我國水資源分布很不均衡，許多地區(qū)地表水與地下水資源嚴重不足，在全國600多座城市中有400多個城市存在不同程度的缺水，其中110多座城市嚴重缺水。隨著人口的不斷增加，水資源越來越少，人均水資源占有量及可供水水量還將呈下降趨勢。全國國有重點煤礦區(qū)有70%面臨缺水，其中40%屬于嚴重缺水，在我國北方礦區(qū)缺水問題尤為突出。

礦井水綜合利用是落實科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型煤炭礦區(qū)的重要組成部分。目前煤炭開采疏排大量的地下水，礦井排水經(jīng)處理后作為礦區(qū)生活用水和生產(chǎn)用水來源。礦井水綜合利用是國家支持鼓勵發(fā)展的資源環(huán)保型綜合利用項目，國務(wù)院發(fā)布關(guān)于全面落實《節(jié)能減排綜合性工作方案》的通知，在實施水資源節(jié)約利用方面，強調(diào)要加快重點行業(yè)節(jié)水改造及礦井水利用重點項目的實施。《煤炭工業(yè)十二五規(guī)劃》提出礦井水綜合利用率要達到75%以上，預(yù)計2015年全國14個大型煤炭基地礦井水產(chǎn)生量將高達70.92億m3，可以解決兩個北京市的用水問題(2010年北京市用水總量35.7億m3)。因此，礦井水綜合利用不僅是保護礦區(qū)自然環(huán)境及節(jié)約地下水資源的重要內(nèi)容之一，而且可以有效地解決礦區(qū)水資源的匱乏問題，具有明顯的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

1、礦井水水質(zhì)特點

礦井開采過程中，從各種來源流入礦井的水，或流經(jīng)礦井排水系統(tǒng)的水稱為礦井水。礦井水質(zhì)狀況與開采品種、類型、方式以及所在地理位置有關(guān)，礦井水受開拓及采煤影響，含有大量煤粉、巖石粉塵等懸浮物雜質(zhì)和微生物，顏色呈灰黑色;開采高硫煤層的礦井水，由于硫鐵礦等含硫化合物的氧化作用致使水質(zhì)呈現(xiàn)酸性，并含有大量的鐵和重金屬離子等污染物;此外，有些礦井水含有相當高的鹽，有的甚至含氟和放射性物質(zhì)等污染物[2]。

一般來說礦井水主要污染物為懸浮物(SS)、pH、COD、石油類，少數(shù)地區(qū)礦井水中還有部分有毒有害元素，如東北、華北北部、淮南、貴州等礦區(qū)礦井水中還含有汞、鎘、鉻、鉛、鋅等重金屬，砷、氟以及放射性物質(zhì)等。

2、礦井水處理及綜合利用途徑分析

礦井水處理工藝因礦井水水質(zhì)不同而各異，但是基本都需要進行混凝沉淀處理，其目的是去除礦井水中的懸浮物以及COD等。其它處理環(huán)節(jié)如中和沉淀處理、反滲透過濾等深度處理與礦井水綜合利用方向有很大關(guān)系。

結(jié)合目前煤礦常見的礦井水綜合利用方式以及國內(nèi)有關(guān)礦井水綜合利用的研究，筆者總結(jié)了礦井水的綜合利用途徑，具體如下：

2.1、煤礦自身生產(chǎn)生活用水

礦井水經(jīng)處理后第一綜合利用途徑即作為煤礦自身的生產(chǎn)生活用水，如井下消防灑水、黃泥灌漿用水、煤炭及矸石儲存運輸環(huán)節(jié)噴霧抑塵灑水、地面沖洗水，煤炭加工環(huán)節(jié)用水(如選煤廠洗選補充水)等，目前國內(nèi)大中型煤礦基本已經(jīng)做到了將礦井水處理后作為生產(chǎn)用水的水平，但是僅有少數(shù)礦井將處理后的礦井水作為生活用水。

以江蘇大屯礦區(qū)為例，礦區(qū)位于江蘇省沛縣境內(nèi)，總面積約245km2，建有4個煤礦、4座洗煤廠和1座電廠(含矸石電廠)。采煤產(chǎn)生的礦井水中不僅含有以煤屑為主的懸浮物，而且溶解性總固體、總硬度、硫酸鹽含量也比較高，屬于典型的懸浮物含量高的高礦化度礦井水，這類礦井水必須經(jīng)過凈化處理才能達到對水質(zhì)要求不高的工業(yè)用水水質(zhì)要求。凈化處理后的礦井水必須經(jīng)過深度處理才能達到洗浴用水或鍋爐用水水質(zhì)的要求。大屯礦區(qū)孔莊、徐莊、姚橋、龍東煤礦礦井水經(jīng)過混凝沉淀絮凝處理后回用于礦區(qū)選煤廠生產(chǎn)用水、廠區(qū)沖洗、防塵及井下注漿等用水要求不高的生產(chǎn)用水。由于礦井涌水量較大，礦井水僅自身生產(chǎn)無法全部利用，大屯礦區(qū)4個礦井又對礦井水進行深度處理，處理工藝采用活性炭過濾、精密過濾、保安過濾、反滲透等處理工序，處理后其水質(zhì)達到飲用水水質(zhì)標準，進一步將其作為礦井鍋爐房補充用水、食堂和洗浴用水，做到了礦井水全部綜合利用。

2.2、煤炭下游項目用水

當煤礦自身無法全部回用全部礦井水時，可以考慮將礦井水深度處理后作為下游項目生產(chǎn)生活用水，下游項目包括坑口電廠，矸石電廠，蘭炭項目，煤制石油、天然氣、甲醇烯烴等煤化工項目。寧夏***礦區(qū)****煤礦(8.0Mt/a)、***煤礦(8.0Mt/a)以及附近的***矸石電廠(一期2×330MW)根據(jù)所處區(qū)域水資源匱乏及地下水水質(zhì)較差(高礦化度)的特點，結(jié)合自身用水特征，采取分質(zhì)供水，實現(xiàn)了礦井水的全部綜合利用。***煤礦副井工業(yè)場地和***矸石電廠距離***煤礦主工業(yè)場地約4.0km和0.5km，****煤礦經(jīng)過簡單預(yù)處理后全部通過管道進入***礦井水處理站，***煤礦井下水處理站規(guī)模34000m3/d(***礦15168m3/d，***礦18380m3/d，兩礦共計33548m3/d)，采用混凝沉淀工藝處理后，供***礦、***礦井下消防灑水、黃泥灌漿和選煤廠補充用水，道路灑水等，富余礦井水經(jīng)過過濾反滲透等深度處理后供給***矸石電廠作為生產(chǎn)用水使用，反滲透產(chǎn)生的濃鹽水進入生態(tài)湖作為景觀用水，真正實現(xiàn)了礦井水資源化多途徑的綜合利用。

2.3、煤礦生態(tài)恢復(fù)用水

當煤礦自身無法全部回用全部礦井水而周圍有沒有下游項目用水需求時，可以考慮將礦井水深度處理達到農(nóng)灌標準后作為生態(tài)恢復(fù)用水以及農(nóng)業(yè)灌溉用水。

神東礦區(qū)***煤礦(21.0Mt/a)采取一礦兩井的管理模式，***井礦井正常涌水量約8400m3/d，最大涌水量約9600m3/d，進入****礦井水處理站采用混凝沉淀過濾工藝(處理規(guī)模12000m3/d)處理后約7952.6 m3/d回用于井下消防灑水、綠化、電廠、洗煤補充水，灌溉季節(jié)剩余約447.4 m3/d用于場地綠化及周邊生態(tài)恢復(fù)用水，非灌溉季節(jié)進入烏蘭木倫河橡膠壩內(nèi)作為景觀用水;***井礦井正常涌水量約6240m3/d，最大涌水量約7200 m3/d，進入活雞兔礦井水處理站采用氣浮混凝沉淀法(處理規(guī)模7200m3/d)，處理后2775m3/d回用于井下消防灑水，灌溉季節(jié)剩余約3465m3/d用于場地綠化及周邊生態(tài)恢復(fù)用水，非灌溉季節(jié)進入烏蘭木倫河橡膠壩作為景觀用水。根據(jù)現(xiàn)場勘查周邊礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)良好，建成了神府東勝礦區(qū)采空沉陷區(qū)沙棘生態(tài)修復(fù)示范基地，得到了國內(nèi)外專家的一致好評。

2.4、地下水回灌

礦井水地下水回灌可以降低采礦對地下水水資源量的影響，同時也可以減輕地表沉陷對地表的影響程度。礦井水地下水回灌目前處于技術(shù)研究階段，地下水回灌方法主要取決于回灌目的及回灌目標層的水文地質(zhì)條件，回灌井淤堵(塞或積)是地下水人工回灌要解決的主要問題，主要內(nèi)容包括淤層的形成過程、補給效率及控制措施等。高礦化度礦井水深層地下水回灌工程目前在國際上鮮有報道。

河北邯鄲峰峰礦區(qū)梧桐莊煤礦礦井水具有Ca2+、Mg2+離子含量較高的高礦化度特征和煤粉為主的高懸浮物特征,礦化度達5000mg/L、總硬度達2000mg/L、懸浮物含量1800mg/L，屬典型的“三高”(高礦化度、高硬度和高懸浮物)廢水。河北峰峰集團梧桐莊礦實施了“高礦化度礦井水處理回灌工程”，該項工程是梧桐莊礦與中國地質(zhì)科學(xué)院環(huán)境工程技術(shù)設(shè)計研究院聯(lián)合進行研究的，在全國同行業(yè)中屬于首例，在實現(xiàn)礦井水零排放，降低環(huán)境污染，有效保護地下水資源，提高礦區(qū)居民生活質(zhì)量等方面具有重大意義[5]。

2.5、其它用水

除上述回用途徑外，距離城市、工業(yè)園區(qū)較近的礦區(qū)還可將礦井水處理后作為城市、工業(yè)園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)用水、道路灑水、綠化用水等。

3、提高礦井水綜合利用效果的探討

(1)清污分流技術(shù)。有些礦區(qū)將井下未被污染的潔凈礦井水與其他受污染的含懸浮物較多的礦井水分開，單獨排至地面，直接用于生產(chǎn)和生活飲用水。如神東礦區(qū)烏蘭木倫礦地面強排孔工程：井下(清)水由地面強排孔排入地面凈水廠的供水管道，經(jīng)凈水廠凈化處理后進入供水管網(wǎng)，供水能力達到4000 m3/d;再如大柳塔井下凈水工程:它充分利用井下采空區(qū)的蓄水能力，將所蓄清水在井下經(jīng)過澄清、過濾、消毒處理后，供入礦區(qū)自來水主管網(wǎng)，設(shè)計處理能力達10000m3/d，緩解了礦區(qū)用水緊張的局面[6]。

(2)利用礦井水所含熱能供熱。如唐山礦礦井每小時排水約1218m3，水溫20℃至23℃，其中老風井泵房排水528m3/h，水溫23℃，9道巷泵房130m3/h，20℃;11道巷560m3/h，水溫21℃，利用水源熱泵空調(diào)機組可以提取10℃至13℃的溫差所產(chǎn)生的熱量作為職工洗浴水的熱源，經(jīng)計算每小時余熱資源量為：Q=1218×1.163×(18-8)×1.2=16998kW，有較大的余熱利用價值[7]。

(3)礦區(qū)統(tǒng)籌規(guī)劃，將礦區(qū)各煤礦富余礦井水集中收集后用于非煤項目生產(chǎn)生活用水。如寧東煤炭基地鴛鴦湖礦區(qū)專門編制了礦區(qū)礦井水綜合利用規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，如將紅柳煤礦礦井水經(jīng)過深度處理后作為寧東矸石電廠生產(chǎn)用水，隨著煤制石油、甲醇、烯烴等煤化工項目的上馬，礦井水還可以作為煤化工項目的生產(chǎn)用水，做到礦井水的全部綜合利用。此外，對于嚴重缺水礦區(qū)，還可以將經(jīng)過處理后的礦井水進一步采取過濾消毒等深度處理，達到飲用水水質(zhì)標準后作為礦區(qū)內(nèi)村莊供水水源。

(4)加強管理，確保礦井水處理及綜合利用落到實處。可以在煤礦井下水主排水管出口處以及各井下水用水單元處安裝水資源計量裝置，實時監(jiān)控井下水去向，確保礦井水資源全部綜合利用，防止偷排。

(5)加強礦區(qū)礦井水管網(wǎng)建設(shè)，將一些井下涌水量大而自身無法全部利用的礦區(qū)礦井水收集后建立供水工程，為礦區(qū)外缺水單位提供生產(chǎn)生活用水。

(6)積極開展礦井水綜合利用科技攻關(guān)，結(jié)合部分地區(qū)礦井水礦化度高、鐵錳及硫酸鹽含量高的特點進一步優(yōu)化礦井水處理工藝。

4、結(jié)論

礦井水是一種寶貴的資源，實施礦井水資源和綜合利用，對保護環(huán)境和節(jié)約水資源具有重要的意義，也是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然要求。礦井水在經(jīng)過處理達到相應(yīng)水質(zhì)標準后后可回用于煤礦自身生產(chǎn)生活用水、煤礦下游企業(yè)生產(chǎn)生活用水、礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)用水及農(nóng)業(yè)灌溉用水等方面，使其發(fā)揮顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。通過清污分流技術(shù)，礦井水熱能利用，礦區(qū)統(tǒng)籌規(guī)劃 管理，加強礦區(qū)礦井水管網(wǎng)建設(shè)，積極開展礦井水綜合利用科技攻關(guān)等工作的開展，進一步提高和拓寬了礦井水綜合利用的效率和途徑，促進了礦區(qū)科學(xué)和諧發(fā)展。