摘要：目前，世界上所面临的问题就是环境、能源及资源问题，这些都与煤炭开采有着密切的联系，与其他行业相比来讲，煤炭开采对环境污染和生态环境的破坏比较严重。所以，本文通过对煤矿矿井水井下处理新技术和工程的应用措施进行分析。
关键词：煤矿；矿井；井下；新技术
水是人类赖以生存的重要资源之一，我国又是水资源严重紧缺的国家，人均拥有水量仅是世界人均水量的1/4。煤矿矿井水是一类重要的非常规水资源，指在采煤过程中所有渗入井下采掘空间的地下水。据国家能源局统计，近几年我国每年煤炭开采产生矿井水量约80亿t，但利用率仅为25%，损失60亿t，约占我国工业和民用缺水量(100亿t)的60%。当前煤炭仍是我国的主体能源，长期占我国一次能源生产和消费的70%左右，而且这种局势短期不会有根本变化。伴随着煤炭开采，大量矿井水产生并未经处理直接外排，不仅破坏地下水系，矿井水中所含煤粉和盐分还会对周围环境产生严重污染。我国西部地区，特别是山西、内蒙、陕西和新疆，煤炭储量占全国总量的80%以上，但水资源只占20%左右，属于严重缺水地区。为了实现西部矿区可持续发展，处理利用矿井水，实现矿井水资源化具有重大的环境和社会效益。
1、我国煤矿矿井水处理技术现状
1.1酸性矿井水的处理工艺
处理酸性矿井水普遍采用中和法。各种碱性物质可以被用作中和剂，其中纯碱和苛性钠用作中和剂从效果来讲更有优势，污泥体积小且用量少，但是因成本较高使用较少。当前应用最广泛的中和剂为石灰或者石灰石。以石灰作为中和剂的相对应的处理工艺为石灰乳中和法，以石灰石作为中和剂的相对应的处理工艺为升流膨胀过滤中和法和中和滚筒过滤法。石灰乳中和法处理工艺简单易于实现全自动控制操作，当前已被广大企业所认可，使用较为广泛。石灰石升流膨胀过滤中和法选用细小的滤料，让酸性水从下至上通过滤料，水及时将中和后产生的硫酸钙带走，通过此工艺法处理的水pH值能够达到6.0以上。升流膨胀过滤中和法工艺的处理流程为:酸性矿井水→调节池→中和滤罐→沉砂池→曝气池→斜管沉淀池→外排。石灰石中和滚筒过滤法处理工艺操作简便，易于管理，成本较低。但此工艺的缺点是大量的碳酸存在于中和后的出水中，致使出水的pH值通常情况下只能维持在4.0-4.5左右，难以实现排放标准要求。当前针对此法采取的解决措施为，针对中和后的出水展开曝气处理，一种方式是让Fe2+变成Fe3+，从而达到去除的目的;另一种方法是驱赶溶于水中的CO2，促使pH值升高。石灰石中和滚筒过滤法工艺的处理流程为:酸性矿井水→调节池→中和滚筒处理机→沉渣池→反应池→斜管沉淀池→外排。
1.2苦咸水(高矿化度矿井水)中溶解性盐类的去除工艺
据相关数据粗略估计，我国煤矿中约有40%的矿井水中含有大于1000mg/L的溶解性盐类，远远超过了国家饮用水所规定的标准。处理净化这类水是不能够运用于对水质要求较高的场合，比如居民生活用水、井下配置乳化液、锅炉补给等。但是用作一般工业用途是完全没有问题的。去除苦咸水中的盐类通常采用膜法工艺，往常采用电渗析工艺，近年来日渐成熟的的反渗透技术以低运行以及投资成本后来居上，有逐渐替代电渗析的发展趋势。
1.3轻烧镁粉处理酸性矿井水
在以往酸性矿井水的处理过程中，主要采用石灰中和的处理工艺，容易产生CaSO4等沉淀物，造成二次污染。同时缓冲能力差，投药量不易控制，容易中和过度，且处理成本较高。轻烧镁粉来源于菱镁矿尾矿。菱镁矿主要化学成分为碳酸镁，工业上主要用其制备各种耐火材料和镁盐，我国的东北、西北、华北和华南均有产出，因为菱镁矿尾矿是废品，所以生产轻烧镁粉的成本很低。轻烧镁粉的主要成分是活性氧化镁。在用氧化镁中和酸性物质的过程中，即使用量过多，溶液的pH值也不会超过9，很容易控制。中和对象若是硫酸，通常无沉淀物生成，也不会发生结垢问题，中和产物是硫酸镁，可以作为一种含硫酸镁肥料加以利用。用轻烧镁粉缓慢中和含酸废水，废水中某些金属离子将生成沉淀，与用石灰、烧碱中和处理比较，所生成的沉淀大而密实，很容易沉淀、澄清和过滤。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，轻烧镁粉用作中和剂来处理酸性废水，以废治废，经济效益更加显著。矿井水井下处理工程技术问题由于矿井井下空间环境的特殊性，使得矿井水井下处理难度远大于地面，需要解决和处理好诸多工程技术问题，包括井下空间利用、安全防爆。
2、完善的自动控制以及设备安装等问题。
2.1科学利用井下空间
由于煤矿井下巷道空间有限，掌握井下空间特征，合理利用废弃巷道十分重要。井下巷道宽度一般5m左右，高度一般4m左右，因此需探索各个单元的工艺设计参数及控制条件，并对处理设备的几何尺寸进行重新定位，使其符合井下空间特征。
2.2设备的安全防爆及管路防腐要求
煤矿对井下设备有特殊的要求，必须有煤矿矿用产品安全标志，包括防爆、防水、防潮、防尘和防静电(五防)技术，这是与井上设备最大的区别。由于煤矿井下湿度大，管路应按MT/T5017—2009《煤矿立井井筒装备防腐蚀技术规范》附录F中推荐的方法进行防腐处理。
2.3设计与安装注意事项
井下水处理设备在设计和安装时应注意以下6点:①采空区处理矿井水，须采取加固密闭墙，加强采空区水位观测以及安设泄水管路等一系列防突安全措施，以杜绝突水事故的发生。②因井下空间条件受限，在井下场地调整设备位置顺序相当困难。因此，应按设备的实际排列顺序装车下井。③在设计设备电气部分时，应对井下供电情况进行了解，以免设计制造出的电器部件与井下供电条件不符，影响安装使用。④井下部分巷道不但有一定坡度，而且凹凸不平。如果在设备之间用硬质管道刚性连接，不仅安装不便，而且日常使用过程中易造成损坏，所以宜使用高压胶管柔性连接各单元设备。⑤要充分考虑井下处理工程施工的难度，解决好施工中遇到的问题，如井下不能常规电焊，最好井上加工完善，井下快速安装。⑥根据实际应用情况，应充分考虑分质供水问题，对消防洒水用水可简单处理，少量液压支架用水可深度处理，以减小设备体积和减少投资。
3、发展前景
1)改进和完善井下处理系统。与成熟的地面处理系统相比，井下处理系统许多技术还在模仿地面处理系统，开发适用于井下空间的高效化、模块化、可移动化的处理单元，增强处理单元的防爆性能、自动控制性能、安全监测性能，将是未来矿井水井下处理系统发展的必然趋势。2)采用多种处理技术耦合降低矿井水处理成本。矿井水处理利用的主要限制因素是利用途径和处理成本，结合矿井水复用目标和要求，采用多种处理技术耦合，合理制定处理方案，优化工艺路线和技术参数，达到矿井水梯级分质处理和分级利用，能够有效降低处理成本，推动矿井水的处理利用。3)建立矿井水市场开发的政策支持体系及监督体系。政府应当制定优惠的财政政策、税收政策等，对矿井水开发项目给予资金及技术上支持，对实施矿井水市场化的煤矿及可利用矿井水的企业单位等给予优惠的税收政策。同时建立矿井水技术服务体系和监督管理体系，对矿井水处理水质及煤矿矿井水排放情况给予合理监管，从而促进矿井水市场的开发。
4、结语
煤矿区作为当前自然生态环境破坏与污染较为严重的区域之一，必须采取相应对策解决当前污染严重的问题。而近年来，随着科学技术水平的不断发展以及在煤炭行业的广泛应用，使得煤矿矿井水处理技术有了飞速发展，相信不久的未来，必将有性能更加优越的水处理技术被开发应用。
参考文献
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论文作者:王聚灿
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：矿井论文; 井下论文; 煤矿论文; 水井论文; 工艺论文; 酸性论文; 煤炭论文; 《基层建设》2019年第23期论文;