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 用 ， 獨 創(chuàng) 采 空 區(qū) 凈 水 技術、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、買設備，采購工業(yè)原料，不僅資金投入大，而且建設周期長，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。”
這種采空區(qū)凈化水循環(huán)技術，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，水質檢驗各項指標均達到國家相關標準，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)榇朔磸脱芯吭O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 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、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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