矿井水的安全防治（通用5篇）
矿井水的安全防治 篇1
利用机械或自然通风动力, 使地面空气进入井下, 并在井巷中作定向和定量地流动, 最后排出矿井的全过程称为矿井通风。矿井通风的重要性首先, 我们要在地表深处进行开采工作, 就必须在地表深处采掘空间建立一个类似地面大气一样的环境, 建立这种环境最简单的方法就是矿井通风。其次, 从排除矿井生产过程中产生的有害气体的角度来看, 也必须进行矿井通风。另外, 为使井下有一个良好的工作环境, 也必须向井下源源不断地供给一定量的新鲜空气。
1 矿井空气的主要成分
空气是人进行生理活动必需的基本物质。在矿井生产过程中必须源源不断地将地面空气送到井下各个作业地点, 保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。地面空气进入矿井后即称为矿井空气。矿井空气的主要成分仍是氧气 (O2) 、氮气 (N2) 和二氧化碳 (CO2) , 但与地面空气比较, 其物理化学性质发生了一系列变化, 如: (1) 含氧量减少; (2) 混入各种有毒有害气体; (3) 混入煤尘和岩尘; (4) 空气的温度、湿度和压力发生变化。
习惯上把空气成分与地面空气成分差别不大或近似相同的矿井空气称为新鲜风流 (或简称新风) , 如靠近进风侧的井底车场、石门、运输平巷等处的风流;把成分与性质发生了变化的矿井空气称为污浊风流 (简称乏风) , 如经过采掘工作面的风流等。
2 矿井通风的灾害防治对策
矿井通风是创造矿井正常生产环境和安全生产条件的基础, 是矿井安全生产的基本保障。矿井通风借助于机械或自然动力, 向井下各用风地点连续输送适量的新鲜空气, 保障人员呼吸, 稀释并排出各种有害气体和浮尘, 降低环境温度, 创造良好的气候和环境条件。合理的矿井通风是预防矿井瓦斯、粉尘、火灾事故及治理热害、创造适宜人们劳动的气候环境条件, 实现安全生产的基本手段;在矿井发生灾变时, 可根据不同灾种的性质及撤人救灾的需要, 调节和控制风流流量及流动路线, 以达到控制、减少、扑灭灾害的目的, 所以矿井通风技术又是保障人员撤退和救灾的安全手段。通风系统运行良好的标志包括以下几项:各矿井主要通风机装置运行状态良好;通风井巷联接形式合理;通风网络内部实行最优化调节。
(1) 主要通风机装置的运行状态良好。近年来, 大量的矿山机械采用单片微控制器 (单片机) 和可编程控制器 (PLC) 作为其电器控制系统的控制核心, 使得矿山机械的自动化程度得以大幅度提升;开关磁阻电机以其独特的性能正逐步运用于矿山机械的电力拖动中;各类变频器在矿山机械的交流调速、节电运行中得到广泛的应用。控制器是实现SRM电机自同步运行和发挥优良性能的关键。它综合位置检测器、电流检测器提供的电机转子位置、速度和电流等反馈信息, 以及外部输入的命令, 通过分析处理, 向SRM系统的功率变换器发出一系列开关信号, 进而控制SRM电机的运行。即稳定性和经济性良好, 一般来说, 其工况点应在如下范围内:离心式矿井主要通风机装置:在保证转子体最大圆周速度在50~80m/s时, 运行效率在0.70以上。轴流式矿井主要通风机装置:在保证转子体最大圆周速度在80~100m/s时, 运行效率达到0.70以上.最大工作风压小于风机装置在该物理结构下能提供的最大风压的90%, 叶片工作角在10°~40° (单级) 和15°~45° (双级) 范围内。
(2) 通风井巷联接形式合理。一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体。相对密度为0.97, 微溶于水, 能与空气均匀地混合。一氧化碳能燃烧, 当空气中一氧化碳浓度在13%-75%范围内时, 有爆炸的危险。其主要危害是:血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞。一氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧气大250—300倍。一旦一氧化碳进入人体后, 首先就与血液中的血红素相结合, 因而减少了血红素与氧结合的机会, 使血红素失去输氧的功能, 从而造成人体血液“窒息”。空气中的一氧化碳浓度达到0.08%时, 40min引起头痛眩晕和恶心。
(3) 通风网络内部最优化调节。对瓦斯抽放设施、管理制度和工程质量标准, 以及瓦检员、通风员和各级领导干部应负的责任提出了要求。对井下产生煤尘的地点必须采取的综合防尘措施和矿井防尘洒水管路系统, 矿井安全监测及安全监测仪的使用、维护管理和安装、维修质量标准也作了规定。《煤矿安全规程》中规定的风速最低限, 都能使井巷中风流流动呈现紊流状态。对于有瓦斯涌出的架线电机车大巷, 本条文也规定了最低风速为1.0m/s的要求。这主要是考虑了由于风速低在大巷的顶部容易积聚瓦斯, 形成瓦斯层 (又称瓦斯云) , 当架线电机车通过时常会发生瓦斯燃烧与爆炸事故。通过降低局部风阻来降低局部通风阻力。故在容易发生局部阻力的地点, 把连接的边缘作成斜线形或圆弧形, 在巷道转弯的内侧或内外两侧成斜线形或圆弧形, 将位于风流正面的某些必要构件或设备作成流线形等。
3 结论
总之, 井巷通风阻力是引起风压损失的主要根源。降低井巷通风阻力, 特别是降低摩擦阻力, 就能用较少的风压消耗而通过较多的风量。往往原来是阻力大、通风困难的矿井降低阻力后即变为阻力小、通风容易的矿井。所以降低井巷通风阻力对改善矿井的通风状况, 进行安全生产, 节约通风动力费用有着重要的意义。
摘要：矿井通风是满足井下工作人员呼吸所必须的新鲜风量, 有效的稀释和排除矿井生产过程中产生的瓦斯和各种有毒有害气体, 使其达到允许的浓度。要保证井下风流的质量 (成分、温度和速度) 和数量符合国家安全卫生标准, 防止各种伤害和爆炸事故, 保障井下人员身体健康和生命安全。本文主要探讨矿井通风安全与灾害防治对策。
关键词：矿井,通风安全,灾害
参考文献
[1]张权正.浅析影响矿井通风安全控制的因素和系统安全管理[J].中华民居 (下旬刊) , 2013, 08:307-308
[2]王芳.浅议煤矿矿井通风与安全[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2013, 08:237
[3]张培红, 董清明, 李忠娟, 成凤.深部开采矿井通风系统降温效果分析[J].沈阳建筑大学学报 (自然科学版) , 2013, 01:127-131
矿井水的安全防治 篇2
为防止矿井重大灾害事故的发生，确保我矿安全生产，现对矿井的顶板、水、火、瓦斯、煤尘、机电运输管理作出如下管理规定：
l、矿井必须编制年度灾害预防和处理计划，并根据具体情况及时修改。灾害预防和处理计划由矿长负责组织实施。
2、矿井必须对矿井可能存在的危害具有预见性。
3、矿井灾害预防和处理计划所需要的费用、材料和设备等必须列入企业财务、供应计划。
一、矿井顶板事故预防安全管理制度
1、矿井采、掘工作面工程及所有其它井下工程必须按照《煤矿安全规程》及有关管理规定做好顶板管理，采、掘工作面作业规程中必须编制工作面顶板管理安全技术措施。编制的作业规程必须报矿有关科室和矿总工程师审批后方可执行。
2、采煤工作面必须及时回柱放顶或充填，控顶距离超过作业规程规定时，工作面禁止采掘作业。用垮落法控制顶板，回柱后顶板不垮落、悬顶超过作业规程的规定时，必须停止采掘作业，采取人工强制放顶或其它措施进行处理。
3、采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。严禁在控顶区内提前摘柱。采煤工作面遇到顶底板松软或破碎、过断层、过老空、过煤柱或冒顶区以及托伪顶开采时，必须制定安全技术措施。
4、加强掘进工作面的顶板管理工作。要求严格执行敲帮问顶、一炮三检，用好前探梁和防倒器、支架连锁。对掘进巷道贯通要作好防止透水、防止有害气体超限、防止通风系统混乱、防止放炮崩透着火、防止崩坏设备、防止贯通伤人、防止冒顶等工作。当两个掘进工作面相距20米时，必须停止一个工作面，实行单工作面掘进。
4、用垮落法控制顶板时，回柱放顶的方法和安全措施，放顶与爆破、落煤等工序平行作业的安全距离，放顶区内支架、木柱、木垛的回收方法，必须在作业规程中明确规定。
5、采煤工作面必须按照作业规程规定存有一定数量的备用支护材料。工作面严禁使用折损的坑木、损坏的金属顶梁、失效的单体液压支柱，单体液压支柱入井前必须逐根进行压力试验。
6、采煤工作面初次放顶及收尾，必须制定安全技术措施。放顶人员必须站在支架完整，无崩绳、崩柱、甩沟、断绳抽人等危险的安全地点工作。回柱放顶前，必须对放顶的安全工作进行全面检查，清理好退路。回柱放顶时，必须指定有经验的人员观察顶板。
7、采掘工作面防止漏煤的注水措施和具体要求，应在作业规程中明确规定。
8、采掘工作面要坚持有组织地进行顶板动态监测和顶板离层监测，并定期对顶板管理和监测情况进行分析和总结。
9、掘进工作面必须使用前探梁。严禁空顶作业，严格执行敲帮问顶。
10、采用锚网、锚喷等支护时，锚杆必须做拉拔试验，必须对顶板离层进行监测，对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。
11、生产技术部门要定期进行检查、分析顶板活动规律，制定切实可行的技术措施。
二、矿井瓦斯事故预防管理制度
1、矿井必须建立瓦斯检查制度，定期进行检查。每班至少检测两次。对本班没有进行工作的工作面每班至少到工作面检查一次。
2、瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，并认真填写瓦斯检查报告。
3、通风瓦斯日报必须送矿长、总工程师审阅，并进行签字。对重大的通风、瓦斯问题必须制定技术措施，进行处理。
4、矿井必须从生产管理上对采掘工作采取有效措施，防止瓦斯积聚。当发生瓦斯积聚时，必须及时处理。具体按《煤矿安全规程》的有关规定执行。
5、井下各处瓦斯的允许浓度及超限处理措施必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。
6、采掘工作面风流中的二氧化碳浓度达到1.5%时必须停止工作，撤出人员查明原因，采取有效措施，报矿总工程师批准，进行处理。
7、井下所有的盲巷、报废巷道和采区必须打栅栏，挂上警示牌。栅栏和警示牌的位置和质量必须符合有关规定，并严加管理。
三、矿井水灾事故预防管理制度
1、矿井每年必须编制防治水规划和年度防治水计划。
2、矿井每年雨季必须对井上、下防治水工程进行全面检查，并进行安全程度评估。评估不符合要求的应及时整改。
3、矿井必须有水文地质和矿区范围内老窑积水资料，对地下水有“探、防、堵、截、排”的综合措施。
4、地面防治水：
(1)低于当地历年最高洪水位的井口，建筑物必须修筑堤坝、沟渠、疏通水路;
(2)井口附近和塌陷区内外的积水或雨水可能侵入井下时，必须修筑排水工程;
(3)有滑坡危险的地段，必须制定防止滑坡的技术措施;
(4)地面报废的钻孔必须及时封闭;
(5)排到地面的矿井水，必须妥善处理，避免再渗入井下;
(6)每次降大到暴雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及其附近地面有无裂缝、老窑陷落和岩溶塌陷等现象。发现漏水情况，必须及时处理。
5、井下防排水制度：
(1)井下主要水仓必须有主水仓和副仓，当一个水仓清理时，另外一个水仓能正常使用。新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。主要水仓的总有效容积不得小于4h的矿井正常涌水量。采区水仓的有效容积应能容纳4h的采区正常涌水量;
(2)水泵必须有工作、备用和检修的，能力要符合设计;
(3)排水管必须有工作和备用的;
(4)主要泵房至少有两个出口，一个出口用斜巷通到井筒，应高于水泵房地面7米以上，另一出口通井底车场，且应设防水密闭门、防火门;
(5)泵房和水仓连接通道应设置防水闸门;
(6)水仓沉淀池每年至少清两次淤泥;
(7)在建矿井在永久排水系统形成前，各施工区必须设置临时排水系统，并保证有足够的排水能力。
6、井下探放水制度：
(1)井下探放水工作必须有专人负责;
(2)必须坚持有疑必探、先探后掘;
(3)探水作业必须编制操作规程;
神东矿区矿井水的回用与效益分析 篇3
【关键词】神东矿区；矿井水回用；资源化研究
随着经济增长和人们环保意识的提高，许多煤矿己将煤矿废水处理利用作为重点指标纳入考核体系和生产建设计划之中，科技人员研究开发了多种合理可行的煤矿废水处理利用技术，特别是在煤矿矿井水处理利用上发展较快。
一、矿井水的回用方向
（1）补充地下水。似乎有两个可能性值得评估，一是补充地下水，建立地下水防护堤来防止水质恶化，避免盐碱水的侵入；二是平整地表面，补充浅含水层。这些措施都有局限性，因为可供使用的处理水量有限，而水竞争性用途却很多。另外一个潜在性是，利用洪水期的地表水补充地下水。（2）排放地表水，增加河流流量。在黄淮海流域，河流系统的生态价值产生了很大的变化或因污染和下游流量的减少损失很多，因此可以用废水来调节低流量很感兴趣。但是，似乎所有可供使用的水，包括回收的废水都需要用来满足城市和农村群众的需求。（3）矿区工业用水。矿井水回用于生产时，应根据用水对象对水质的具体要求作不同深度的处理。如：矿井水可回用于选煤补充水和井下用水。《煤炭工业设计规范》中选煤用水标准是：SS不高于400mg/L，pH值在6～9之间，总硬度不高于10mgN/L。矿井水相当一部分仅含煤粉和岩粉，污染程度轻，只需经过一级沉淀处理，除去煤和岩的悬浮物，就可达到选煤用水标准，作为选煤补充水。随着采煤设备机械化程度的提高，采煤设备及井洒水设备对所用水水质也有提高。井下洒水水质标准：SS不高于50mg/L，大肠杆菌不高于3个/L。矿井水再经混凝沉淀、消毒处理，达到井下洒水水质标准后，可回用于井下的洒水防尘、湿式凿岩等。（4）矿区生活用水。主要用作饮用水。当处理后的矿井水质达到饮用水标准时，可以解决附近居民的饮水问题。对于没有被污染的矿井水（洁净矿井水），采取清污分流的办法，即在井下铺设单独排水管将其引出。这类矿井水水质较好，含悬浮物较少，只要采取常规的混凝、沉淀、消毒即可作为生活用水。但高矿化矿井水必须进行脱盐处理，使出水的含盐量符合我国生活用水要求。此外，还可以把从矿井处理后的地下水直接用于矿区的绿化。（5）农业灌溉。当处理后的水质达到国家规定的，农业灌溉所需要求的时候，可以用作农业灌溉。我国西部水资源的短缺严重制约着农业发展，加之西部生态环境十分脆弱，对于污染物的承受能力差。矿井水回用于农业既有利于灌溉又利于污水处理。用矿井水灌溉农田在某些地区已被农民自发地应用。韩城矿务局下峪口煤矿井下排水经一级沉淀处理除去煤和岩的悬浮物。一部分供选煤厂生产用，其余排放掉，排放的矿井水被附近农民截流用于农田灌溉。经一级沉淀处理后的矿井水基本上能达到《农田灌溉标准》（GB5084-92）中的二类标准。矿井水灌溉对土壤和农作物的影响，经对该矿附近分别使用清水和矿井污水灌溉的土壤及小麦进行采样分析，结果发现本地区用污水灌溉的土壤pH值无明显变化，As、Pb、Cd、总Cr、S2-、F-的含量稍有增加，但与英国、丹麦、瑞典及日本四个国家的土壤污染标准相比，这些元素的含量均低于其标准。
二、神东矿区矿井水回用现状
对于本区，煤矿水资源较缺乏，供水状况均不能满足使用要求。净化处理后的矿井水可有以下一些利用途径：（1）优先用于井下降尘洒水及消防用水、煤层注水、矸石山灭火用水。（2）洗煤厂生产用水、热电车间循环冷却补充用水、煤矿附属厂矿生产用水。（3）井口浴室用水、生活中的冲洗用水及杂用水、消防用水、游泳池用水、锅炉房补充用水等。（4）施工用水，农田灌溉用水。
三、工艺效益分析
（1）经济效益。采用采空区过滤净化技术。除初期的集水区、水仓等建设费和排水管道铺设费用外，基本没有污水处理费，因此，其处理费用极其低廉。处理后的矿井水复用的经济效益极其显著。采用井下处理工艺水处理成本为：工程总投资298万，吨水折旧费（按20年计）0.26元；吨水人工费0.02元；吨水耗电费0.25元；水处理费用合计0.53元/吨。（2）生态效益。主要表现在以下几个方面：一是基本消除了矿井水引起的地表水体的污染；二是减少了地表水体水量的利用，有利于地表生态环境的维持与改善；三是减少了地下水开采量，减缓地下水位的下降，维持表土层的保水能力，防止水土流失；四是矿井水可直接应用于矿区和周边地区的绿化与生态改善。（3）社会效益。神东矿区矿井水净化处理后作为生产和生活用水后可以减少对地下深井水的开采量，节约地下水资源，保护矿区地下水和地表水的自然平衡；可以解决过度开采地下深井水带来的环境问题，改善煤矿企业和周围村庄之间的关系；可以解决矿区用水量日益增加和水资源越来越短缺的矛盾，保证煤矿企业的正常生产和经营，提高煤矿企业的综合效益，促进矿区的可持续发展。
参考文献
[1]徐恒力.水资源开发与保护[M].地质出版社，2001
煤矿矿井水的综合利用研究 篇4
1我国煤矿矿井水的主要来源及对应特征分析
不同的含煤地层形成原因不同, 煤矿矿井水的来源也不尽相同, 但从总体上来说, 含煤地层一般在地下的含水层之上, 在采煤作业的过程中, 为最大限度保证煤矿井下的安全作业与生产, 必须进行大量矿井涌水排放, 在煤矿开拓及采煤的双重作用下, 矿井水中含量大量的煤粉物质及岩石类粉尘, 这些悬浮型的杂质及微生物颜色一般呈现灰黑色, 在开采高硫煤层的矿井水时, 在硫铁矿等含硫化合物的氧化作用下, 矿井水呈现出一定的酸碱性, 并含有一定的铁和重金属离子, 这些物质都是污染性质较强的污染物质。此外, 在矿井水中还含有相当高的盐分, 甚至包括含有氟的污染物, 部分物质带有一定的放射性危害。
2我国煤矿矿井水综合利用三大效益分析
我国煤矿开展矿井水综合治理与应用在满足煤矿企业用水需求的同时也实现了社会效益、经济效益及生态效益的三者统一。首先在生态效益方面, 我国煤炭资源丰富, 大面积的煤炭开采使得我国生态环境受到不同程度的破坏, 严重者威胁当地人民的健康, 原有的生态平衡被打破, 而水资源相对不足加上水质的污染使得我国用水矛盾日益突出。通过对矿井水资源的治理与综合利用可以有效解决我国环境污染问题, 一方面使得矿井水中的悬浮污染物大面积减少并达到国家排放标准, 可以有效降低周围地区水体环境的污染程度。另一方面对煤矿矿进水进行治理可以减少硫化物质的排放, 将污染物的排放总量降低到最小限度, 实现对生态环境的保护。社会效益方面, 对煤矿矿井水进行处理后可以满足生产与生活的用水需求, 有效地减少了地下水的开采使用, 是对地下水资源的有效节约。我国大多数煤矿企业属于缺水区, 其受水资源匮乏的制约比较明显, 通过对矿井水进行治理及综合利用可以解决过度开采地下水引发的环境问题, 实现地下水与地表水的生态均衡, 有效缓解用水压力, 避免用水导致的纠纷矛盾, 带动当地的产业发展, 促进当地群众生活的改善。对于煤矿企业来说可以在减少矛盾的同时切实保证煤矿企业的正常生产与经营, 带动煤矿企业综合效益的提升, 从而实现矿区的可持续发展, 产生良好的社会效益。经济效益方面更为明显。通过对煤矿矿井水的综合治理, 可以从两方面实现经济效益的带动。其一可以实现煤矿矿井水的最大限度利用满足矿区的生产与生活用水, 这在一定程度上可以降低煤矿企业的用水成本, 减少不必要的用水开支, 从而实现经济效益的提升, 也可以很好地提升企业的竞争力。其二因为矿井水的综合治理与应用, 我国煤矿企业每年排放的污水总量减少, 对周围环境的消极影响也逐渐降低, 向国家缴纳的排污费用也同步减少, 使得矿区生产成本大为降低。上述两方面切实实现了煤矿企业经济效益的获取。
3我国煤矿矿井水的常见处理方法分析
3.1洁净矿井水的有效处理
洁净矿井水顾名思义就是没有受到污染的地下水资源, 其可以直接用于生活与生产, 通过对煤矿各含水层进行数次细致严谨的采样分析调研, 采取井下清污分流的方式将洁净的矿井水从专门铺设的管道中引流出来, 对于煤矿矿井水的处理来说, 该方式是最简单最经济的水源利用方式。因此洁净矿井水的处理难度是所有矿井水分类中处理难度最小的。
3.2含悬浮物质的矿井水处理
对于矿井水来说, 含有悬浮物质的矿井水所占的比例最大, 也是分布较为广泛的矿井水类型。通过调查分析我们不难看出大多数的矿井排水都属于这种类型, 悬浮型的矿井水含有大量的悬浮物质, 其形成原因主要是地下水在开采的过程中受开采影响带入煤尘及岩石粉末, 悬浮型煤矿矿井水除了含有悬浮物质外, 还带有大量的细菌, 除去悬浮物质与细菌, 其基本符合生活饮用水的安全使用标准, 因此做好悬浮型矿井水的处理必须做好悬浮物质与细菌的处理, 一般来说该类型矿井水下仓初沉后排放至地面, 借助常规水的处理工艺, 就可以得到合乎标准的生活与生产用水, 处理难度也相对简单。
3.3高度矿物化的矿井水处理
这类矿井水也叫含盐矿井水, 是因为其含有大量的盐类物质, 其中氯离子、镁离子、钠离子等矿物质丰富, 该类型的矿井水一般呈现中性后者偏碱性, 常常带有苦涩的味道, 这类矿井水因为含有大量的盐分, 因此不能直接用于生活饮用。在对该类型矿井水处理时需要先进行混凝处理, 主要是进行脱盐, 现实生活中脱盐的方式比较多, 最常见的有离子交换法、反渗透法、电渗析法及蒸馏法, 其中我国在处理高度矿物化矿井水时倾向于选用电渗析法, 因为其技术比较成熟而且操作简单, 经济性比较强。我国目前大部分矿井在处理高度矿物化矿井水时采用该方式, 该方式的处理功效也得到一致认可。
3.4酸性矿井水的有效处理分析
在矿井水中酸性矿井水是一种比较特殊的矿井水, 其含有一定的酸性物质, 常见的有硫离子、氯离子及铁离子, 这些物质使得矿井水呈现出一定的酸性, 酸性矿井水很容易腐蚀煤矿的排水设备, 对煤矿开采的井下喷淋喷头及机电设备造成危害, 这种强烈的腐蚀性使得机电的维修与更换十分频繁, 不仅仅带来人力物力的巨大浪费, 也加大了煤矿井下作业的风险性。对于普通人来说, 长期接触酸性矿井水往往导致皮肤破裂, 眼睛疼痛干痒, 对于煤矿井下作业也是巨大的干扰。相较于洁净矿井水及高矿矿井水, 酸性矿井水的水质较为复杂, 如果最终实现其向生活用水的转化, 必须要承担较高的处理成本, 因此一般不进行生活用水方面的转化。对于酸性矿井水来说, 经过处理后一般用于水质要求不高的工业企业生产。目前我国在处理酸性矿井水时常用的方式是中和法, 涉及到三个处理关键点。其一将酸性矿井水中游离的硫酸进行中和。其二要将溶解于矿井水中的二氧化碳去除。其三要去除以铁、铝为代表的金属硫酸盐, 具体包括金属离子与硫酸根等三部分。
3.5碱性矿井水的有效处理分析
对于煤矿矿井水来说, 在煤层及其围岩中硫化铁氧化作用的影响下呈现出一定的酸性, 但是也不排除含有碱性物质的矿井水, 碱性矿井水碱性度较高, 我们在处理该类型矿井水时常规采用废酸及烟道气进行中和处理, 经中和处理后的矿井水, 其碱性物质含量明显降低, 一般符合工业用水或者农业用水需求标准。碱性矿井水处理是一个系统完整的工程体系, 首先对矿井水进行提升加入碳氢物质排放到混凝池中, 然后进入澄清池在其中进行去污处理, 主要是排除碱性矿井水中的污泥, 然后处理后的碱性矿井水进入到清水池中, 在接入二氧化碳气体后行酸碱度的中和处理, 在完成中和处理后酸性矿井水进入到过滤环节, 在完成过滤处理后进行消毒处理并最终进入到蓄水池中满足工业生活用水需求。每个环节息息相关, 环环相扣, 通过形成严密的循环体系实现碱性矿井水的中和处理与综合利用。
3.6其他类型矿井水的有效处理
除了上述提到的几种比较典型的矿井水外, 还涉及到其他矿井水的处理问题。其他矿井水是一种统称, 就是指含有特殊污染物的一类矿井水, 含氟矿井水、含铁矿井水及含有重金属离子的矿井水都属于这一类, 当然一些含油矿井水及少数的含放射性物质的矿井水也属于其他矿井水的范畴。但是从其总体含量来看, 其比例在所有的矿井水中比例较小。对于其他矿井水在处理时需要根据所含污染物的不同进行灵活处理。其中含氟矿井水往往采用离子交换法及吸附膜处理法进行氟物质的提取, 而含油矿井水一般采用气浮法进行处理, 这类矿井水在作为饮用水水源时需要慎重, 因为受目前矿井水处理技术的客观限制, 其能否转化为可饮用的生活用水还需要进一步的分析研究。
4目前煤矿矿井水综合利用中潜存的问题分析
4.1缺乏系统科学的规划, 缺乏对综合利用的关注
我国每年因为煤矿开采造成大量的矿井水排放, 但是却忽视了对这份水资源的利用关注, 没有树立综合统筹分析的全局意识, 我国煤矿矿井水的综合利用始终未受到特殊关注, 因此对于矿井水的水质及水量也没有全面系统的研究规划, 加上受我国矿井水回收技术及工艺的客观限制, 其设计过程不完善是不争的事实, 使得煤矿矿井水在综合利用的过程中存在较多问题, 治理效果不理想。此外我国煤矿矿井水的开发利用因为没有有效的科研投入与支持, 煤矿矿井水的治理只是局限于分散的单位, 治理成效十分缓慢。
4.2缺乏政府有力支持, 缺乏完善的治理系统规划
虽然我国煤矿矿井水污染及浪费现象突出, 但基于认识上的不足使得我国对矿井水的综合开发利用始终未被纳入法律监管的范畴, 国家更没有针对煤矿矿井水浪费污染进行征费, 惩罚力度较小使得大部分煤矿企业缺乏矿井水治理的自觉性与积极性, 政府对这方面的政策引导与资金技术投入不足也使得煤矿矿井水治理与综合应用研究进展缓慢, 缺乏政府的支持引发统筹规划的不足, 上述因素综合起来成为制约我国煤矿矿井水治理的因素之一。
4.3缺乏针对性的管理, 治理措施贯彻落实不到位
不仅政策支持不足, 我国政府及煤矿企业针对矿区水资源的管理也存在管理理念陈旧、管理方式老套的不足, 集中表现为整体规划性的欠缺及分质供水能力的不足。对于井下废水及生活污水的分类处理认识不到位, 管理方式上大同小异, 无论是污水处理程度还是污水复用研究, 无论是管网的合理布置还是水资源的质量考核等都交叉重叠, 针对性不强。管理方式上的不足、管理措施的不到位使得煤矿矿井水的治理与综合利用得不到统筹规划, 煤矿矿井水的治理也始终落不到实处。此外我国煤矿矿井水专业治理研究人员相对不足, 原有的治理工艺与流程得不到调整改进, 越来越不能满足煤矿矿井水的治理综合利用需求, 直接影响到其治理功效的后续发挥。
4.4缺乏先进的处理技术, 缺乏统一完善的技术标准
对于煤矿矿井水的处理来说, 因为没有适应的处理技术及标准的技术规范使得煤矿企业在开展矿井水治理时往往自行决定, 自行安排, 实效性差。而设计单位并没有遵循因水制宜及因地制宜的原则, 加上缺乏对矿井水实际水质情况的前期调研分析, 往往以自来水厂的设计参数为执行标准, 直接导致矿井水处理水量与水质都脱离设计要求, 起不到应有的治理功效。此外我国矿井水处理中的自动监测与自动控制技术研发程度低, 科技含量低, 与发达国家存在较大差距, 我国大部分煤矿企业受资金限制导致矿井水处理设备的特殊性需求得不到满足, 我国煤矿矿井水的处理与综合利用自动化程度不高。除了技术上的不足外, 我国煤矿矿井水治理同样面临技术标准不规范的考验与制约, 我国没有出台完善成熟的矿井水利用技术与管理标准, 对于生产过程中的产品质量监督管理也不到位, 导致我国矿井水处理始终不规范不到位。
5我国煤矿矿井水的综合利用分析
5.1综合利用方向的研究解读
纵观我国煤矿矿井水的综合利用, 其体现出两大利用研究倾向。其一生产用水的转化, 其二生活用水的转化。其中生产用水又细分为工业用水与农业用水两大方面。相较于生活用水的高品质要求, 生产用水对水质的要求相对较低, 只需要对煤矿矿井水进行简单处理即可。煤矿矿井水的生产性用水转化主要是井下灌溉、矿区绿化及矿区电力循环等几个方面, 而向生活用水转化方面需要根据煤矿矿井水的特性进行专项综合利用与治理, 并积极做好处理后矿井水质量的监督检查, 最大限度确保矿井水综合利用后符合生产、生活用水的标准。
5.2综合利用原则的分析解读
任何水资源的治理都需要遵循既定的原则, 煤矿矿井水的综合利用尤其如此。我国煤矿都饱受水资源不足的制约, 这与矿产的自然分布密切相关。首先要坚持实事求是的原则。我国水资源匮乏现象严重, 一半以上的煤矿分布在半干旱地区, 煤矿开采的大量用水更加剧当地生产生活用水的紧张性, 因此在开展煤矿矿井水的综合治理与应用时应具体问题具体分析, 做好区别对待。我国不同矿区的水质与排放情况存在较大差异, 在治理时应充分考虑矿区实际与矿井水实际情况选择合适的技术进行处理。其次要分清轻重, 在保证矿区内用水时要重点考虑井下用水。先井下后井上, 先矿区内后矿区外, 依此开展矿井水并做好利用。最后要最大限度发挥矿区内已有水利设施的潜能, 避免重复性投资及重复性建设, 不同的矿井服务年限决定了其对水资源的需求不同, 不同矿区水层的污染程度也存在差异, 其中浅水层水源不足, 污染最为严重, 而深水层则水源相对充足, 污染相对较轻, 但又不能过度抽取深水层, 这是基于长远考虑做出的决定。
5.3矿井水治理与综合利用的分析
要想从全局到细节做好矿井水治理与综合利用必须做好四方面的努力。首先要健全法律法规, 借助激励机制调动企业节约用水, 开展矿井水治理的积极性, 实现矿井水的自觉回收与处理。其次要加强思想上的重视与关注, 矿井水的资源化处理对于矿区用水矛盾可以起到缓解作用, 也可以带来良好的社会效益与经济效益, 必须在思想上引起关注, 自觉开展矿井水治理与综合利用工作。再次要做好污水处理设施的监管。严格执行“三同时”制度, 通过管理上的优化确保污水处理器械使用寿命延长的同时实现污水处理率、运行率及运行效果的三者统一。最后要注重科技研发与投入, 通过组织科研机构进行专项研究, 借助方案的制定分析, 做好治理决策的拟定, 从而实现矿井水的最大限度利用, 并使得矿井水的综合利用得到大力推广。只有做好上述四个方面的兼顾, 煤矿矿井水的治理与综合利用才能落到实处。
6结束语
在水资源日益匮乏的今天, 做好矿井水的治理与综合利用是客观所需。煤矿矿井水作为一种带有行业特点的污染源, 不可否认的又是宝贵的水源, 完全可以通过治理与综合利用, 实现水资源的循环利用。文章通过几大方面具体分析了煤矿矿井水的治理与综合利用问题, 为今后煤矿矿井水的综合利用指明了方向, 既有效缓解矿区缺水, 又实现了生态环境、社会效益与经济效益的统一, 有利地推动我国煤炭产业的持续稳定发展。
摘要：经济的发展带动各项产业的蓬勃兴盛, 工业大量用水与生活用水使得我国水资源匮乏问题日益突出。对于煤矿企业来说, 一方面饱受缺水的困扰, 另一方面在废水利用方面又做得不够到位。因此探讨煤矿矿井水的综合利用具有现实必要性。文章主要针对煤矿矿井水的综合利用进行研究分析。
关键词：煤矿矿井,井水利用,综合利用,研究分析
参考文献
[1]姬亚东.陕北煤矿区矿井水资源化及综合利用研究[J].地下水, 2009, 1:84-86.
[2]曹兴民, 丁坚平, 杨绍萍, 等.浅析贵州毕节地区煤矿矿井水的资源化与综合利用[J].能源与环境, 2010, 2:89-91.
[3]范传辉, 陈颖, 孙瑞, 等.煤矿矿井水综合利用问题分析与对策研究[J].能源技术与管理, 2010, 3:114-115.
矿井水的安全防治 篇5
高铁酸钾 (K2FeO4) 是一种很有前途的新型净水剂, 在溶液中主要是以阴离子FeO
煤矿矿井水中悬浮物含量高, 浑浊度较大, 直接外排不仅对环境造成极大污染, 更浪费了大量的水资源。而矿井水的处理, 大多是经过简单絮凝沉淀后直接排放, 所以在混凝剂的选择上, 以成本低廉为主, 而对在成本相对较高的高铁酸钾的使用上, 国内还未发现相关的应用实例。我国矿井水的利用率较低, 在我国煤矿每年外排约22亿m3的矿井水中, 利用率仅为20%左右[5], 其利用主要集中在选煤厂洗煤、地面防尘绿化、井下采掘抑尘及灌浆等方面。在此以淮南潘三矿矿井水为试验用水, 选用高铁酸钾作为混凝剂, 通过一系列试验, 使矿井水达到较好的预处理效果, 使其进行更深度的处理。
1材料和方法
1.1 仪器与药剂
仪器:JJ-4六联电动搅拌器;WZS-180/185浊度仪;PHB-4型pH计;HH-8数显恒温水浴锅; 电热鼓风干燥箱;电子天平;HJ-5型多功能搅拌器;真空泵及相应过滤器。
药剂:高铁酸钾, 采用亚铬酸盐滴定法测定其纯度[6], 纯度在95%以上;NaOH, CrCl3·6H2O, H2SO4, Na2CO3和二苯胺磺酸钠等均为分析纯。
矿井水水样取自淮南潘三矿矿井水原水。
1.2实验方法
采用烧杯搅拌试验分析高铁酸钾絮凝效果, 具体步骤是:将矿井水水样混合均匀后倒入大烧杯中, 调节其pH值为4, 再分别转移至一系列250 mL的玻璃烧杯中, 加入一定量的高铁酸钾, 用六联电动搅拌器以300 r/min的转速快速搅拌10 min, 之后使用2%的NaOH和10%的HCl调节其pH值为7, 再以60 r/min的转速慢速搅拌10 min, 静置沉淀1 h, 取上清液进行分析。
矿井水采样和实验室分析过程严格按照《水和废水监测分析方法》[7]的要求进行。
1.3原水水质
该次试验矿井水水质的相关指标见表1。此矿井水呈弱碱性, 浊度较大, 悬浮物和溶解性总固体含量较高。
2实验结果与讨论
2.1 高铁酸钾的絮凝效果
高铁酸钾在水中分解时, Fe6+并不直接转化为Fe3+, 而是经历了由六价到三价不同电荷离子的中间形态的演变, 在转化过程中会产生正价态水解产物, 其具有较大的网状结构, 压缩并电中和水中的胶态杂质扩散层, 因而表现出独特的絮凝效果。试验表明[8]:适量的高铁酸钾加入量, 能够将一般地表水中99%的可沉淀悬浮物和94%的浑浊度去除。该试验取矿井原水, 调节pH=4, 分别加入高铁酸钾60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220, 240 mg/L, 按上述实验方法处理后, 其结果见图1。
由图1可知:高铁酸钾对浊度和悬浮物均有明显的处理效果, 当高铁酸钾投加量为180 mg/L时, 原水中的浊度由559.38 NTU降到23.35 NTU, 去除率为95.83%;悬浮物由245 mg/L降到14 mg/L, 去除率为94.29%。继续加大投药量, 去除率增加的幅度已很小, 到240 mg/L时, 浊度和悬浮物都略有上升, 原因可能是少量高铁酸钾未分解, 影响了处理效果。由此可见, 只要高铁酸钾与悬浮物的含量比约为0.73时, 对浊度和悬浮物的去除率都可以达到94%以上。试验表明[9]:高铁酸钾投入量为20 mg/L时, 可以把水的浊度由40.2 NTU降到5.6 NTU, 去除率为86%, 虽然此研究未对高铁酸钾投入量和原水的pH值进行调节, 但也足以证明其良好的絮凝性。
2.2不同pH值对高铁酸钾絮凝效果的影响
pH值对高铁酸钾的稳定性及氧化絮凝效果均有很大影响。实验表明[10,11,12]:在pH=10～12时, FeO
实验结果表明:在酸性条件下, 高铁酸钾有较好的絮凝效果。随着pH值的升高, 矿井水中浊度和悬浮物的去除率逐渐下降, 在强酸条件下 (pH≤3时) , 高铁酸钾瞬间即分解, 说明高铁酸钾在强酸性条件下极不稳定, 很短时间内即可分解完毕。在pH≤6的整个范围内, 其絮凝性都明显好于碱性条件下的絮凝性, 这可能是由于在酸性条件下, 高铁酸钾有很强的不稳定性和氧化性, Fe6+能够快速被还原成Fe3+, 而Fe3+的存在可导致FeO
由表2可以看出, 高铁酸钾能使溶液pH值升高, 但在pH≤2时, 对溶液pH值的影响较小, 在pH=3～4时, 可能有一个分界线, pH值高于此分界线, 高铁酸钾能够快速升高pH值, 使其达到中性或弱碱性, 而pH值低于此分界线, 则其对pH值的影响有限。高铁酸钾能使溶液pH值升高, 原因可能是FeO
高铁酸钾作为混凝剂时, 在pH=4时加药搅拌, 这样既可以利用高铁酸钾在酸性条件下的强氧化性和快速分解能力, 又不用再次调节pH值就可以在弱碱性条件下完成絮凝沉淀。
2.3温度对高铁酸钾絮凝效果的影响
温度也是影响高铁酸盐溶液稳定性的重要因素, 温度越高, FeO
由图3可知:在30 ℃时, 处理效果最佳, 温度升高, 絮凝效率反而下降, 但总体变化不大, 从30～50 ℃时, 对浊度的去除率由96.2%降到94.9%, 对悬浮物的去除率由95.1%降到92.2%, 可以认为在20～50 ℃内, 温度对高铁酸钾的絮凝不产生影响。
2.4不同氧化、絮凝时间对絮凝效果的影响
在酸性条件下, 高铁酸钾的氧化性较强, 同时也升高了溶液的pH值, 当把溶液的pH值升高到中性或碱性时, 再进行絮凝, 可以达到较好的处理效果。该实验在t=30 ℃、pH=4时加药180 mg/L快速搅拌, 在搅拌过程中, 每隔1 min测1次pH值, 其结果见表3。在快速搅拌10 min后, 溶液pH值达到7.07, 此后不用再调节pH值就可以使水样在pH>7条件下絮凝沉淀, 所以最佳氧化时间应选择10 min为宜。
絮凝时间也至关重要, 在t=30 ℃、pH=4时加药180 mg/L快速搅拌10 min, 再分别慢速搅拌10 min和20 min后, 检测上清液的剩余浊度, 其结果见表4。结果表明:在絮凝10 min、沉淀60 min后, 浊度去除率已达到96%, 增加絮凝和沉淀时间, 去除率增加缓慢, 综合考虑时间和去除效果因素, 该试验选择絮凝时间为10 min, 沉淀时间为60 min。
2.5高铁酸钾和聚合氯化铝的絮凝效果对比
聚合氯化铝 (PAC) 是一种高效的无机高分子净水剂, 其絮凝效果较好。当水样为中性时, PAC的絮凝效果最好[16]。该实验只在加药前调节1次pH=7, 其他实验条件与高铁酸钾处理水样时相同, 实验结果见图4。
由图4可以看出:高铁酸钾的絮凝效果明显好于聚合氯化铝, 在加药量为180 mg/L时, 聚合氯化铝对浊度的去除率为89.9%, 而高铁酸钾可以达到95.83%。聚合氯化铝成本较低, 能够被广泛使用, 但人体摄取过量的铝可能引起严重缺钙, 并使人体中的残余铝含量显著升高, 而体内过高的残余铝含量可能是引发帕金森综合征、老年性痴呆、脱发等疾病的重要原因[17], 因此, 在饮用水处理方面可能会受到更多的限制;虽然高铁酸钾生产成本高, 但是其具有无不良反应、不产生二次污染和杀菌消毒效果较好等优点, 必然是水处理剂特别是饮用水处理剂的一个重要发展方向。
3结论
1) 高铁酸钾处理矿井水, 絮凝效果好, 其与悬浮物的含量比约为0.73时, 对浊度和悬浮物的去除率都可以达到94%以上。由于矿井水中悬浮物含量高, 该次实验结果并没有达到饮用水对浊度低于3 NTU的要求, 但是矿井水经过适当预处理 (如粉煤灰预处理) 后, 达到对浊度低于3 NTU的要求是有很大希望的, 而且可以大大减少用药量, 降低处理成本, 这一点还需要进一步研究。高铁酸钾的优良特点, 将更有助于使矿井水朝着可饮用化的方向发展。
2) 高铁酸钾能够升高溶液的pH值, 而且在pH=3～4时, 可能有一个分界线, pH值高于此分界线, 高铁酸钾能够快速升高pH值, 使其达到中性或弱碱性;而pH值低于此分界线, 则其对pH值的影响有限。高铁酸钾作为混凝剂时, 应在酸性条件下 (pH=4) 氧化分解, 再调至中性或弱碱性条件下絮凝沉淀。
3) 在20～50 ℃内, 温度对高铁酸钾的絮凝效果几乎无影响。
4) 氧化和絮凝时间都选择10 min为宜, 而且在pH=4时, 高铁酸钾在10 min即可提升pH值至中性, 不用再次调节pH值, 沉淀时间选择1 h为佳。
5) 与铝盐相比, 高铁酸钾有着更好的絮凝效果, 而且在饮用水方面有着更广阔的应用前景。由于高铁酸钾处理矿井水的成本高昂, 限制了其发展, 但是可以考虑用预处理+高铁酸钾絮凝的方法降低其处理成本。
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