"煤礦采空區(qū)"變"天然凈水廠"
神華神東煤炭集團大柳塔煤礦近年來致力于井下水資源綜合利用開發(fā)和應(yīng)用，獨創(chuàng)采空區(qū)凈水技術(shù)、鄰近煤層鉆孔自流供水系統(tǒng)以及采空區(qū)自流泄放排水系統(tǒng)，實現(xiàn)了井下水立體循環(huán)，不僅解決了煤礦水患問題，而且每年節(jié)約污水處理費用近400萬元，累計創(chuàng)造經(jīng)濟效益突破2300萬元。
“所謂井下水立體循環(huán)，簡單說就是把井下采空區(qū)變成天然凈水廠。”采空區(qū)凈水技術(shù)研發(fā)人、大柳塔煤礦總工程師陳蘇社介紹說，“我們將井下排水注入采空區(qū)地勢高處引導(dǎo)其自流，由于采空區(qū)的矸石具有過濾、吸附凈化污水的作用，水流經(jīng)過濾、沉淀、吸附與離子交換和自生礦物等物理化學(xué)作用達到凈化效果，在地勢低處進行收集供井下工作面生產(chǎn)及地面的生產(chǎn)、生活使用。”
據(jù)了解，在煤礦井下生產(chǎn)過程中，一方面會引起圍巖含水涌出，另一方面會產(chǎn)生生產(chǎn)污水。為了循環(huán)利用這些排水，傳統(tǒng)方法是將排水輸送到地面污水廠經(jīng)過混凝、沉淀、過濾、消毒等工藝凈化再利用。
“建一個污水處理廠，要建廠房、買設(shè)備，采購工業(yè)原料，不僅資金投入大，而且建設(shè)周期長，同時水處理的成本也高，特別是隨著礦井開采和煤炭產(chǎn)能的增加，污水處理能力有時還跟不上生產(chǎn)。”大柳塔煤礦總工程師陳蘇社介紹說，“由此大柳塔煤礦從1998年開始探索井下采空區(qū)凈水技術(shù)。”
這種采空區(qū)凈化水循環(huán)技術(shù)，最初在大柳塔煤礦1-2煤和2-2煤層中使用。2-2煤采掘工作面的污水，通過管道直接注入已開采的2-2煤四盤區(qū)、老六盤區(qū)以及六盤區(qū)采空區(qū)，經(jīng)采空區(qū)凈化后的清水再次供生產(chǎn)使用。通過采空區(qū)凈化后的水，水質(zhì)檢驗各項指標均達到國家相關(guān)標準，大大降低了井下污水的地面排放量。
據(jù)介紹，2011年9月，2-2煤的下層煤5-2煤即將投產(chǎn)。陳蘇社考慮到兩層煤之間僅存在150多米的層間距離，如果選擇合適的位置將兩層煤通過鉆孔連接，便可將5-2煤的污水通過泵排到2-2煤進入其采空區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)，凈化后的清水可再利用兩層煤之間高程落差，通過鉆孔自流回5-2煤供生產(chǎn)使用。
“但是，155米深的垂直鉆孔在大柳塔煤礦還是第一次施工，能否保證順利貫通是本方案最大的難點。”陳蘇社說，“我們?yōu)榇朔磸?fù)研究設(shè)計圖，經(jīng)過精準的計算終于找到了最佳的鉆孔點，拿出了設(shè)計方案。經(jīng)過3個月施工，圓滿解決了因污水廠擴建不能按期完成而導(dǎo)致5-2煤首采面不能按期投產(chǎn)的實際問題，保證了52304綜采工作面按期安全投產(chǎn)。”
其實，該方案的另一項突破是設(shè)計實施采空區(qū)自流泄放排水系統(tǒng)。大柳塔煤礦井下采空區(qū)積水區(qū)域共11處，積水量達257.2萬立方米，因采空區(qū)儲水空間有限，大量積水的存在必然導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)水位水壓的上升，有可能造成淹井事故的發(fā)生。傳統(tǒng)措施是地面打孔安裝強制排水設(shè)施進行排放來降低水位，耗時耗力費用高。陳蘇社通過打通一條3米巷道，將六盤區(qū)的涌水通過引導(dǎo)自流疏散到四盤區(qū)采空區(qū)內(nèi)進入采空區(qū)凈水，無需通過強排到地面。不僅防止了透水事故發(fā)生，還節(jié)約了資金，創(chuàng)造出巨大經(jīng)濟效益。
中國礦業(yè)大學(xué)的一位教授在大柳塔煤礦井下現(xiàn)場考察后說，大柳塔煤礦采空區(qū)凈水技術(shù)、鄰近煤層鉆孔自流供水系統(tǒng)以及采空區(qū)自流泄放排水系統(tǒng)，基本解決了該礦煤炭生產(chǎn)中供水、排水、污水處理以及防治水災(zāi)問題，實現(xiàn)了大柳塔煤礦水資源良性立體循環(huán)，不僅創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益，還為我國煤炭井下水綜合利用和保水開采探索提供了新思路。
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