煤矿采动水资源开发与利用技术框架
发布时间：2021-06-30 15:06
为实现西部生态脆弱矿区煤炭资源开采和地下水资源保护利用的动态平衡调控,以煤炭开采长期影响下水资源保护与利用为研究对象,在总结已有研究成果的基础上提出了采动水资源的概念:通过运动状态和空间位置关系划分采动水资源的类型,包括地表水系、含水层、运移水资源和汇集水资源;阐述了我国煤矿采动水资源开发技术原理,并进一步提出了通过开采"目标层"以充分利用采动水资源的技术设想;根据采动水资源的利用技术途径,将其划分为采动水资源-地表水/井下水/含水层水3种循环利用模式。采动水资源概念的提出和利用技术体系的建立,不仅有助于缓解煤水共采矛盾,也可为矿井采动水资源的开发与利用提供新的技术思路。
【文章来源】：中国科技论文. 2020,15(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
我国年降水量分布图(2013年)
图1 我国年降水量分布图(2013年)尽管西北地区大气可降水量每10 a约增加0.11 mm[10],但这并不足以平衡工业用水需求及煤炭开采活动造成的大量水资源浪费。全国每年水资源总量在2.33～3.25万亿m3波动(图3),西部主要矿区(山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆)每年水资源总量约为1 887.4亿m3,不足全国水资源总量的7%,但用水量却占到全国的16%左右,具有明显的“富煤缺水”特征,矿区水资源供需矛盾十分尖锐。煤炭开采会破坏顶板覆岩结构完整性,导致含水层从层间径流向垂向径流为主的新水循环模式转变,大部分基岩裂隙承压水含水层及第四系潜水含水层地下水渗(溃)入矿井采空区,地下水位下降,进而引发地表径流、湿地、植被减少等一系列生态问题,加剧了这一矛盾[11]。
尽管西北地区大气可降水量每10 a约增加0.11 mm[10],但这并不足以平衡工业用水需求及煤炭开采活动造成的大量水资源浪费。全国每年水资源总量在2.33～3.25万亿m3波动(图3),西部主要矿区(山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆)每年水资源总量约为1 887.4亿m3,不足全国水资源总量的7%,但用水量却占到全国的16%左右,具有明显的“富煤缺水”特征,矿区水资源供需矛盾十分尖锐。煤炭开采会破坏顶板覆岩结构完整性,导致含水层从层间径流向垂向径流为主的新水循环模式转变,大部分基岩裂隙承压水含水层及第四系潜水含水层地下水渗(溃)入矿井采空区,地下水位下降,进而引发地表径流、湿地、植被减少等一系列生态问题,加剧了这一矛盾[11]。新时代对煤炭的长期开发对生态环境提出了更高的要求,应从煤炭开采全周期角度出发,实现开采全周期内“煤及煤系伴生资源协调开发与利用”的绿色开采格局,特别是对矿井水的保护显得尤为重要。煤炭开采时,第四系含水层及基岩孔隙裂隙含水层是矿井水的主要来源,诸多煤炭企业、科研院所的科技工作者对“煤-水”双资源型矿井建设开展了大量探索与实践[12]。尽管人们已经意识到矿井水可作为重要的伴生资源,而不仅仅是“水害”,但目前比较普遍的矿井水处理方式是通过地面净水设备处理达标后排放或投入使用[13]。根据矿井水的处理程度和行业用水要求,矿井水可用于井下消防除尘、煤炭洗选、农业灌溉、临近工业生产及地表河流补给等生产、生活和生态方面[14-15]。以榆神府矿区为例,2014年在产煤矿矿井水排水量约为50×106m3/a,约有46.6%回用为工业生产用水[16]。这种处理方式在矿井水提升过程和净化过程中会产生巨大的资源和成本消耗(浪费),矿井水运输效率和净化效率也不高,特别是在西部生态脆弱矿区,蒸发量远大于降水量,外排的水散失严重。针对矿井水外排处理的弊端,济宁二号煤矿、大柳塔煤矿、补连塔煤矿等煤矿单位实施了采空区处理矿井水技术,并部分进行了井下采空区储存矿井水的工程实践[17-19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤岩体地质力学参数原位测试系统开发与应用[J]. 姚强岭,李学华,朱柳,闫凯,杨朴,夏泽,王文韬,李冬伟. 中国矿业大学学报. 2019(06)
[2]新中国70年环境规制政策变迁与取向观察[J]. 张小筠,刘戒骄. 改革. 2019(10)
[3]面向园区的煤矿矿井水利用产业链模式研究[J]. 倪深海,彭岳津,张楠,许成友,王亨力. 能源与环保. 2019(03)
[4]煤矿矿井水处理现状与改进策略研究[J]. 李向楠. 中国资源综合利用. 2019(03)
[5]煤炭开采对相邻区域生态潜水流场扰动特征[J]. 代革联,薛小渊,牛超,许珂,蒋泽泉,肖乐乐,刘美乐. 煤炭学报. 2019(03)
[6]煤矿地下水库煤柱坝体宽度设计[J]. 姚强岭,郝琪,陈翔宇,周保精,方杰. 煤炭学报. 2019(03)
[7]榆神府地区煤炭开采对地下水资源的影响[J]. 柳宁,赵晓光,解海军,李瑜. 西安科技大学学报. 2019(01)
[8]关于建设现代化煤炭经济体系的思考[J]. 王显政. 中国煤炭. 2018(10)
[9]1960-2015年中国西北地区大气可降水量变化特征[J]. 黄小燕,王圣杰,王小平. 气象. 2018(09)
[10]改革开放40年产业结构政策回顾与展望[J]. 张小筠,刘戒骄. 改革. 2018(09)
本文编号：3257973
【文章来源】：中国科技论文. 2020,15(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
我国年降水量分布图(2013年)
图1 我国年降水量分布图(2013年)尽管西北地区大气可降水量每10 a约增加0.11 mm[10],但这并不足以平衡工业用水需求及煤炭开采活动造成的大量水资源浪费。全国每年水资源总量在2.33～3.25万亿m3波动(图3),西部主要矿区(山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆)每年水资源总量约为1 887.4亿m3,不足全国水资源总量的7%,但用水量却占到全国的16%左右,具有明显的“富煤缺水”特征,矿区水资源供需矛盾十分尖锐。煤炭开采会破坏顶板覆岩结构完整性,导致含水层从层间径流向垂向径流为主的新水循环模式转变,大部分基岩裂隙承压水含水层及第四系潜水含水层地下水渗(溃)入矿井采空区,地下水位下降,进而引发地表径流、湿地、植被减少等一系列生态问题,加剧了这一矛盾[11]。
尽管西北地区大气可降水量每10 a约增加0.11 mm[10],但这并不足以平衡工业用水需求及煤炭开采活动造成的大量水资源浪费。全国每年水资源总量在2.33～3.25万亿m3波动(图3),西部主要矿区(山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆)每年水资源总量约为1 887.4亿m3,不足全国水资源总量的7%,但用水量却占到全国的16%左右,具有明显的“富煤缺水”特征,矿区水资源供需矛盾十分尖锐。煤炭开采会破坏顶板覆岩结构完整性,导致含水层从层间径流向垂向径流为主的新水循环模式转变,大部分基岩裂隙承压水含水层及第四系潜水含水层地下水渗(溃)入矿井采空区,地下水位下降,进而引发地表径流、湿地、植被减少等一系列生态问题,加剧了这一矛盾[11]。新时代对煤炭的长期开发对生态环境提出了更高的要求,应从煤炭开采全周期角度出发,实现开采全周期内“煤及煤系伴生资源协调开发与利用”的绿色开采格局,特别是对矿井水的保护显得尤为重要。煤炭开采时,第四系含水层及基岩孔隙裂隙含水层是矿井水的主要来源,诸多煤炭企业、科研院所的科技工作者对“煤-水”双资源型矿井建设开展了大量探索与实践[12]。尽管人们已经意识到矿井水可作为重要的伴生资源,而不仅仅是“水害”,但目前比较普遍的矿井水处理方式是通过地面净水设备处理达标后排放或投入使用[13]。根据矿井水的处理程度和行业用水要求,矿井水可用于井下消防除尘、煤炭洗选、农业灌溉、临近工业生产及地表河流补给等生产、生活和生态方面[14-15]。以榆神府矿区为例,2014年在产煤矿矿井水排水量约为50×106m3/a,约有46.6%回用为工业生产用水[16]。这种处理方式在矿井水提升过程和净化过程中会产生巨大的资源和成本消耗(浪费),矿井水运输效率和净化效率也不高,特别是在西部生态脆弱矿区,蒸发量远大于降水量,外排的水散失严重。针对矿井水外排处理的弊端,济宁二号煤矿、大柳塔煤矿、补连塔煤矿等煤矿单位实施了采空区处理矿井水技术,并部分进行了井下采空区储存矿井水的工程实践[17-19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤岩体地质力学参数原位测试系统开发与应用[J]. 姚强岭,李学华,朱柳,闫凯,杨朴,夏泽,王文韬,李冬伟. 中国矿业大学学报. 2019(06)
[2]新中国70年环境规制政策变迁与取向观察[J]. 张小筠,刘戒骄. 改革. 2019(10)
[3]面向园区的煤矿矿井水利用产业链模式研究[J]. 倪深海,彭岳津,张楠,许成友,王亨力. 能源与环保. 2019(03)
[4]煤矿矿井水处理现状与改进策略研究[J]. 李向楠. 中国资源综合利用. 2019(03)
[5]煤炭开采对相邻区域生态潜水流场扰动特征[J]. 代革联,薛小渊,牛超,许珂,蒋泽泉,肖乐乐,刘美乐. 煤炭学报. 2019(03)
[6]煤矿地下水库煤柱坝体宽度设计[J]. 姚强岭,郝琪,陈翔宇,周保精,方杰. 煤炭学报. 2019(03)
[7]榆神府地区煤炭开采对地下水资源的影响[J]. 柳宁,赵晓光,解海军,李瑜. 西安科技大学学报. 2019(01)
[8]关于建设现代化煤炭经济体系的思考[J]. 王显政. 中国煤炭. 2018(10)
[9]1960-2015年中国西北地区大气可降水量变化特征[J]. 黄小燕,王圣杰,王小平. 气象. 2018(09)
[10]改革开放40年产业结构政策回顾与展望[J]. 张小筠,刘戒骄. 改革. 2018(09)
本文编号：3257973
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