科技日報記者 崔爽

地球上僅0.5%的水可用作淡水，全球約1/4人口面臨“極度缺水”危機，世界上大約20%的含水層正在遭到過度開采。

3月22日是第三十屆“世界水日”，3月22日至28日是第三十五屆“中國水周”。

地下水是水資源的重要組成部分，由于水量穩定，水質好，是農業灌溉、工礦生產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。

煤礦礦井水來源于地下水，是煤炭企業在生產過程中為了保證生產安全，抽排到地面的深層地下水。煤炭開采過程中，不可避免地會對地下水資源造成影響，過度抽排地下水會造成地下水位嚴重下降，形成大面積的地下水下降漏斗，在部分地區還會引起地面沉降，嚴重影響經濟發展和人民生命財產安全；同時未經合適處理的礦井水排至地面也會對地面水環境造成破壞。

煤炭企業的生產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、監測以及高效利用，一直是行業發展長期探索的問題。

作為我國煤炭行業科技創新的國家隊和排頭兵，中國煤炭科工集團積極履行中央企業的環保責任，注重科技創新，專注于礦井水的資源化處理與利用、監測，研發了地面順層孔區域超前治理保水采煤關鍵技術和露天煤礦帷幕截水關鍵技術，保護了地下水資源，實現了保水采煤、綠色采煤，走出了一條人與自然和諧共生的綠色發展道路。

地面順層孔區域超前治理保水采煤關鍵技術

——實現礦井水害的超前、精準預治理

中國煤科西安研究院研發的該項技術創建了地面定向鉆順層鉆進、注漿改造薄層灰巖，實現煤礦深部災害型水患超前區域防治與水資源保護的新方法，提出了煤礦深部開采“水源—通道一體化”超前區域水患防治與水資源保護技術，成功研發了導水陷落柱及斷層破碎帶增壓注漿改造含水層、封堵導水通道，超前區域保水采煤技術，實現了礦井水害防治由被動治理向超前治理的轉變，由過程治理為主向源頭預防為主轉變，由局部治理向區域治理轉變，由井下治理為主向井上下綜合治理的轉變，由治水為主向治保結合轉變。目前，該技術已在多個礦區推廣應用，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鍵技術

——實現安全綠色開采、節能降碳

 露天煤礦帷幕截水關鍵技術由中國煤科西安研究院研發，該技術是我國露天煤礦首次采用帷幕截水綜合技術，實現截水減排的重大專項研究和實踐工程。該技術揭示了截水減排影響機制，實現帷幕墻抗滲與抗變形性能的量級提升，通過截水帷幕建造新工藝的研發，突破了防滲膜大深度垂向隱蔽密貼鋪設與連接技術，實現了防滲膜高效完全連接，革新了超高壓角域變速射流注漿技術，解決了墻體厚度不均的技術難題，為露天煤礦地下水控制、安全綠色開采、生態修復及節能降碳提供了新思路、新技術。該技術研發成功后在內蒙古大雁礦業集團扎尼河露天煤礦得到了應用，截水帷幕形成后，帷幕墻外圍約20k㎡范圍內地下水位回升至生態水位，解決了當地牧民取水困難的問題；帷幕外圍歸一化植被指數由0.1增加至0.4，植被多樣性增加15%以上，生態環境得以改善，促進了植被生長，同時有效保護了地下水資源，降低了環保風險。自2019年以來，扎尼河露天煤礦結余疏排水電費7800萬元以上，相當于減排約1933.5×104kg“碳”，2021年后預計平均每年減排約863.6×104kg“碳”，由截水帷幕帶來的生態修復、節能降碳效果顯著。

礦井水井下就地處理與利用技術

——井下多利用、少升井

針對煤礦井下礦井水涌水多、用水多的特點，中國煤科杭州研究院開發了包含煤礦礦井水井下就地處理與利用技術與成套設備，通過水倉防淤積分級處理、多污染物耦合沉淀、互沖洗過濾、非能動本質安全型局部用水深度處理等技術，實現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。

礦井水凈化處理技術

——黑水變清水，污染變資源

礦井水作為一種具有行業特點的廢水，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水源，可以變害為利，解決煤礦周邊工業企業用水難題。在國內規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，中國煤科杭州研究院針對水量大、懸浮物含量高的特點，開發了具有預沉調節、分級處理能力的礦井水凈化處理工藝，4000t/h烏黑的礦井水，經過預沉、調節、攪拌澄清、過濾，“瞬間”變得清可見底，出水濁度≤10NTU，該工藝具有抗沖擊負荷能力高、運行穩定、處理費用低等突出優勢，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了盈利運行。

高鹽礦井水零排放處理技術

——咸水變淡水，排污變供水

在中國煤科杭州研究院的努力下，苦咸的礦井水通過“適度分步協同預處理+多級耦合膜濃縮+多組分分鹽結晶”等工藝處理，變成清澈甘甜的優質水源，助力煤炭行業實現了多種資源共采。在國內規模最大的單一礦井水零排放處理示范工程——內蒙古營盤壕煤礦高鹽礦井水零排放處理EPCO項目，大量的高鹽礦井水正被處理成優質的生產生活用水。該項目設計規模3000t/h，采用“適度分步協同預處理+多級耦合膜濃縮技術（BWRO+BWRO+DTRO）+MED熱法分鹽結晶”工藝，產品水達到《地表水環境質量標準》III類水質要求；具有工藝完善、設備可靠、運行穩定、自動化程度高的顯著優勢，具有行業示范作用。

礦用水質監測傳感器

——監測煤礦地下水的“眼睛”

該套設備由中國煤科常州研究院研制，它共包含濁度傳感器、電導率傳感器和pH值傳感器三種類型的傳感器，可實時監測井下各類水倉、水池（箱）、水渠、管道等場所的水質，并將數據反饋至各類水文監測系統、水處理系統、井下水庫安全監測系統、瓦斯抽放監測系統等。一鉤一掛、安裝簡便、免于維護，減少了煤礦工人的使用數量。在煤礦水害防治、生產用水保障、井下水庫監測等應用領域具有重要意義。

智能型礦用反滲透水處理系統

——為大型綜采設備提供“保鮮液”

為解決煤礦企業采煤工作面的多層次用水需求，中國煤科常州研究院特別開發了智能礦用反滲透水處理系統。該系統采用了更強的“組合介質過濾+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，相當于為采煤機和液壓支架等大型綜采設備提供“保鮮液”，助力大型綜采設備延長使用壽命約30%。同時，該系統還增加了現場無人值守、遠程監測操控、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備減人增效和智能安全生產。

（受訪者供圖）

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