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摘 要： 摘 要: 礦井廢水中含有大量的淤泥，地下開采產生的礦山廢水在采空沉陷中會發生一定程度上的自然過濾，這就會降低礦山廢水中懸浮物和污染物的濃度，結果就是部分地下水可以被直接回用，其余部分可在地表污水處理廠處理，簡化了處理環節，節約了成本。本文主要闡釋了礦井
摘 要: 礦井廢水中含有大量的淤泥，地下開采產生的礦山廢水在采空沉陷中會發生一定程度上的自然過濾，這就會降低礦山廢水中懸浮物和污染物的濃度，結果就是部分地下水可以被直接回用，其余部分可在地表污水處理廠處理，簡化了處理環節，節約了成本。本文主要闡釋了礦井污水過濾在采空區的實施，就此進行了深入探討。
關鍵詞: 礦井; 污水; 采空區; 過濾
礦井污水的主要來源為回采工作面的采空區水，污水排放攜帶大量淤泥進入水倉，造成水倉淤煤嚴重。礦井每年要對中央主副水倉分別清淤兩次，造成人力、財力的大量浪費，經過長期研討，現利用采空區過濾污水，達到污水沉淀凈化，減少礦井排水壓力，減少清淤次數，提高排水效率。
1 礦井污水產生源頭
①基巖裂隙水。在掘進工作面頂板的過程中，輔助支護工作沿裂隙形成煤層頂板基巖含水層的滲漏空間。巷道掘進時，隨著巷道的持續掘進，頂板含水層會隨巷道頂板基巖裂隙水滲入，在巷道內形成積水。
②生產用水。在工業生產過程中，地下生產設備需要用到冷卻水。一部分冷卻水會隨著原煤直接輸送至地面原煤倉，其余匯集在巷道低洼處形成巷道積水。另外，巷道除塵噴霧也會導致巷道積水的形成[1]。
③采空區里存水。在采收過程中，與采收后的巖盤塌陷區相鄰的工作面形成采空區，在天花板陷落后，上部含水層的水沿陷落裂縫流入采空區內，形成采空區的水洼。相鄰的采水區域必須預先放水，否則會造成安全威脅。
④大氣降水。大氣降水為富含氧氣和二氧化碳的重碳酸鹽水，溶解能力強。砂層中的碳酸鹽礦物主要在降水滲入砂層后溶解。在基巖裂隙入滲過程中，由于巖石裂隙面對 Ca 2+ 具有較強的吸附能力，水中的 Ca 2+ 取代了巖石中的 Na + ，增加了地下水中 Na + 的含量，使碳酸鈣脫碳。同時，由于巖盤裂縫水的流動性差，巖石長期的溶蝕，使鹽的含量顯著增加，鹽度增大。pH 值表明，礦區的水體主要是中性、弱堿性。
2 礦井污水采空區過濾實施方案
2. 1 礦井污水情況分析
陜西澄城董東煤業有限責任公司礦井污水主要包括采空區水、生產過程中的灑水降塵、機械設備廢水等。針對礦井污水，將井下污水通過管路注入已經廢棄的采空區，在采空區達到過濾、沉淀作用，凈化后的潔凈水通過泄水管路流入大巷水溝，經水溝流入中央水倉內，由中央水泵房排至地面污水處理站。
礦井每天產生污水量達 9000 ～ 10000m3 ，大量淤泥進入中央水倉，局部淤泥攜帶排出地面，給地面污水處理帶來難度。利用井下采空區對污水進行過濾、沉淀，起到凈化作用，凈化后的潔凈水進入中央水倉，并排出地面，提高排水效率的同時，減少了污水處理壓力。
2. 2 采空區位置的選擇
通過分析，污水過濾的采空區必須符合兩個條件: 一是要利于水存儲的構造形態，如向斜構造，利于水的儲存、沉淀; 二是進水口與出水口要有一定的高差，便于水的流動。結合礦井實際情況，50107 工作面、50109 工作面采用沿空留巷開采方式，其煤層底板高程分別為 +300. 0 ～ +332. 0m、+318. 0 ～ +338. 0m，整體為南高北低，東高西低，工作面高差為 6 ～ 18m，滿足以上兩個條件。因此選定 50107、50109 工作面采空區，50109 回風巷巷口 為 主 進 水 口，50109 進風巷巷口為備用進水口， 50107 進風巷 巷 口 為 出 水 口，主 進 水 口 與 出 水 口 高 差 9. 2m，備用進水口與出水口高差 4. 4m。
2. 3 礦井污水采空區過濾實施方案
2. 3. 1 排水系統優化
為了采空區過濾的潔凈水排水暢通，需對 501 采區軌道上山 50107 進風巷巷口至甩車道段重新鋪設管路，考慮鋪設 3 趟 6 寸排水管路，需要鋪設管路 2000m。對 501 采區回風上山 50109 回風巷巷口至西翼集中回風巷段鋪設 2 趟 6 寸排水管路，約需要鋪設管路 310m，排水管路連接至 501 采區回風上山主排水管路，且加設閥門，以便控制水流方向[2]。
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若 50109 回風巷進水口因其他原因無法實施排水，采用 50109 進風巷巷口為進水口，對 501 采區軌道上山 50109 進風巷巷口主排水管路接頭處加設三通及閥門。 50107 進風巷( 出水口) 疏水密閉墻里側挖設集水坑，規格為長 10m×寬 3m×深 1. 0m。見圖 1 所示。
2. 3. 2 加固疏水密閉墻
為了保證采空區注水順利進行，對 50107、50109 進風巷巷口和 50109 回風巷巷口疏水密閉墻進行重新加固處理。密閉墻厚度為 2. 0m( 兩邊各 0. 5m 厚磚墻，中間1. 0m 厚混凝土墻) ，高度為 4. 8m，寬度為 6. 0m。混凝土強度不小于 C25，混凝土的澆筑采用機械振搗，上部混凝土采用人工插釬緊密，塌落度應控制在 1 ～ 2cm。按照相關要求設置好觀測孔、措施孔、疏水管及壓力表。見圖 2 所示。
2. 3. 3 監測內容
在注水過程中對進、出水口的水位、水壓、流量進行實時監測，出水口安設瓦斯監測儀，對水流攜帶出的瓦斯進行監測。計劃在進、出水口分別安裝水位檢測儀及管路流量計，觀測水位、流量。
2. 3. 4 實施階段
第一階段為試驗階段，主要檢驗采空區過濾凈化水的效果，同時監測注水過程中密閉墻及周邊巷道的變化情況，確定方案的可行性。具體實施步驟為: 完善優化排水系統、疏水密閉墻加固完成及各項監測設備安裝到位，驗收合格后開始注水，初期操作按照注水 8h、停 16h 的方式進行，隨時觀測密閉墻周圍及周邊巷道的變化情況，根據具體情況逐步增加或減少注水時間，并觀測出水口水量變化情況及凈化水效果[3]。
第二階段為運行階段，主要針對第一階段試驗效果進行評估，對存在的問題提出合理解決方案，最終確定具體可行的實施方案。
3 采空區注水實施效果
2020 年 10 月 15 日 ～ 11 月 23 日，完成了排水系統的優化及疏水密閉墻的加固; 11 月 23 日 17 時開始進行試驗階段的注水，進水口水量平均 35 ～ 40m3 /h，且均為污水; 11 月 25 日 21 時，歷經 52h 的注水，出水口水量開始增大，最終水量穩定在 40 ～ 48m3 /h，經觀測，出水口為清水。在試驗階段對采空區注水過程中，瓦檢員隨時對密閉墻的完好、滲水情況及密閉墻空氣成分進行檢查監測，并做了相關記錄，截至目前，未發現任何異常。
通過采空區注水試驗階段的總結，選擇的 50107、 50109 采 空 區 注 水 污 水 流 經 約 530m，容 納 水 量 約 2000m3 ，在這種利于水存儲且進、出水口有一定高差的采空區，成功實現了污水的沉淀、過濾。
該項目已通過試驗階段的注水，成功將礦井污水沉淀、過濾為清水，效果比較明顯。11 月 29 日，該項目正式進入運行階段，每天沉淀、過濾污水量約為 1000m3 。該項目大大減少甚至消除了礦井中央主副水倉的清淤次數，減輕了井下中央水倉排水壓力，且節約了地面污水處理成本，預計每年節約費用約 200 萬元。
4 采空區注水安全技術措施
待排水系統優化和疏水密閉墻加固完成，并通過相關部門驗收后，可以開始向采空區注水。在試驗階段的采空區注水過程中，瓦檢員隨時對密閉墻的完好、滲水情況及密閉墻空氣成分進行了檢查監測，并做了記錄。隨時對采空區內水位高度進行監測，并建立水位觀測臺賬，若水位過高，必須通過停止注水、放水等措施降低水位。編制應急預案及處理措施，采空區一旦發生突水，會對礦井造成安全隱患，聯合相關部門提前編制完善的應急 預 案。單項工程負責單位必須編制安 全技術措施[4]。
5 結論
煤礦大多數位于干旱地區或者半干旱地區，水資源十分短缺。然而，礦井排水在煤礦區十分普遍，不僅污染地表水和土壤，而且浪費了大量的水資源。由于污水處理成本高，企業負擔不起，礦井污水已成為煤礦管理的一大難題，也關系到環境保護。站在礦區的角度上，礦井污水可通過排水工程排入老采空區，自然滲透使污水變成清水，有效節約礦井污水處理成本，維護了煤礦區的地質環境。——論文作者：趙智民，席小平，張航
參考文獻:
[1]朱小嬌. 水生態修復技術在采礦廢水治理中的應用與研究[J]. 世界有色金屬，2019( 08) : 231+233.
[2]錢兆明. 淺談采礦工程中綠色開采技術的相關應用[J]. 世界有色金屬，2018( 24) : 37+39.
[3]李佳，陳秀梅. 采礦塌陷區綜合治理———以唐山市南部塌陷區為例[J]. 中國園林，2007( 04) : 92-94.
[4]Frank Repmann，劉偉，余強，等. 利用當地污水、污泥和工業殘渣，使采礦廢棄堆場植被重建[J]. 資源·產業，2000 ( 07) : 35-39.