矿山废水

学科：环境科学

词目：矿山废水

英文：minewastewater

在矿山建设和生产过程中，由于自然条件复杂、作业环境较差，加之人们对矿山灾害客观规律的认识还不够全面、深入，有时麻痹大意和违章作业、违章指挥，这就造成发生某些灾害的可能。为了迅速有效地处理矿井突发事故，保护职工生命安全，减少国家资源和财产损失，必须根据两大《规程》(煤矿安全规程、煤矿救护规程)的要求，做好救护工作。同时，还要教育职工，在发生事故时如何积极进行自救和互救。

矿山救护队是处理矿井火灾、瓦斯、煤尘、水、顶板等灾害的专业性队伍，是职业性、技术性组织，严格实行军事化管理。实践证明，矿山救护队在预防和处理矿山灾害事故中发挥了重要作用。

       矿井水主要由伴随矿井开采而产生的地表渗透水、岩石孔隙水、矿坑水、地下含水层的疏放水、以及井下生产防尘、灌浆、充填污水,选矿厂和洗煤厂污水是矿山废水的主要来源。通常,矿井水pH值在7～8之间,属弱碱性。但是含硫的矿井水,其SO42-较多,大都是酸性水。在含硫矿井,由于矿石或围岩及含硫煤中含有硫化矿物。这些矿物经氧化、分解并溶解在矿井水中,形成酸性水。尤其在开采巷道中,在大量渗入地下水和良好的通风条件下,为硫化矿物的氧化、分解提供了极为有利的环境。

       地下开采尤其是水力采煤、水沙充填采矿法排放的污水是不可忽视的。据统计,若不考虑回水利用,每产1t矿石,废水排放量为1m3左右;生产1t原煤约从井下排出废水0.5～10m3不等,最高可达60m3。而且有些矿山关闭后,还会有大量的废水继续污染矿区环境。并且矿山废水引起的影响范围远远超出矿区本身。

        矿井水污染可分为矿物污染、有机物污染和细菌污染。在某些矿山中还存在放射性物质污染和热污染。矿物污染有砂、泥颗粒、矿物杂质、粉尘、溶解盐、酸和碱等;有机物污染有煤炭颗粒、油脂、生物生命代谢产物、木材及其它物质的氧化分解产物。以及受开采、运输过程中散落的粉矿、煤粉、岩粉及伴生矿物的污染,水体呈灰黑色、浑浊、水面浮有油膜,并散发少量的腥臭、油腥味。水质分析检验结果,化学耗氧量大,细菌总数和大肠菌群含量大,如未加处理,任其长期外排,对环境会产生一定的不良影响。

       一种物质排入水体后是否会造成水体污染,这主要取决于该物质的性质和在废水中的浓度、含这种物质废水的总排放量和受污染水体的特性、以及它吸收污染物质的容量。

矿山废水中的主要污染物：

      (1)有机污染物。矿山废水池和尾矿池中植物的腐烂,可能使废水中有机成分含量很高,选矿厂、洗煤厂、分析化验室排放的废水中含有酚、甲酚、萘酚等有机物,它们对水生物极为有害。

      (2)油类污染物。油类污染物是矿山中较为普遍的污染物,含油废水浸入孔隙内形成油膜,产生堵塞作用,破坏土壤结构,不利于植物的生长,甚至使农作物枯死。水面存在的油膜阻碍大气中的氧向水体转移,致使水体得不到氧,使水生生物因缺氧而死亡。

      (3)酸碱的污染。酸碱污染是水体污染中存在的普遍现象,酸碱废水排入水体后,使水体pH值发生变化,抑制细菌和微生物的生长,妨碍水体自净还可腐蚀船舶和水工建筑物,破坏正常的生态循环。

4)氧化物。氧化物有剧毒,一般人只要误服0.1g左右的氰化钠或氰化钾就会死亡。敏感的人甚至0.06g就可致死。当水中CN-含量达0.3～0.5mg/L时,便可使鱼致死。

我国的尾矿回水一般有以下几种方法：

（1）浓缩池回水：由于矿厂排出的尾矿浓度一般都较低，为节省新水消耗，常在选矿厂内或选矿厂附近修建尾矿浓缩池或倾斜板浓缩池等回水设施进行尾矿脱水，尾矿砂沉淀在浓缩池底部，澄清水由池中溢出，并送回选矿厂再用。浓缩池的回水率一般可达40%～70%以上。大型选矿厂或重力选矿厂，采用浓缩池回水，一方面可在浓缩池中取得大量回水，减小供水水源的负担；另一方面，由于提高了尾矿浓度而使尾矿矿浆量减小，因此可降低尾矿的输送费用。

（2）尾矿库回水：将尾矿排入尾矿库后，尾矿矿浆中所含水分一部分留在沉积尾矿的空隙中，一部分经坝体池底等渗透到池外，另一部分在池面蒸发。尾矿库回水就是把余留的这部分澄清水回收，供选矿厂烘干机厂家使用。由于尾矿库本身有一定的集水面积，因此尾矿库本身起着径流水的调节作用。 

尾矿库排水系统常用的基本形式有：排水管、隧洞、溢洪道和山坡截洪沟等。应根据排水量、地形条件、使用要求及施工条件等因素经过技术经济比较后确定所需要的排水系统。对于小流量多采用排水管排水；中等流量可采用排水管或隧洞，大流量采用隧洞或溢洪道。排水系统的进水头部可采用排水井或斜槽。对于大中型工程如果工程地质条件允许，隧洞排洪常较排水管排洪经济而可靠。国内的尾矿库一般多将洪水和尾矿澄清水合用一个排水系统排放。

 尾矿库排水系统应靠在尾矿一侧山坡进行布置，选线力求短直，地基均一，无断层、滑坡、破碎带和弱地基。其进水头部的布置应满足在使用过程中任何时候均可以进入尾矿澄清水的要求。当进水设施为排水井时，应认真考虑其数量、高程、距离和位置。澄清距离的目的是确保排水井不跑浑水。当尾矿受水面积很大，洗砂机在短时间内可能下来大量洪水。为能迅速排出大部分或部分洪水，可靠尾矿库一侧山坡上，在尾矿坝附近修筑一条溢洪道。所有流经排水系统设施的排水井窗口、管道直径、沟槽断面、隧洞断面等尺寸和泄流量需经计算后再结合实际经验给予确定。

矿山废水污染控制 为了解决矿山废水造成的危害,必须采取各种措施和方法,严格控制废水排放,减少废水对周围环境的污染。

(1)煤矿水资源破坏和污染防治措施。①超前开采利用疏干水。在煤矿开采前或开采过程中,对即将被疏干或破坏的含水层,选择合适的疏干方式,统筹安排,充分利用或储存疏干水,既能满足煤炭开采的需要,又可解决供水水源的问题。②建立反渗透帷幕。在开采地段周围设置一道封闭的反渗透围墙,用于防止地下水流入矿坑或井巷,保护地下水不枯竭、不被污染,使地下水仍保持或接近天然状态。③填堵导水通道。对塌陷的地质构造形成的含水层及井巷导水通道,采用回填、注浆等方法封堵;对渗漏严重的河床,采取河流改道、修整河底的方法即可减少矿井涌水,又可保持水资源。

(2)循环用水,一水多用。采用循环供水系统,使废水在一定的生产过程中多次重复使用。既能减少废水的排放量、减轻环境污染,又能减少新水补充,节省水资源,解决日益紧张的供水问题。要积极开展水采矿井煤泥水处理技术的研究,使水采煤泥和洗煤厂洗煤煤泥经浮选后全部厂内回收。使井下采煤与洗煤厂有机结合成一体,一是可回收大量的精煤;二是保证洗煤厂洗煤用水的同时,可实现洗水闭路循环,既可节约用水,又可节约清水;三是减少了污水的外排,保护了环境,同时还能取得良好的经济效益和社会效益。

(3)井下污水处理。目前推广的经济型水泵工艺或区域化水泵工艺所采用的煤泥水处理系统都是按闭路循环设计的。在井下中央硐室采用斜管沉淀仓对采区分级脱水后的煤泥水进一步净化处理,大部分煤泥水净化后在井下供采掘循环使用。只有少部分经过浓缩后的高浓度煤泥水用小流量高扬程煤泥泵排至地面入洗煤厂或脱水厂处理。对于小型煤矿,地面无洗煤厂,所产生的煤泥水都在井下中央硐室处理,中央硐室采用浓缩旋流器和高频震动筛对煤泥水进一步处理,可以做到煤泥水不升井。 在大中型矿井中工作的采煤机、转载机、掘进机等使用的液压油、齿轮油,液压支架使用的乳化油,由于管理不善产生泄露,随矿井水排至地面污染环境。应采取如下措施:一是要加强对设备的管理;二是完善各类用油设备的密封性能,防止漏油;三是研究开发水介质单体液压支柱,不使用乳化油,对于井下防灭火的灌浆和水砂充填处理采空区的充填污水,可在井底硐室处理后循环使用。 这几年来的水净化工程项目越发受到人们重视，投身于研究项目的工程师也日渐增长，我国的水利工程也展开了质量管理，在这方面使得水质安全更加巩固了，相信在不久的将来，我国水净化工程会凭借突出的专项能力、雄厚的技术力量、出众的提高水资源的使用质量。