中国煤炭科工“黑科技”助力保护地下水资源

  3月22日是第三十届“世界水日”，3月22至28日是第三十五届“中国水周”。今年，联合国确定“世界水日”主题为“珍惜地下水，珍视隐藏的资源”。我国纪念2022年“世界水日”“中国水周”的活动主题为“推进地下水超采综合治理 复苏河湖生态环境”。作为我国煤炭行业科学技术创新的国家队和排头兵，中国煤炭科工专注于矿井水的资源化处理与利用、监测，研发了地面顺层孔区域超前治理保水采煤关键技术和露天煤矿帷幕截水关键技术，保护了地下水资源，实现了保水采煤、绿色采煤，走出了一条人与自然和谐共生的绿色发展道路。

  地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿生产和城市生活的重要水源之一，在我国水资源供给中占有非常非常重要的位置。煤炭企业的生产活动对地下水资源很有重要的影响，怎么样才能解决矿井水的排量、监测以及高效利用，一直是行业发展长期探索的问题。

  中国煤炭科工西安研究院研发的地面顺层孔区域超前治理保水采煤关键技术，可实现实现矿井水害的超前、精准预治理。该技术创建了地面定向钻顺层钻进、注浆改造薄层灰岩，实现煤矿深部灾害型水患超前区域防治与水资源保护的新方法，实现了矿井水害防治由被动治理向超前治理的转变，由过程治理为主向源头预防为主转变，由局部治理向区域治理转变，由井下治理为主向井上下综合治理的转变，由治水为主向治保结合转变。目前，该技术已在多个矿区推广应用，解放煤炭储量7000万吨，累计安全回采1500万吨，减少矿井涌水70%，大幅度减少了矿井排水量，保护了地下水资源。

  露天煤矿帷幕截水关键技术由中国煤炭科工西安研究院研发，该技术是我国露天煤矿首次采用帷幕截水综合技术，实现截水减排的重大专项研究和实践工程。该技术解决了墙体厚度不均的技术难题，为露天煤矿地下水控制、安全绿色开采、生态修复及节能降碳提供了新思路、新技术。该技术研发成功后在内蒙古大雁矿业集团扎尼河露天煤矿得到了应用，截水帷幕形成后，帷幕墙外围约20k㎡范围内地下水位回升至生态水位，解决了当地牧民取水困难的问题；帷幕外围归一化植被指数由0.1增加至0.4，植被多样性增加15%以上，生态环境得以改善，促进了植被生长，同时有效保护了地下水资源，降低了环保风险。自2019年以来，扎尼河露天煤矿结余疏排水电费7800万元以上，由截水帷幕带来的生态修复、节能降碳效果显著。

  针对煤矿井下矿井水涌水多、用水多的特点，中国煤炭科工杭州研究院开发了包含煤矿矿井水井下就地处理与利用技术与成套设备，通过水仓防淤积分级处理、多污染物耦合沉淀、互冲洗过滤、非能动本质安全型局部用水深度处理等技术，实现了煤矿矿井水井下多利用、少升井，从源头保护地下水资源的目的。

  矿井水作为一种具有行业特点的废水，处理不好是一种污染物，流到哪里黑到哪里，观感极差，处理好了又是一种宝贵的非常规水源，可以变害为利，解决煤矿周边工业公司用水难题。在国内顶级规模的矿井水净化处理工程——山东能源淄矿集团正通煤矿矿井水净化处理站，中国煤炭科工杭州研究院针对水量大、悬浮物含量高的特点，开发了具有预沉调节、分级解决能力的矿井水净化处理工艺，4000t/h乌黑的矿井水，经过预沉、调节、搅拌澄清、过滤，“瞬间”变得清可见底，该工艺具有抗冲击负荷能力高、运行稳定、处理费用低等突出优势，处理后煤泥的出售的收益高于处理费用，整个矿井水处理站实现了盈利运行。

  矿用水质监测传感器是由中国煤炭科工常州研究院研制，它相当于监测煤矿地下水的“眼睛”，可实时监测井下各类水仓、水池（箱）、水渠、管道等场所的水质，并将数据反馈至各类水文监测系统、水处理系统、井下水库安全监测系统、瓦斯抽放监测系统等。一钩一挂、安装简易便捷、免于维护，减少了煤矿工人的使用数量。在煤矿水害防治、生产用水保障、井下水库监测等应用领域具备极其重大意义。

  为解决煤矿企业采煤工作面的多层次用水需求，中国煤炭科工常州研究院特别开发了智能矿用反渗透水处理系统。该系统采用了更强的“组合介质过滤+反渗透除盐”工艺，在采煤工作面可自动为“三机”冷却和支架喷雾提供高精密过滤水、为乳化液自动配比提供纯水，相当于为采煤机和液压支架等大型综采设备提供“保鲜液”，助力大型综采设备延长常规使用的寿命约30%。同时，该系统还增加了现场无人值守、远程监测操控、触屏人机交互、耗材寿命自动提醒等人性化功能，助推井下大型综采设备减人增效和智能安全生产。