陜北水資源優(yōu)化配置中礦井水的利用

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礦井水是煤炭生產過程中排放的地下水，由于受井下采礦和人為活動的影響，礦井水極易受到污染，含有大量礦粉、巖石粉塵等雜質，懸浮物濃度較高，并含有少量有機物和微生物，如不經處理直接排放，既污染礦區(qū)水源，又破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。近年來，隨著陜北煤炭資源大規(guī)模開發(fā)，采煤活動伴生的礦井排水量呈逐年增多趨勢，由于其綜合利用程度不高，大量未經處理的礦井水無組織排放，不僅浪費當地有限的水資源，而且污染了地表水體，導致區(qū)域生態(tài)環(huán)境進一步惡化;然而水資源匱乏一直制約著陜北煤炭基地的瓶頸問題，為此，如何實施礦井水綜合利用工程，將有助于當地破解礦區(qū)缺水和礦井水污染環(huán)境并存的難題。

1礦井排水現狀及特征

榆陽區(qū)位于陜西省北部、榆林市中部，總面積7053km2，是國家級能源化工基地、能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃、全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃等7個國家級綜合性規(guī)劃的核心板塊，是陜北能化基地的重要組成部分。境內礦藏資源儲量豐富，探明含煤面積約6700km2，煤炭資源儲量約600億t。截至2013年，全區(qū)已建和在建煤炭礦井37處，煤產量達到5500萬t，礦井涌水量8500萬m3/a，自用后外排水量約4800萬m3/a。近年來，榆神礦區(qū)的杭來灣煤礦、榆樹灣和榆橫礦區(qū)的袁大灘、大海則等煤礦均發(fā)生過不同程度的礦井排水困難問題。根據區(qū)域煤炭開發(fā)總體規(guī)劃，榆陽區(qū)境內共有煤礦51座，在2020年煤礦基本全部投入運行，年產煤量約2億t，預計排水量達1．47億m3/a。之后隨著部分煤礦到達服務年限，年排水量逐漸下降刀2030年，排水量下降至1．2億m3左右。礦井水是地下水的重要組成部分，根據區(qū)域地下水水文地質條件，區(qū)內地下水是以薩拉烏蘇組為主的第四系松散巖類孔隙與裂隙孔洞潛水，主要接受大氣降水補給，其次是側向徑流，灌溉回滲和地表水的補給。因此，礦井水具有該區(qū)域地下水的基本特征:涌水量受季節(jié)性降水影響顯著，冬春小，夏秋大，但變化趨勢穩(wěn)定;根據榆林市榆陽區(qū)水務局提供的煤礦疏干外排水水質監(jiān)測資料分析:除部分煤礦的ph、COD、濁度超標外，大部分煤礦的檢測結果均符合地表水環(huán)境質量標準III類，進凈化處理后基本能礦區(qū)工農業(yè)用水需求。

2礦井排水的成因分析及存在問題

根據調查統(tǒng)計，煤礦自身利用礦井水主要用于生產用水和道路、綠化用水，以及配套設施用水。根據調查目前生產及在建的37座煤礦，煤礦井下采煤、消防以及礦區(qū)生活、綠化，除塵用水量為約占礦井總用水量的20%～30%，相應配套項目用水量為15%～20%，現狀外排水量為50%～65%。目前大量未經深度處理的礦井水無組織排放至榆溪河紅石峽水庫斷面上游，嚴重威脅著紅石峽水庫的水質和榆林市城區(qū)數十萬人口的飲水安全。究其原因，主要存在以下兩方面原因:

(1)煤炭采掘方式發(fā)生了較大變化，導致煤層上部隔水頂板遭到破壞，大量地下水深入礦井坑道，引起礦井排水量的急劇增加。根據調查，同一礦區(qū)相鄰煤礦，采用保水采煤方式的鑫源煤礦涌水穩(wěn)定，且礦井涌水量較小，全部用于煤礦生產生活用水，基本不存在外排現象。而采用綜合采掘方式的白鷺煤礦，礦井采空區(qū)的隔水頂板坍塌，導致煤礦涌水量較大且不穩(wěn)定，煤礦無法按照生產進度較為準確預測涌水量，這些煤礦存在大量的外排水，對周圍環(huán)境造成了一定的影響。

(2)煤礦的排水量與其配套產業(yè)項目有關。有配套產業(yè)項目(如電廠)煤礦的外排水量較少，否則，排水量較多。依據現場走訪調查，該地區(qū)煤礦礦井疏干水除滿足自身生產生活、配套洗煤廠用水、附近農田灌溉外，大部分礦井水就近排放至河道或附近的林地、沙灣。未嚴格按照煤礦建設立項文件———《環(huán)境影響評價報告》及相關批復文件的要求落實礦井水綜合利用的配套項目，導致煤礦排水問題沒有得到有效解決。

(3)礦井水是煤炭生產過程中排放的地下水，由于受井下采礦和人為活動的影響，礦井水極易受到污染，含有大量礦粉、巖石粉塵等雜質，懸浮物濃度較高，并含有少量有機物和微生物，如不經處理直接排放，既污染礦區(qū)水源，又破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。礦井疏干水綜合利用工程的實施，不僅減少了水資源的浪費，同時緩解的煤礦開采過程的生態(tài)環(huán)境污染問題。

3區(qū)域水資源開發(fā)利用情況

近年來，隨著陜北煤炭基地的快速發(fā)展建設，榆陽區(qū)依托區(qū)位優(yōu)勢，修編了城市總體規(guī)劃，先后建成空港新區(qū)、芹河新區(qū)和西南新區(qū)等，進一步擴大了城市規(guī)模，導致城市缺水問題逐漸凸顯。同時規(guī)劃建設了麻黃梁工業(yè)集中區(qū)、榆林汽車產業(yè)園、陜西銀河發(fā)電有限公司上河電廠、農業(yè)科技示范區(qū)、金雞灘循環(huán)經濟產業(yè)園、小壕兔新能源產業(yè)園、大河塔煤化工產業(yè)園、榆陽區(qū)西紅墩化工產業(yè)園等一批近十個產業(yè)項目，區(qū)域需水量進一步增加。

3．1區(qū)域水資源開發(fā)利用現狀

榆陽區(qū)屬黃河一級支流無定河流域，區(qū)內多年平均降雨量為412mm，水資源總量為5．80億m3，可開發(fā)利用2．30億m3。根據榆陽區(qū)2012年供用水統(tǒng)計資料顯示，年用水量為2．16m3，其中煤礦用地表水3060萬m3，總體上來看，目前該區(qū)域的可開發(fā)利用的水資源已接近極，需開辟新的水源來支撐當地經濟社會持續(xù)健康發(fā)展。

3．2需水量預測

根據《榆林市中心城區(qū)供水專業(yè)規(guī)劃2012－2020》，中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)包括了老城區(qū)、經濟開發(fā)區(qū)、西南新區(qū)、芹河新區(qū)、空港新區(qū)和東沙新區(qū)，2020年需水量為8760萬m3，擬定的水源為現有的紅石峽、尤家卯、李家梁三座中型水庫以及規(guī)劃新建的王圪堵大型水庫，其中市政道路綠化用水3004萬m3。根據榆林市產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，2020年榆陽區(qū)主要工業(yè)園區(qū)和工業(yè)項目規(guī)劃建設的產業(yè)項目總需水量為1．62億m3。根據《榆陽區(qū)灌溉發(fā)展總體規(guī)劃2011－2020年》，2020年計劃新增灌溉面積34．2萬畝，灌溉需水量7554萬m3。初步統(tǒng)計，2020年，榆陽區(qū)的新增用水量將達到3．24億m3。

4礦井水資源化配置的可行性分析

1)礦井水資源化是當地政府和煤礦企業(yè)破戒礦井水污染問題的必由之路。礦井水直接排放會污染礦區(qū)水源和生態(tài)環(huán)境，使土地板結或鹽堿化，影響生態(tài)環(huán)境景觀，做好疏干水利用工作，變廢水為資源，化害為利，是防止污染礦區(qū)水源和環(huán)境的必然之路，是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和諧社會的必然選擇。煤礦排水綜合利用工程實施以后，可以緩解礦區(qū)地表水環(huán)境承載能力，有利于水源統(tǒng)一調配使用，從而實現水資源的優(yōu)化配置，有利于保護地表及地下水資源，改善區(qū)域的農業(yè)、生態(tài)、生活和工業(yè)用水狀況。同時還可以改變水資源的供給條件，大大緩解礦區(qū)內外水資源利用矛盾，起到涵養(yǎng)水源目的，同事可以防止了地表水源二次污染，

2)水資源短缺使礦井水綜合利成為解決當地缺水問題的備選水源之一。根據現狀年榆陽區(qū)水量平衡分析，榆林市榆陽區(qū)現狀供水工程的供水能力不能滿足地區(qū)的需要，缺水率為8．6%。以現狀水利設施的供水能力，不能滿足該區(qū)經濟發(fā)展對水資源的需求。隨著榆陽區(qū)經濟持續(xù)發(fā)展，水資源將成為其經濟社會發(fā)展的瓶頸。而煤礦現狀排水量為4852萬m3/a，到2020年，礦井排水量為14752萬m3/a。因此必須合理配置利用當地水資源，提高礦井水利用率，置換出煤礦及其配套產業(yè)使用的3080萬m3地表水資源，將有利于促進當地經濟社會發(fā)展。根據《榆陽區(qū)水資源綜合利用“十二五”規(guī)劃》和《榆林市中心城區(qū)供水專業(yè)規(guī)劃》的相關要求和措施，結合榆陽區(qū)目前亟待解決的礦井排水問題，在充分挖掘現有供水設施供水能力的基礎上，通過科學規(guī)劃，合理利用礦井水，解決主要工業(yè)園區(qū)用水、生態(tài)環(huán)境用水以及補充農業(yè)灌溉用水需求，將部分工業(yè)使用的優(yōu)質地表水置換出來用于解決城市發(fā)展用水，不足部分由規(guī)劃中的黃河大泉引水工程解決。

5結語

針對資源性缺水榆陽區(qū)，應從區(qū)域經濟社會發(fā)展、水資源條件、煤炭資源和礦井分布等情況出發(fā)，將礦井水納入區(qū)域水資源綜合規(guī)劃，堅持對礦井水全面規(guī)劃、合理開發(fā)、統(tǒng)籌兼顧、高效利用的方針，以市場需求為導向，以企業(yè)為主體，加強和引導技術創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，統(tǒng)一規(guī)劃，分期實施，實現礦井疏干水優(yōu)化配置，推動礦井水的產業(yè)化發(fā)展，提高礦井水的綜合利用率，將緩解區(qū)域水資源短缺的形勢，有利于保護生態(tài)環(huán)境，促進區(qū)域經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

作者：王張斌 單位：陜西水環(huán)境工程勘測設計研究院