中國煤炭科工“黑科技”助力保護地下水資源

　　3月22日是第三十屆“世界水日”，3月22至28日是第三十五屆“中國水周”。今年，聯(lián)合國確定“世界水日”主題為“珍惜地下水，珍視隱藏的資源”。我國紀念2022年“世界水日”“中國水周”的活動主題為“推進地下水超采綜合治理 復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境”。作為我國煤炭行業(yè)科技創(chuàng)新的國家隊和排頭兵，中國煤炭科工專注于礦井水的資源化處理與利用、監(jiān)測，研發(fā)了地面順層孔區(qū)域超前治理保水采煤關(guān)鍵技術(shù)和露天煤礦帷幕截水關(guān)鍵技術(shù)，保護了地下水資源，實現(xiàn)了保水采煤、綠色采煤，走出了一條人與自然和諧共生的綠色發(fā)展道路。

　　地下水是水資源的重要組成部分，由于水量穩(wěn)定，水質(zhì)好，是農(nóng)業(yè)灌溉、工礦生產(chǎn)和城市生活的重要水源之一，在我國水資源供給中占有極其重要的位置。煤炭企業(yè)的生產(chǎn)活動對地下水資源有著非常重要的影響，如何解決礦井水的排量、監(jiān)測以及高效利用，一直是行業(yè)發(fā)展長期探索的問題。

　　中國煤炭科工西安研究院研發(fā)的地面順層孔區(qū)域超前治理保水采煤關(guān)鍵技術(shù)，可實現(xiàn)實現(xiàn)礦井水害的超前、精準預(yù)治理。該技術(shù)創(chuàng)建了地面定向鉆順層鉆進、注漿改造薄層灰?guī)r，實現(xiàn)煤礦深部災(zāi)害型水患超前區(qū)域防治與水資源保護的新方法，實現(xiàn)了礦井水害防治由被動治理向超前治理的轉(zhuǎn)變，由過程治理為主向源頭預(yù)防為主轉(zhuǎn)變，由局部治理向區(qū)域治理轉(zhuǎn)變，由井下治理為主向井上下綜合治理的轉(zhuǎn)變，由治水為主向治保結(jié)合轉(zhuǎn)變。目前，該技術(shù)已在多個礦區(qū)推廣應(yīng)用，解放煤炭儲量7000萬噸，累計安全回采1500萬噸，減少礦井涌水70%，大大減少了礦井排水量，保護了地下水資源。

　　露天煤礦帷幕截水關(guān)鍵技術(shù)由中國煤炭科工西安研究院研發(fā)，該技術(shù)是我國露天煤礦首次采用帷幕截水綜合技術(shù)，實現(xiàn)截水減排的重大專項研究和實踐工程。該技術(shù)解決了墻體厚度不均的技術(shù)難題，為露天煤礦地下水控制、安全綠色開采、生態(tài)修復(fù)及節(jié)能降碳提供了新思路、新技術(shù)。該技術(shù)研發(fā)成功后在內(nèi)蒙古大雁礦業(yè)集團扎尼河露天煤礦得到了應(yīng)用，截水帷幕形成后，帷幕墻外圍約20k㎡范圍內(nèi)地下水位回升至生態(tài)水位，解決了當(dāng)?shù)啬撩袢∷щy的問題；帷幕外圍歸一化植被指數(shù)由0.1增加至0.4，植被多樣性增加15%以上，生態(tài)環(huán)境得以改善，促進了植被生長，同時有效保護了地下水資源，降低了環(huán)保風(fēng)險。自2019年以來，扎尼河露天煤礦結(jié)余疏排水電費7800萬元以上，由截水帷幕帶來的生態(tài)修復(fù)、節(jié)能降碳效果顯著。

　　針對煤礦井下礦井水涌水多、用水多的特點，中國煤炭科工杭州研究院開發(fā)了包含煤礦礦井水井下就地處理與利用技術(shù)與成套設(shè)備，通過水倉防淤積分級處理、多污染物耦合沉淀、互沖洗過濾、非能動本質(zhì)安全型局部用水深度處理等技術(shù)，實現(xiàn)了煤礦礦井水井下多利用、少升井，從源頭保護地下水資源的目的。

　　礦井水作為一種具有行業(yè)特點的廢水，處理不好是一種污染物，流到哪里黑到哪里，觀感極差，處理好了又是一種寶貴的非常規(guī)水源，可以變害為利，解決煤礦周邊工業(yè)企業(yè)用水難題。在國內(nèi)規(guī)模最大的礦井水凈化處理工程——山東能源淄礦集團正通煤礦礦井水凈化處理站，中國煤炭科工杭州研究院針對水量大、懸浮物含量高的特點，開發(fā)了具有預(yù)沉調(diào)節(jié)、分級處理能力的礦井水凈化處理工藝，4000t/h烏黑的礦井水，經(jīng)過預(yù)沉、調(diào)節(jié)、攪拌澄清、過濾，“瞬間”變得清可見底，該工藝具有抗沖擊負荷能力高、運行穩(wěn)定、處理費用低等突出優(yōu)勢，處理后煤泥的銷售收入高于處理費用，整個礦井水處理站實現(xiàn)了盈利運行。

　　礦用水質(zhì)監(jiān)測傳感器由中國煤炭科工常州研究院研制，它相當(dāng)于監(jiān)測煤礦地下水的“眼睛”，可實時監(jiān)測井下各類水倉、水池（箱）、水渠、管道等場所的水質(zhì)，并將數(shù)據(jù)反饋至各類水文監(jiān)測系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、井下水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)、瓦斯抽放監(jiān)測系統(tǒng)等。一鉤一掛、安裝簡便、免于維護，減少了煤礦工人的使用數(shù)量。在煤礦水害防治、生產(chǎn)用水保障、井下水庫監(jiān)測等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。

　　為解決煤礦企業(yè)采煤工作面的多層次用水需求，中國煤炭科工常州研究院特別開發(fā)了智能礦用反滲透水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了更強的“組合介質(zhì)過濾+反滲透除鹽”工藝，在采煤工作面可自動為“三機”冷卻和支架噴霧提供高精密過濾水、為乳化液自動配比提供純水，相當(dāng)于為采煤機和液壓支架等大型綜采設(shè)備提供“保鮮液”，助力大型綜采設(shè)備延長使用壽命約30%。同時，該系統(tǒng)還增加了現(xiàn)場無人值守、遠程監(jiān)測操控、觸屏人機交互、耗材壽命自動提醒等人性化功能，助推井下大型綜采設(shè)備減人增效和智能安全生產(chǎn)。