李經(jīng)偉，張文麗

（內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特　010020）

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露天煤礦用水合理性與節(jié)水潛力分析

李經(jīng)偉，張文麗

（內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特010020）

摘 要：以伊金霍洛旗已建煤礦為例，對(duì)現(xiàn)狀用水方案、用水工藝及措施進(jìn)行合理性分析，對(duì)存在節(jié)水潛力的用水環(huán)節(jié)進(jìn)行用水量核定和用水水平分析，提出核定后的用水方案。

關(guān)鍵詞：露天煤礦；用水合理性；節(jié)水潛力

建設(shè)項(xiàng)目用水合理性與節(jié)水潛力分析是建設(shè)項(xiàng)目水資源論證的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其對(duì)于指導(dǎo)建設(shè)項(xiàng)目用水工藝與用水量的合理化、規(guī)范化具有重要意義。以伊金霍洛旗已建露天煤礦為例，對(duì)露天煤礦現(xiàn)狀用水中存在的不合理之處與節(jié)水潛力進(jìn)行分析，提出合理用水量，這對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤礦存在的不合理用水之處、挖掘其節(jié)水潛力具有可操作性實(shí)際意義。

1　煤礦概況

伊金霍洛旗露天煤礦位于鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)，始建于1995年，于1996年正式投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.3 Mt/a。為最大限度地回采有限資源，2010年對(duì)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，并于2012年4月達(dá)產(chǎn)。目前，露天礦開(kāi)采順利，產(chǎn)量穩(wěn)定，實(shí)際生產(chǎn)能力60萬(wàn)t/a。

煤層的開(kāi)采都以頂板剝離露煤方式由頂向底采煤，傾斜分層。煤礦生產(chǎn)水源為煤礦礦坑疏干水，生活用水由礦區(qū)現(xiàn)有生活水源井供給。

2　煤礦現(xiàn)狀用水情況

2.1現(xiàn)狀用水系統(tǒng)

（1）生產(chǎn)用水系統(tǒng)。本項(xiàng)目采用露天開(kāi)采方式，煤礦現(xiàn)狀的生產(chǎn)用水主要包括汽車(chē)沖洗用水、道路灑水、儲(chǔ)煤場(chǎng)灑水、地面綠化灑水等。

（2）生活用水系統(tǒng)。生活用水系統(tǒng)主要用于職工的日常生活用水，包括生活飲用水、食堂用水、洗衣用水、浴室用水、采暖鍋爐補(bǔ)水等。

（3）消防用水系統(tǒng)。露天礦工業(yè)場(chǎng)地室外消防用水量以20 L/s計(jì)，室內(nèi)消防用水量以10 L/s計(jì)，同一時(shí)間火災(zāi)的次數(shù)為1次，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3 h。

2.2現(xiàn)狀用水水量

露天煤礦現(xiàn)狀正常生產(chǎn)時(shí)合計(jì)需要新水量143.5 m3/d，年用新水量4.97萬(wàn)m3。其中，生活新水用水量67 m3/d，每年365 d，年耗水量2.45萬(wàn)m3；生產(chǎn)新水用水量76.5 m3/d，每年330 d，年耗水量2.52 萬(wàn)m3。

2.3現(xiàn)狀用水水平分析

（1）煤礦現(xiàn)狀用水指標(biāo)計(jì)算。煤礦現(xiàn)狀用水指標(biāo)計(jì)算成果，見(jiàn)表3。

（2）煤礦現(xiàn)狀用水水平分析。對(duì)煤礦實(shí)際用水情況進(jìn)行用水指標(biāo)計(jì)算可知：煤礦新水利用率為100%，新水全部利用，水資源的利用效率高。

煤礦單位產(chǎn)品新水量為0.08 m3/t，符合《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)》（DB15/T385-2009）中露天煤礦原煤開(kāi)采用水定額0.3 m3/t的標(biāo)準(zhǔn)。煤礦單位產(chǎn)值新水量為2.3 m3/萬(wàn)元，低于全國(guó)單位產(chǎn)值新水量120 m3/萬(wàn)元的規(guī)劃指標(biāo)。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)水利廳落實(shí)確立“三條紅線(xiàn)”、實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度要求，結(jié)合鄂爾多斯市、伊金霍洛旗用水效率控制指標(biāo)內(nèi)容，鄂爾多斯市2012年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量控制指標(biāo)為34 m3，伊金霍洛旗2012年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量控制指標(biāo)為28 m3，本項(xiàng)目用水符合鄂爾多斯市和伊金霍洛旗用水效率控制指標(biāo)。

本項(xiàng)目職工人均生活用水量323.5 L/d，與《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)》（DB15/T385-2009）中的生活用水定額比較，高于定額標(biāo)準(zhǔn)。

3　煤礦用水合理性評(píng)價(jià)與節(jié)水潛力分析

3.1現(xiàn)狀用水工藝設(shè)備的先進(jìn)性分析

2010年礦井生產(chǎn)系統(tǒng)改造后，煤礦對(duì)用水工藝設(shè)備進(jìn)行了更新改造，新增了生活水凈化設(shè)備，更新了水源井水泵、采暖鍋爐。坑內(nèi)排水處理車(chē)間和生活污水處理站利用原有的處理車(chē)間并對(duì)處理設(shè)備進(jìn)行了更新改造。

煤礦生活水水質(zhì)氟超標(biāo)，新增的生活水凈化設(shè)備采用反滲透處理工藝，處理后的生活水水質(zhì)達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）。

工業(yè)場(chǎng)地現(xiàn)有熱水鍋爐DZL0.7-0.7/95/70-AⅡ1臺(tái)用于采暖，蒸汽鍋爐DZL2-0.7-AⅡ1臺(tái)用于加熱熱水。采暖期同時(shí)運(yùn)行，采暖鍋爐用于滿(mǎn)足工業(yè)場(chǎng)地用熱負(fù)荷，蒸汽鍋爐用于供給浴室用熱水。非采暖期1臺(tái)蒸汽鍋爐單獨(dú)運(yùn)行，用于供給浴室用熱水。鍋爐補(bǔ)水符合定額標(biāo)準(zhǔn)，用水工藝設(shè)備先進(jìn)。

更新改造后的坑內(nèi)排水處理車(chē)間采用旋流沉砂池→絮凝劑加藥→高效澄清池→無(wú)閥濾池→消毒處理工藝，處理后的水質(zhì)可以達(dá)到《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50197-2005）中防塵灑水水質(zhì)要求，也符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）中汽車(chē)沖洗用水水質(zhì)要求。礦井水處理設(shè)備處理效率高，處理?yè)p失小，工藝設(shè)備先進(jìn)。

更新改造后的生產(chǎn)、生活污水處理站采用生產(chǎn)、生活污水→調(diào)節(jié)池→中水處理設(shè)備→回用水池→復(fù)用泵→采場(chǎng)灑水處理工藝，處理后的水質(zhì)可以達(dá)到《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50197-2005）中防塵灑水水質(zhì)要求。生產(chǎn)、生活污水處理站處理效率高，處理?yè)p失小，工藝設(shè)備先進(jìn)。

3.2現(xiàn)狀用水合理性分析與節(jié)水潛力分析

根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)》（DB15/T385-2009），露天煤礦開(kāi)采原煤用水定額標(biāo)準(zhǔn)為0.3 m3/t，本項(xiàng)目現(xiàn)狀用水符合該定額標(biāo)準(zhǔn)。但個(gè)別用水環(huán)節(jié)仍存在用水不合理現(xiàn)象，各用水環(huán)節(jié)的節(jié)水潛力分析如下。

（1）生活用水。本項(xiàng)目職工人均生活用水量為323.5 L/d（除去鍋爐補(bǔ)水），與同行業(yè)比較用水量較高，生活用水系統(tǒng)各項(xiàng)用水需要核定。

本項(xiàng)目位于缺水地區(qū)，用水定額應(yīng)取定額下限值。經(jīng)計(jì)算現(xiàn)狀用水定額，生活飲用水、食堂用水和洗浴用水均不符合《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50197-2005）中的用水定額標(biāo)準(zhǔn)，需要核定。本項(xiàng)目現(xiàn)狀全礦定員136人，生活飲用水、食堂用水按照現(xiàn)狀全礦定員人數(shù)核定用水量。洗衣用水符合《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50197-2005）中的用水定額標(biāo)準(zhǔn)。

本項(xiàng)目鍋爐主要為廠(chǎng)區(qū)供暖，根據(jù)采暖負(fù)荷，項(xiàng)目區(qū)采暖鍋爐1臺(tái)，在采暖期運(yùn)行。根據(jù)《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50197-2005）采暖熱水鍋爐補(bǔ)水量為采暖系統(tǒng)循環(huán)水量的2%～4%，核算鍋爐補(bǔ)水量占采暖系統(tǒng)循環(huán)水量的3.2%，冬季鍋爐補(bǔ)水符合定額。

根據(jù)現(xiàn)狀全礦生活用水情況，分析各項(xiàng)生活用水指標(biāo)的合理性，見(jiàn)表1。

表1　煤礦現(xiàn)狀生活用水系統(tǒng)各項(xiàng)用水指標(biāo)合理性分析

（2）本項(xiàng)目廠(chǎng)區(qū)綠化面積為0.67萬(wàn)m2，綠化用水定額為4.5 L/（m2·d），高于《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006）澆灑綠地用水1.0～3.0 L/（m2·d）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，存在節(jié)水潛力。

（3）根據(jù)礦區(qū)用水情況，本工程道路噴灑面積為0.95萬(wàn)m2，計(jì)算道路澆灑用水定額為3.7 L/（m2·d），符合《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50197-2005）道路灑水1.5～2.0 L/（m2·次）、1 d 2次的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。但考慮礦區(qū)所在區(qū)域?qū)儆谌彼貐^(qū)，應(yīng)按照定額低值核定該項(xiàng)用水，存在節(jié)水潛力。

（4）本項(xiàng)目?jī)?chǔ)煤場(chǎng)、排土場(chǎng)灑水面積為1.13萬(wàn)m2，每日灑2次，每次灑水量為2.2 L/m2，用水量偏大，需核減，存在節(jié)水潛力。

（5）礦區(qū)自營(yíng)運(yùn)輸和灑水車(chē)輛1 d沖洗的車(chē)輛為10輛，煤礦現(xiàn)狀每輛車(chē)的沖洗用水量為1 000 L，符合《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50197-2005）車(chē)輛沖洗用水1 000～2 000 L/輛的用水定額標(biāo)準(zhǔn)，用水合理。

煤礦現(xiàn)狀生產(chǎn)用水系統(tǒng)各項(xiàng)用水指標(biāo)合理性分析，見(jiàn)表2。

表2　煤礦現(xiàn)狀生產(chǎn)用水系統(tǒng)各項(xiàng)用水指標(biāo)合理性分析

4　煤礦合理取用水量的核定

4.1合理取用水量的核定

根據(jù)以上用水系統(tǒng)分析結(jié)果，核定后的用水量為：本項(xiàng)目正常生產(chǎn)時(shí)全廠(chǎng)年新水用水量為3.56萬(wàn)m3，其中生產(chǎn)新水用水量為1.84萬(wàn)m3、生活新水用水量為1.72萬(wàn)m3。核定前后本項(xiàng)目生產(chǎn)、生活用水指標(biāo)計(jì)算結(jié)果匯總于表3。

表3　核定前后本項(xiàng)目的生產(chǎn)、生活用水量指標(biāo)計(jì)算成果

4.2核定后的煤礦用水水平分析

核定后，露天煤礦新水利用率為100%，新水全部利用，水資源的利用效率高；煤礦單位產(chǎn)品新水量為0.06 m3/t，符合《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)》（DB15/T385-2009）中露天煤礦原煤開(kāi)采用水定額0.3 m3/t的標(biāo)準(zhǔn)；煤礦單位產(chǎn)值新水量為1.6 m3/萬(wàn)元，低于全國(guó)單位產(chǎn)值新水量120 m3/萬(wàn)元的規(guī)劃指標(biāo)，根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)水利廳落實(shí)確立“三條紅線(xiàn)”、實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度要求，結(jié)合鄂爾多斯市、伊金霍洛旗用水效率控制指標(biāo)內(nèi)容，鄂爾多斯市2012年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量控制指標(biāo)為34 m3，伊金霍洛旗2012年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量控制指標(biāo)為28 m3，本項(xiàng)目用水符合鄂爾多斯市和伊金霍洛旗用水效率控制指標(biāo)；煤礦職工人均生活用水量263.1 L/d，符合《內(nèi)蒙古自治區(qū)行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)》（DB15/T385-2009）中的生活用水定額標(biāo)準(zhǔn)。

5　節(jié)水措施與管理

針對(duì)露天煤礦現(xiàn)狀用水存在的問(wèn)題，提出以下節(jié)水措施和管理建議。

（1）在主要用水環(huán)節(jié)及時(shí)更新用水裝置和水量計(jì)量裝置，對(duì)于生活用水和生產(chǎn)灑水中損壞的用水裝置和水量計(jì)量裝置及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)維修，避免跑冒滴漏造成的水量損失。

（2）對(duì)于各用水環(huán)節(jié)加強(qiáng)監(jiān)管，尤其對(duì)于存在節(jié)水潛力的用水環(huán)節(jié)，通過(guò)建立健全各項(xiàng)用水管理制度，加強(qiáng)廠(chǎng)區(qū)水務(wù)管理；加強(qiáng)職工教育培訓(xùn)，提高節(jié)水意識(shí)等措施，以提高用水效率，減少用水量。

（3）對(duì)集水坑、回用水池等蓄水裝置，定期檢查防滲處理情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（4）建議本項(xiàng)目進(jìn)行水平衡測(cè)試，并定期進(jìn)行取水、退水水量與水質(zhì)監(jiān)測(cè)，以便于合理取用水和用水管理。

中圖分類(lèi)號(hào)：TV213.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-7328（2016）01-0009-03

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.01.003

收稿日期：2015—11—25

作者簡(jiǎn)介：李經(jīng)偉（1983—），男，工程師，主要從事水資源論證、評(píng)價(jià)和水利工程設(shè)計(jì)工作。