神華神東煤炭集團大柳塔煤礦近年來(lái)致力于井下水資源綜合利用開(kāi) 發(fā) 和 應 用 ， 獨 創(chuàng ) 采 空 區 凈 水 技術(shù)、鄰近煤層鉆孔自流供水系統以及采空區自流泄放排水系統，實(shí)現了井下水立體循環(huán)，不僅解決了煤礦水患問(wèn)題，而且每年節約污水處理費用近400萬(wàn)元，累計創(chuàng )造經(jīng)濟效益突破2300萬(wàn)元。
“所謂井下水立體循環(huán)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是把井下采空區變成天然凈水廠(chǎng)。”采空區凈水技術(shù)研發(fā)人、大柳塔煤礦總工程師陳蘇社介紹說(shuō)，“我們將井下排水注入采空區地勢高處引導其自流，由于采空區的矸石 具 有 過(guò) 濾 、 吸 附 凈 化 污 水 的 作用，水流經(jīng)過(guò)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(jìn)行收集 供 井 下 工 作 面 生 產(chǎn) 及 地 面 的 生產(chǎn)、生活使用。”
據了解，在煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中，一方面會(huì )引起圍巖含水涌出，另一方面會(huì )產(chǎn)生生產(chǎn)污水。為了循環(huán)利用這些排水，傳統方法是將排水輸送到地面污水廠(chǎng)經(jīng)過(guò)混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒等工藝凈化再利用。
“建一個(gè)污水處理廠(chǎng)，要建廠(chǎng)房、買(mǎi)設備，采購工業(yè)原料，不僅資金投入大，而且建設周期長(cháng)，同時(shí)水處理的成本也高，特別是隨著(zhù)礦井開(kāi)采和煤炭產(chǎn)能的增加，污水處理能力有時(shí)還跟不上生產(chǎn)。”大柳塔煤礦總工程師陳蘇社介紹說(shuō)，“由此大柳塔煤礦從1998年開(kāi)始探索井下采空區凈水技術(shù)。”
這種采空區凈化水循環(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(guò)管道直接注入已開(kāi)采的2-2煤四盤(pán)區、老六盤(pán)區以及六盤(pán)區采空區，經(jīng)采空區凈化后的清水再次供生產(chǎn)使用。通過(guò)采空區凈化后的水，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(guò)鉆孔連接，便可將5-2煤的污水通過(guò)泵排到2-2煤進(jìn)入其采空區水循環(huán)系統，凈化后的清 水 可 再 利 用 兩 層 煤 之 間 高 程 落差，通過(guò)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(diǎn)。”陳蘇社說(shuō)，“我們?yōu)榇朔磸脱芯吭O計圖，經(jīng)過(guò)精準的計算終于找到了最佳的鉆孔點(diǎn)，拿出了設計方案。經(jīng)過(guò)3個(gè)月施工，圓滿(mǎn)解決了因污水廠(chǎng)擴建不能按期完成而導致5-2煤首采面不能按期投產(chǎn)的實(shí)際問(wèn)題，保證了52304綜采工作面按期安全投產(chǎn)。”
其實(shí)，該方案的另一項突破是設 計 實(shí) 施 采 空 區 自 流 泄 放 排 水 系統。大柳塔煤礦井下采空區積水區域共11處，積水量達257 .2萬(wàn)立方米，因采空區儲水空間有限，大量積水的存在必然導致采空區內水位水壓的上升，有可能造成淹井事故的發(fā)生。傳統措施是地面打孔安裝強制排水設施進(jìn)行排放來(lái)降低水位，耗時(shí)耗力費用高。陳蘇社通過(guò)打通一條3米巷道，將六盤(pán)區的涌水通過(guò)引導自流疏散到四盤(pán)區采空區內進(jìn)入采空區凈水，無(wú)需通過(guò)強排到地面。不僅防止了透水事故發(fā)生，還節約了資金，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場(chǎng)考察后說(shuō)，大柳塔煤礦采空區凈水技術(shù)、鄰近煤層鉆孔自流供水系統以及采空區自流泄放排水系統，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問(wèn)題，實(shí)現了大柳塔煤礦水資源良性立體循環(huán)，不僅創(chuàng )造了可觀(guān)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(kāi)采探索提供了新思路。
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