌溉基本用水定额”平水年玉米用水定额为85 m3/（667 m2），红薯用水定额为45 m3/（667 m2），微灌修正系数为0.63的要求。

3.3.4 配置给供水公司用水。煤矿处理后的矿井涌水166 m3/d的水量可提供给附近社区居民生活用水。项目水资源配置详见表2。

4 结论

本研究对现状年用水量进行分析计算，并与同行业相关标准用水指标进行对比，分析了节水潜力，在此基础上优化了用水指标。通过分析，预测矿井正常涌水量为886.5 m3/d（36.94 m3/h），可以满足项目总用水量797.85 m3/d（29.12万m³/a）的需求，项目取用水是合理的。为节约利用地下水，提高用水效率，论证认为生活用水对水质要求较高，取水水源利用附近社区水厂集中供水比较合理。项目生产用水量较大且水质达到生产水质要求即可，采用处理后的矿井涌水比较合理。绿化、降尘洒水及洗车用水水质要求不高且水量需求不大，建议利用处理后的生活污水，中水回用可节约地下水。灌溉用水在水质达标的基础上，可利用非开采期的矿井涌水，既解决了非开采期的矿井排水问题，又充分利用了矿排水资源。该项目取水量等于用水量、消耗量及排放量之和，不存在水量不平衡现象，项目水量是均衡的。该项目取用煤矿矿井涌水用于生产、生活及灌溉，水量及水质均有保证，取水是可靠的。

参考文献：

［1］吕承贤，朱文宏，张东华.端帮陡帮开采在石头梅一号露天煤矿的应用［J］.露天采矿技术，2023，38（3）：55-57.

［2］卫修君，王录合，王新军，等.朝川矿区己组煤底部灰岩岩溶水分布规律研究与治理［R］.河南理工大学，2004.

［3］潘国营，王红军，李旭泽，等.开采受水害严重威胁石炭系太原组煤的综合防治水技术研究［R］.河南理工大学，2010.

［4］葛信立，王新军，李普山，等.朝川矿区岩溶水运移规律及疏放利用的研究与实践研究报告［R］.河南理工大学，2010.