"煤矿采空区"变"天然净水厂"
神华神东煤炭集团大柳塔煤矿近年来致力于井下水资源综合利用开发和应用，独创采空区净水技术、邻近煤层钻孔自流供水系统以及采空区自流泄放排水系统，实现了井下水立体循环，不仅解决了煤矿水患问题，而且每年节约污水处理费用近400万元，累计创造经济效益突破2300万元。
“所谓井下水立体循环，简单说就是把井下采空区变成天然净水厂。”采空区净水技术研发人、大柳塔煤矿总工程师陈苏社介绍说，“我们将井下排水注入采空区地势高处引导其自流，由于采空区的矸石具有过滤、吸附净化污水的作用，水流经过滤、沉淀、吸附与离子交换和自生矿物等物理化学作用达到净化效果，在地势低处进行收集供井下工作面生产及地面的生产、生活使用。”
据了解，在煤矿井下生产过程中，一方面会引起围岩含水涌出，另一方面会产生生产污水。为了循环利用这些排水，传统方法是将排水输送到地面污水厂经过混凝、沉淀、过滤、消毒等工艺净化再利用。
“建一个污水处理厂，要建厂房、买设备，采购工业原料，不仅资金投入大，而且建设周期长，同时水处理的成本也高，特别是随着矿井开采和煤炭产能的增加，污水处理能力有时还跟不上生产。”大柳塔煤矿总工程师陈苏社介绍说，“由此大柳塔煤矿从1998年开始探索井下采空区净水技术。”
这种采空区净化水循环技术，最初在大柳塔煤矿1-2煤和2-2煤层中使用。2-2煤采掘工作面的污水，通过管道直接注入已开采的2-2煤四盘区、老六盘区以及六盘区采空区，经采空区净化后的清水再次供生产使用。通过采空区净化后的水，水质检验各项指标均达到国家相关标准，大大降低了井下污水的地面排放量。
据介绍，2011年9月，2-2煤的下层煤5-2煤即将投产。陈苏社考虑到两层煤之间仅存在150多米的层间距离，如果选择合适的位置将两层煤通过钻孔连接，便可将5-2煤的污水通过泵排到2-2煤进入其采空区水循环系统，净化后的清水可再利用两层煤之间高程落差，通过钻孔自流回5-2煤供生产使用。
“但是，155米深的垂直钻孔在大柳塔煤矿还是第一次施工，能否保证顺利贯通是本方案最大的难点。”陈苏社说，“我们为此反复研究设计图，经过精准的计算终于找到了最佳的钻孔点，拿出了设计方案。经过3个月施工，圆满解决了因污水厂扩建不能按期完成而导致5-2煤首采面不能按期投产的实际问题，保证了52304综采工作面按期安全投产。”
其实，该方案的另一项突破是设计实施采空区自流泄放排水系统。大柳塔煤矿井下采空区积水区域共11处，积水量达257.2万立方米，因采空区储水空间有限，大量积水的存在必然导致采空区内水位水压的上升，有可能造成淹井事故的发生。传统措施是地面打孔安装强制排水设施进行排放来降低水位，耗时耗力费用高。陈苏社通过打通一条3米巷道，将六盘区的涌水通过引导自流疏散到四盘区采空区内进入采空区净水，无需通过强排到地面。不仅防止了透水事故发生，还节约了资金，创造出巨大经济效益。
中国矿业大学的一位教授在大柳塔煤矿井下现场考察后说，大柳塔煤矿采空区净水技术、邻近煤层钻孔自流供水系统以及采空区自流泄放排水系统，基本解决了该矿煤炭生产中供水、排水、污水处理以及防治水灾问题，实现了大柳塔煤矿水资源良性立体循环，不仅创造了可观的经济效益和环保效益，还为我国煤炭井下水综合利用和保水开采探索提供了新思路。
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