文/劉存玉

冀中能源峰峰集團(tuán)梧桐莊礦井田處于相對(duì)封閉滯流的水文地質(zhì)單元，水害成為制約礦井安全生產(chǎn)、高產(chǎn)高效的主要因素。

一、礦井水的控制

1.采用綜合探測(cè)手段，查明礦井水文地質(zhì)條件

（1）探明區(qū)內(nèi)落差5m以上的斷層要素，控制斷層落差、產(chǎn)狀及其在走向和傾向上的變化；查明區(qū)內(nèi)的陷落柱發(fā)育情況、煤層底板的起伏形態(tài)及褶曲構(gòu)造的發(fā)育形態(tài)、奧灰頂面起伏形態(tài)及埋深；同時(shí)，進(jìn)行采區(qū)綜合水文物探工作，確定斷層、陷落柱的含（導(dǎo)）水性及含（導(dǎo)）水深度和范圍；查明區(qū)內(nèi)大煤以下各主要含水層至大煤的導(dǎo)水裂隙、通道發(fā)育范圍。

（2）重點(diǎn)采區(qū)的三維地震資料進(jìn)行精細(xì)解釋?zhuān)瑢?duì)危害性較大的陷落柱及常規(guī)解釋難以反映出來(lái)的小構(gòu)造及裂隙發(fā)育帶進(jìn)一步精確解釋。

（3）在巷道掘進(jìn)過(guò)程中采用物探加鉆探的方法探查導(dǎo)水構(gòu)造。

（4）工作面回采前的底板綜合探測(cè)。

（5）利用井下含水層水溫隨深度增加而升高的特點(diǎn)，加大對(duì)采掘工作面生產(chǎn)過(guò)程中出水水溫的日常監(jiān)測(cè)，可迅速直觀地判別出水水源。

2.堵源截流，改善礦井水文地質(zhì)環(huán)境

梧桐莊礦1＃導(dǎo)水陷落柱封堵工程井下施工6個(gè)鉆孔，注入水泥1000噸；地面施工1個(gè)注漿主孔及6個(gè)分支孔（1789.17m），共注漿20977.6t，通過(guò)對(duì)該陷落柱的注漿封堵，將北翼總回風(fēng)巷2.2m3/min的出水徹底封堵，并使礦井涌水量由 17.5m3/min減少至 12.5m3/min；3＃陷落柱地面注漿封堵工程地面施工4個(gè)注漿主孔、6個(gè)分支孔及一個(gè)檢查孔 （4742.97m），共注漿59731t，通過(guò)對(duì)該陷落柱的注漿封堵，使礦井涌水量由12.5m3/min減少至7.5m3/min，同時(shí)極大地改善了礦井的水文地質(zhì)條件，對(duì)工作面的安全開(kāi)采提供了強(qiáng)有力的保障。

3.工作面底板預(yù)注漿加固改造和局部疏放水

從第二個(gè)工作面開(kāi)始，在工作面回采前采用底板預(yù)注漿加固改造和局部疏放水的方法進(jìn)行工作面綜合防治水工作。通過(guò)不斷探索總結(jié)，對(duì)斷層附近重點(diǎn)加固，將加固目的層延深到山伏青灰?guī)r含水層，甚至大青灰?guī)r含水層。注漿后的效果達(dá)到了將裂隙充填密實(shí)，使強(qiáng)含水層段變?yōu)槿鹾畬佣危踔翞楦羲畬佣蔚哪康?。再結(jié)合工作面附近小范圍的局部疏放水，從而避免工作面回采期間的底板突水。

二、礦井水處理

1.井下澄清系統(tǒng)處理

梧桐莊礦礦井水屬于典型的高礦化度礦井水，礦井水在流經(jīng)采煤工作面和巷道時(shí)，會(huì)帶入大量煤粉和巖粉等懸浮顆粒，致使礦井水懸浮物顆粒SS含量達(dá)到180mg/L。經(jīng)過(guò)井下澄清系統(tǒng)的除沙、絮凝、沉淀等流程可去除大量的懸浮物。

（1）混凝劑選擇聚合氯化鋁PAC，并且確定PAC最佳投加量為30mg/L。

（2）助凝劑PAM加藥量的確定：絮凝劑PAM的最佳投加量為2.0mg/L。

2.地面石英沙過(guò)濾處理

礦井水經(jīng)井下澄清系統(tǒng)處理后由井下提升系統(tǒng)送至地面無(wú)閥多介質(zhì)過(guò)濾系統(tǒng)，其產(chǎn)水再經(jīng)二氧化氯消毒。

濾料采用石英沙均質(zhì)濾料，濾層厚度1.2m，反沖洗系統(tǒng)采用長(zhǎng)柄濾頭配水配氣系統(tǒng)。濾池運(yùn)行由PLC自動(dòng)控制，在過(guò)濾過(guò)程中根據(jù)濾池內(nèi)的水位變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)濾池出水管上的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟度，當(dāng)濾池過(guò)濾時(shí)間或水頭損失達(dá)到設(shè)定值時(shí)，濾池自動(dòng)進(jìn)行反沖洗，濾池反沖洗排水排入調(diào)節(jié)池。

三、礦井水的利用

煤礦礦井水處理后的水供給井下消防降塵灑水、工作面底板預(yù)注漿加固用水、地面矸石山灑水等，節(jié)約了水資源。每年可減少排放懸浮物，減輕了對(duì)地表水環(huán)境的污染，減少了水體中污染物總量，環(huán)境效益良好。

礦井水凈化處理后作為生產(chǎn)用水可以減少地下深井水的開(kāi)采量，節(jié)約地下水資源，保護(hù)礦區(qū)地下水和地表水的自然平衡；可以解決過(guò)度開(kāi)采地下深井水帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，可促進(jìn)工農(nóng)關(guān)系，也有利于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展；可以解決礦區(qū)用水和水資源的矛盾，保證正常生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)，提高綜合效益，促進(jìn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

四、礦井水的回灌

1.地下水回灌技術(shù)方法

采用管井注入法?；毓嗄康膶訛閵W陶系中統(tǒng)馬家溝灰?guī)r，奧陶系以上地層全部用套管止水封閉，奧陶系用祼孔有利于回灌和節(jié)省費(fèi)用。

利用地面標(biāo)高與奧灰含水層水位標(biāo)高差（100m），將經(jīng)過(guò)凈化和消毒的礦井水回灌至奧灰含水層中儲(chǔ)存起來(lái)。

2.回灌工程可行性分析

（1）水文地質(zhì)條件的可行性

梧桐莊礦礦井地下水屬于相對(duì)獨(dú)立的深循環(huán)水文地質(zhì)單元，側(cè)向邊界水量交換很少；區(qū)域性水文地質(zhì)條件特征屬于排泄滯緩區(qū)，具備回灌、存貯高礦化度水的基本地質(zhì)構(gòu)造條件。梧桐莊礦礦井水回灌目的層為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r，該含水層厚度大，介質(zhì)巖性滲透系數(shù)高，透水能力強(qiáng)，比較適合地下水人工補(bǔ)給。

（2）回灌水處理水質(zhì)的可行性

礦井水經(jīng)混凝反應(yīng)、斜板沉淀、石英沙過(guò)濾后，出水中再加投二氧化氯消毒后可有效殺滅微生物，防止微生物大量繁殖堵塞回灌井，滿(mǎn)足地下水回灌水質(zhì)要求。

（3）回灌工程方案的可行性

回灌量可行性分析。從模型預(yù)測(cè)結(jié)果看，以450m3/h回灌8～10年，奧灰水的流場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生顯著變化，礦井排水67%來(lái)自?shī)W灰水情況下，邊界水位上升幅度0.3m～1.2m之間；礦井排水80%來(lái)自?shī)W灰水情況下，邊界水位上升0.2～0.75m，完全不會(huì)改變井田奧灰水與井田周邊奧陶系地下水的補(bǔ)給關(guān)系，井田水動(dòng)力條件不會(huì)產(chǎn)生明顯的變化。

回灌方式可行性分析。現(xiàn)場(chǎng)表明，礦井水回灌奧陶系中統(tǒng)馬家溝灰?guī)r含水層試驗(yàn)比較成功，表明礦井水回灌工程方案具有可行性。

間斷回灌與不定時(shí)回?fù)P回灌試驗(yàn)。回灌過(guò)程中，各種沉積物質(zhì)使井下逐漸堵塞，為了清除堵塞含水層和回灌井的雜質(zhì)，在進(jìn)行回灌時(shí)必須進(jìn)行回?fù)P。

五、生態(tài)環(huán)境保護(hù)

從建立防治水工作程序入手，系統(tǒng)研究礦井水害防治與水資源利用一體化的保水開(kāi)采模式，有效控制了井下出水并對(duì)原出水點(diǎn)進(jìn)行了有效封堵，以保護(hù)礦區(qū)重要的地表和地下水資源，為礦區(qū)及附近城鄉(xiāng)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

將煤礦礦井水處理后作為煤礦工業(yè)用水，不僅解決了礦區(qū)缺水問(wèn)題，而且充分利用了礦井水資源，節(jié)省了地下水資源，具有明顯的環(huán)境效益。

高礦化度礦井水進(jìn)行處理回灌之后，既回補(bǔ)了礦區(qū)地下水，控制了地面沉降，也不會(huì)造成對(duì)地下水的污染，確保了煤礦的綠色開(kāi)采，實(shí)現(xiàn)了煤礦污水的零排放，保護(hù)了礦區(qū)周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

六、結(jié)論

通過(guò)圍繞地下水控制、處理、利用、回灌與生態(tài)環(huán)保五位一體優(yōu)化結(jié)合綜合技術(shù)研究成果而實(shí)施的一系列系統(tǒng)工程，徹底把梧桐莊礦由治水轉(zhuǎn)變?yōu)榉浪?；由地下水資源流失與突水事故轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｋ_(kāi)采。實(shí)現(xiàn)“零排放”，真正達(dá)到環(huán)保綠色開(kāi)采的目標(biāo)；徹底把梧桐莊礦由水害嚴(yán)重、排放污染轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｋ_(kāi)采、生態(tài)環(huán)保，使礦山變成了綠色礦山、和諧礦山，保證了礦井的可持續(xù)發(fā)展。