摘要:本文主要分析煤矿在绿色开采过程中矿井水资源化及综合利用的现状和问题,并提出建议。首先,本文探讨煤矿绿色开采与矿井水资源的环境影响,强调矿井水资源化的重要性;然后对矿井水资源化综合利用的技术途径进行分析,包括提水、回用、处理以及排放。通过实现水K资源的综合管理和利用,可以有效减轻水资源紧缺压力，提高生态环境质量。为此,建议加强对矿井水资源化利用技术的研发投入，切实推动政策弓导和支持,以实现绿色开采、水资源保护与可持续发展的目标。

关键词:煤矿开采;绿色开采;矿井水;综合利用

中图分类号:X752   文献标识码:B   文章编号:1008-0155(2024)12-0004-03

随着全球对环境保护和资源循环利用日益重视，绿色矿山建设成为当代矿业发展的迫切需求。煤矿作为全球重要的能源供应基地，实现绿色开采对生态环境和可持续发展具有重大意义。矿井水是煤矿开采过程中的主要环境问题之一，如何降低矿井水对自然水资源的影响和提高矿井水资源化及综合利用程度成为关注焦点。本研究旨在揭示煤矿绿色开采中矿井水资源化及综合利用的现状、挑战和发展建议，以期优化矿井水管理，实现绿色矿山建设和水资源可持续利用。

1  矿井水资源化及综合利用的意义

1.1  降低开采成本

矿井水资源化及综合利用在煤矿绿色开采过程中具有重大经济意义。矿井水处理和利用可以提高矿山开采效率，减少资源浪费，从而降低开采成本。矿井水处理技术在过去几年得到快速发展，提升了矿井水治理效果和利用水平。矿井水经过有效处理和利用后，可以替代部分自然水资源，满足矿山生产和生活用水需求。针对不同水质的矿井水，采用恰当的处理技术可有效降低处理成本，使处理后的水达到生产用水标准，矿井水的有效利用可以减少矿山对自然水资源的消耗并降低排放量，减少对环境的负面影响。在矿井水资源化及综合利用中，矿山可以实现可持续经营，有助于提高矿产资源的经济价值及开发利用效益^[1]。

1.2  改善生态环境

矿井水资源化及综合利用对于改善生态环境具有显著影响，矿井水处理和回用技术的发展与应用减轻了矿山开采过程中对周边环境的污染压力。采用矿井水回用技术可以减少对地表水和地下水的过度抽取，避免水资源紧缺问题恶化。矿山对水资源的过度消耗常导致地下水位和地表水位下降，影响植物生长、动植物生物多样性以及森林覆盖率。矿井水资源化及综合利用有助于矿产资源和生态系统平衡。矿井水有效治理和排放处理可降低矿山对周边地区的水环境污染风险，减少有害化学物质和悬浮颗粒物对水体的影响。因此，对矿井水资源化及综合利用可减小矿山开采活动对生态环境的损害，助力绿色矿山建设和可持续发展^[2]。

1.3  改善社会形象

矿井水资源化及综合利用在提升煤矿社会责任和公众关注程度方面具有积极作用。矿山企业对矿井水资源化及综合利用，展现其对资源环境保护的重视和承担社会责任的决心。在利益相关方面，矿山企业的绿色价值观可以提高其在公众心中的地位，吸引优质投资，获得政府支持和良好的产业政策；同时，矿山企业可以通过开展技术交流和科研合作等方式，提升矿井水资源化及综合利用技术水平，增强市场竞争力和核心竞争优势。矿井水资源化利用有助于提高员工及其家庭的工作和生活质量，实现企业和员工利益双赢。积极致力于矿井水资源化及综合利用，矿山企业可以传递绿色矿业发展理念，争取社会公众支持，为实现绿色矿山和可持续发展目标奠定坚实基础。

2  矿井水环境问题及其影响

2.1  矿井水来源与特点

矿井水来源主要包括矿井开采过程中从地表水和地下水中渗透的，以及矿工活动产生的废水，这些水体在矿井中汇集，形成复杂的地下水系统，如图1所示。矿井水受地质条件、矿井布局以及开采压力等因素影响，具有不同的水质、气味、流量。经过挖掘、钻探以及其他方法勘测，矿井水呈现高盐分、低透明度以及高硬度等特点。此外，矿井水中通常含有诸如泥沙、矿粉、金属离子、溶解气体以及微生物等杂质。在某些情况下，矿井水中甚至还可能含有放射性物质以及有害化学物质，使矿井水处理和利用面临诸多挑战。矿井水的处理和利用不仅有助于解决矿井开采过程中的水资源问题，也有助于减轻矿井水对环境的不良影响^[3]。
2.2  矿井水对水资源的影响

矿井水在未经处理情况下排放，会对水资源带来严重影响。首先，直接排放的矿井水将对地表水造成污染。矿井水中的悬浮物、重金属离子以及化学物质进入河流和湖泊等地表水体，导致水质下降，影响生态环境和水资源可持续利用。地表水切断、河道拓宽以及水生生物栖息地丢失等现象随之出现，破坏生态平衡。同时，矿井水处理不善和排放不当还可能导致水资源浪费。由于矿井水排放量较大，未经合理处理和利用白白流失，加剧当地水资源紧缺问题。

2.3  矿井水对土地质量的影响

未经处理的矿井水对土地质量的影响不容忽视。地表水和地下水的质量劣化会影响土壤结构和肥力，导致农作物产量下降、土地荒漠化以及盐碱化加剧等现象的出现。矿井水中的重金属和有害化学物质通过植物根系进入食物链，对人类和动植物健康产生潜在威胁。矿井水排放不仅导致土地资源长期恶化，还可能对周边居民的生活安全和地方经济发展产生不良影响，因此，矿井水合理处理和综合利用对保护土地资源和实现绿色矿山建设具有重要意义^[4]。

3  煤矿绿色开采中矿井水资源化及综合利用技术

3.1  矿井水提取技术矿井水提取技术

关键在于钻孔抽水、井下渗水管道系统以及渗水池的运用。钻孔抽水方法常用于矿井水第一阶段提取，其作用是在地面钻取降水孔，将矿井水抽到地面，防止对矿井工程的安全和稳定带来负面影响，而井下渗水管道系统在采矿场和巷道得到广泛应用，可以有效收集井下渗水并将其引向矿井底部渗水池，针对矿井水流量较大，应选用井下处理和上浮系统。在井下完成初步处理后，通过提升泵将矿井水传送至地表处理设施，将其高效提取出来，在进行矿井水提取时，应充分考虑质量和流量，并选择适当提取方法，确保矿井安全开采。钻孔抽水、井下渗水管道系统及渗水池这三种矿井水提取技术各自具有独到之处。钻孔抽水技术在早期矿井水提取中起到积极作用，通过钻取降水孔迅速将矿井水抽到地面，有助于维护矿井工程稳定性；井下渗水管道系统在矿山场地和矿井通道间发挥重要作用，将井下渗水收集并引向底部渗水池；对于高流量矿井水，适用井下处理和上浮系统进行初步处理，然后利用提升泵将水输送至地表处理设备。在实际操作中，应根据矿井水质量和流量，选择最合适的提取方法，保证矿井正常安全开采^[5-6]。

3.2  矿井水处理技术

针对矿井水的特性，开发和运用各类物理、化学以及生物处理技术，如沉降法、絮凝法、过滤法、反渗透法、膜分离技术以及生物处理技术等，可以有效净化矿井水中的悬浮物和重金属等有害化学物质，使处理后的矿井水达到再利用或符合排放标准。对于高浓度重金属污染的矿井水，化学沉降法、絮凝法以及吸附法等预处理技术可以显著降低重金属离子浓度。对于生物污染物和有机污染物含量较高的矿井水，好氧和厌氧生物处理、生物膜法等生物处理技术具有减轻污染效果。经过严格处理，矿井水可达到工业、农业以及生活用水标准，并实现其在各领域的综合利用。现代矿井水处理技术不仅致力于降低污染物的含量，还关注提高矿井水处理的效率和降低成本。选用适宜的处理技术组合有助于达到水质处理效果的最佳平衡，通过水质检测和评估，可以确定矿井水中存在的主要污染物及其浓度，便于选择针对性的处理方法。矿井水处理技术发展将继续关注环境友好和低能耗的目标，促进矿山企业实现绿色生产、环保排放以及可持续发展。矿井水处理技术在应用中，需要根据矿井水水质、工艺条件和处理目标灵活选择核心技术和辅助技术。部分技术可采用模块化设计，根据矿山需求进行灵活调整，达到处理效果的优化，矿山企业可通过技术升级、工艺改进和新材料研发，提高矿井水处理设施的使用寿命和稳定性，降低运行及维护成本，经过合理设计和运行管理，矿井水处理与综合利用将为矿山环境治理和资源保护提供强有力支持。

3.3  矿井水回用技术

经过处理的矿井水具有在矿山生产和生活用水方面的回用价值，在矿山生产流程中，涉及水资源的环节包括注浆、冲洗以及道路洒水等，合理利用矿井水可以有效减少对自然水资源的依赖。另外，对矿井水进行适当处理以满足食品安全和卫生标准，从而使之成为矿山和附近居民的生活用水。在实施矿井水回用技术时，应充分考虑地理位置、水质以及水资源需求等因素，选用高效的矿井水处理与利用设备，优化水资源管理，实现高品质矿井水回用，满足各方面用水需求。为实现矿井水高效回收利用，应根据水质和产水量变化，灵活选择合适的处理方法，如生物处理、化学处理以及膜技术等，将多种处理技术有效结合，提高矿井水处理效果，实现高品质水回用。在生产过程中，实时监控矿井水回用系统至关重要，监测水质和用水量数据，调整系统参数以实现最佳处理效果。这对于使矿井水资源化利用达到最佳状态具有关键作用。在设计矿井水回用方案时，充分考虑生产成本和投资回报是必要的。节水、能源效率以及整个处理系统的运行成本都应纳入评估范畴。在有效回用矿井水的前提下，应尽量降低成本，确保项目的经济可行性。矿井水回用的推广和普及需要政策支持和技术指导。政府部门、行业组织应制定标准，指导矿山企业在矿井水资源化利用中实施最佳技术和管理策略，鼓励矿山企业与研究机构合作，加快矿井水处理回用技术研发和成熟，使之更具实用价值。

3.4  矿井水合理排放

矿井水合理排放在矿井水资源化和综合利用过程中起着举足轻重的作用，对于那些经过处理但未能满足回用要求的矿井水，应严格按照当地环保规定和标准进行排放处理，减少对生态环境的不良影响。在实施排放之前，采用生态修复、人工湿地以及植被过滤沙等技术对水质进行改善，确保排放的矿井水符合排放标准。实现矿井水安全排放的关键环节是监控和调节水质。通过对矿井水排放过程中的水质进行实时监测，可以确保矿井水始终处于规定排放水平，防止矿井水排放过程中引发生态和环境问题，监测可以帮助矿山企业及时发现和解决排放过程中的问题，确保矿井水排放顺利进行。合理处理和排放矿井水对于矿山企业在履行社会责任、减轻对水资源及生态环境压力、实现绿色矿山建设方面具有积极意义。合理排放矿井水可以有效减轻对河流和湖泊等地表水体的污染，并改善地下水环境，矿井水排放过程中的监测和管理可以帮助矿山企业实现环境可持续性目标，提升社会信誉和获得投资者信心。除了矿井水排放过程中的技术手段，还需要考虑与其他环节结合，如矿井水资源化利用和矿山生产的无害化处理等，综合考虑矿井水管理的全面性，政府和行业组织要发挥引导和支持作用，完善矿井水排放的政策法规，积极推广矿井水资源化、高效利用和处理技术，鼓励企业创新和技术研发，提高排放水质达标率。

4  结语

综上所述，矿井水资源化及综合利用在矿山绿色开采中具有重要意义。对矿井水进行有效提取、处理、回用以及合理排放，既可以降低开采成本，提高资源利用效率，又可以改善生态环境，实现绿色矿山建设。为了达到这一目标，矿山企业应积极采用先进的矿井水处理技术，优化用水和排放管理，同时，政府和行业组织应提供必要的政策支持和技术指导，鼓励企业创新和技术研发。在多方共同努力下，实现矿山水资源可持续利用，保护生态环境，为绿色矿山和可持续发展做出贡献。

参考文献：

[1]杨廷超.煤矿矿井水处理技术及资源化综合利用[J].煤炭与化工,2021,44(12):61-63+68.

[2]姚卿.煤矿矿井水资源化利用技术研究及工程应用[D].西安建筑科技大学,2020.

[3]马剑,马小真.煤矿矿井水资源化及综合利用的实践思考[J].中国资源综合利用,2019,37(12):62-64.

[4]倪深海,彭岳津,张楠,等.煤矿矿井水资源综合利用潜力研究[J].煤炭加工与综合利用,2018(11):78-81.

[5]何龙飞.煤矿地质防治水工作面临的质量问题及对策[J].数码设计(下),2021,10(01):66-67.

[6]贾旭凯.煤矿地质防治水工作面临的质量问题及防治策略研究[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(21):116-118.

基金项目:山西工程职业学院教研科研课题(JY2021-39)。

作者简介：王德忠(1988-)，男，山西代县人，硕士，讲师，研究方向：采矿工程优化与数值模拟；吴燃(1993-)，男，山西朔州人，大专，助理工程师，研究方向：采矿工程。