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【摘 要】 近年来，在煤矿的管理中，矿井水的管理至关重要，可以作为一种良好的水资源使用，充分利用矿井水是提高煤矿经济效益的有效途径。本文分析了煤矿矿井水井下处理新技术，针对超磁分离技术在煤矿矿井水井下处理的应用进行详细探究。
【关键词】 煤矿矿井水；井下处理；技术及应用
引言：
目前，我国的煤矿企业快速的发展，对国家的经济发展起着直观重要的作用，加强煤矿的管理是，当下最主要的责任，无论是企业的本身还是对于社会的利益，都是不容被忽视的。煤矿矿井水既是一种具有行业特点的污染源，又是一种宝贵的水资源，对于全世界而言都是非常重要的不可再生资源，因此对矿井水进行经济合理的处理，并使其实现资源化，所以，充分利用相关的资源，具有重要的环境价值和显著的经济、社会效益。
一、煤矿矿井水井下处理新技术分析
1、采空区处理矿井水技术
采空区处理矿井水技术是利用煤矿井下采空区空间及矸石等填充物的过滤和沉淀作用净化矿井水，并且复用于煤矿井下生产。该技术的特点是充分利用采空区空间，工艺简单、运行成本低，但对矿区地质构造有特殊要求，只适用于少部分矿井。神华集团神东矿区大柳塔煤矿以采空区矸石作为过滤净化污水的载体，将井下排水直接注入采空区进行净化处理后供井下工作面生产及地面的生产、生活使用，通过制定专项的水质保证措施，采空区净化后的水质指标均达到了GB50383—2006《煤矿井下消防、洒水设计规范》中井下消防、洒水水质标准，以及GB/T18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》的规定。
济宁二号煤矿利用井下采空区处理矿井水，首先将部分矿井水注入采空区进行一级降速沉淀、初级过滤后，打入中速过滤罐进行二级处理，处理后的水进入蓄水池，再由加压泵打入井下供水管网利用，取得了良好效果。
2、矿井水井下处理系统专利技术
矿井水井下处理系统由沉淀、过滤、阻垢、供水4部分组成，其特点在于沉淀池为复合型，由平流区和斜管区组成；过滤包括初级过滤器和精过滤器；阻垢仪为电子型或永磁型。此专利技术具有处理效果好、水质稳定，抗冲击负荷强的特点，适用于煤矿含悬浮物、铁、锰矿井水的井下处理，由于过滤池占地较大，不适合于较大水量的井下处理。矿井水井下处理系统于2007年底在神东矿区榆家梁煤矿矿井水井下处理工程中得到应用，处理水量100m3/h，原水悬浮物质量浓度30mg/L，铁离子质量浓度6.5mg/L，锰离子质量浓度0.16mg/L，处理工艺中不投加絮凝剂。沉淀池采用高效复合沉淀池，过滤系统由50μm盘式过滤器和双滤料精过滤器组成，设备启停控制、运行工况监控和报警都实现了自动化。出水悬浮物质量浓度小于3mg/L，铁、锰离子质量浓度均小于0.1mg/L，颗粒物粒度小于5μm，满足进口液压支架乳化液用水及设备冷却、井下防尘用水要求[1]。
3、超磁分离水体净化技术
超磁分离水体净化技术是将不带磁性的水体悬浮物赋予磁性，然后通过超磁分离机进行固液分离，水体得到净化。水体中分离出的泥渣经磁种回收系统分散、脱磁后实现磁种与泥渣的分离，磁种进入下一个循环使用过程。该技术特点是：水力停留时间短（约4.5min），占地面积小，处理水量大，目前存在问题是处理效果不够稳定，磁种回收率有待提高。2010年3月山东新巨龙能源有限责任公司采用超磁分离水体净化技术处理井下矿井水，工程设计水处理量34000m3/d，矿井水汇入位于-810m水仓，设计进水悬浮物质量浓度300～400mg/L，超磁分离设备出水指标为悬浮物质量浓度小于10mg/L，少部分供井下生产使用，大部分提升到地面矿井水处理站进一步处理复用。磁分离磁鼓出渣含水率小于93%，直接输送至压滤机脱水。项目电气设计均满足煤矿安全防爆要求，全套设备采用全自动化控制。
4、压力式气水相互冲洗滤池矿井水处理技术
为实现矿井水井下直接处理利用，相关研发出适合煤矿井下工作环境的压力式气水相互冲洗滤池。该滤池由多个密闭的滤格组成，采用压力式进出水；反冲洗时先进行气反冲洗，再进行水反冲洗；某一滤格的反冲洗水来自其他滤格的滤后水，不需要专用的冲洗设施，提高了冲洗效率，降低了反冲洗水量，系统运行稳定，易于实现自动控制。该技术在山东济宁三号煤矿矿井水井下处理利用工程中得到应用，工程设计处理水量200m3/h，原水为采空区出水，浊度10～20NTU，铁离子质量浓度1.5～5.5mg/L，锰离子质量浓度0.1～0.3mg/L。采用2组压力式气水相互冲洗滤池并联运行，单组滤池为5个滤格，正常滤速6m/h时，强制滤速7.5m/h。工程运行实践表明，压力式气水相互冲洗滤池出水水质好，浊度小于3NTU，铁离子质量浓度小于0.3mg/L，锰离子质量浓度小于0.1mg/L，满足井下用水水质要求[2]。
二、超磁分离技术在煤矿矿井水井下处理的应用探究
1、超磁分离工艺流程
超磁分离技术在煤矿水处理中应用属于起步阶段，目前应用较少。国内采用该技术处理矿井水的煤矿主要分布在山东和内蒙古，其主要工艺流程为矿井水进入混凝系统后，在混凝系统中投加重介磁种、PAC和PAM，通过搅拌混凝，形成以磁种作为“核”的悬浮物絮体，包含磁种的悬浮物（也称为磁性絮团）流经磁分离机（盘式磁选机），利用超磁分离机里的稀土永磁磁盘的高强磁力，实现磁性絮团与水的快速分离。超磁分离机分离后的含磁种污泥，通过缷渣系统输送至磁分离磁鼓，实现磁种与污泥的有效分离，并回收循环使用磁种。脱磁后的污泥，进入污泥池，通过压滤机脱水后，泥饼通过矿车运至井下运煤皮带，输送至地面。
2、处理效果
通过对山东某煤矿采用该工艺的矿井水处理站进出水悬浮物指标进行监测，SS指标进水濃度为308-523mg/L，经超磁分离系统处理后，出水浓度为5-10mg/L。超磁分离系统对SS的平均去除效率为98.1%，去除效果较好。 3、工艺特点
3.1 药剂投加量少
该工艺采用磁力吸附实现分离，仅需要少量药剂使水体中的悬浮物形成微絮凝。与传统工艺相比，最多可降低60%的药剂使用量。
3.2 节省占地
与传统工艺相比，该工艺所需水力停留时间较短，相应的所需占地和空间较传统工艺减少83%。
3.3 污泥含水率低
磁分离设备通过磁力吸附实现絮团和水的完全分离，污泥含水率较传统工艺降低5-6%，可以有效降低污泥池的池容，节省占地[3]。
3.4 超磁分离井下与地面布置优劣势分析
由于该工艺具有占地面积小这一显著特点，目前已建成的采用超磁分离技术的矿井水处理站均位于井下，井下排水自流进入处理站后，通过排水渠进入井下水仓，目前尚没有地面处理的应用。
根据相关布置形式的优劣势分析结果，如果煤矿项目属于地面用地制约大或矿井水量大并且变化不大的项目，或者是改扩建项目井下有可利用的废弃巷道，可以优先考虑采用井下布置的形式；如果属于水文地质条件复杂，水量随季节或采区变化较大或者后续需进行深度处理的项目，则可以优先考虑采用地面布置的形式。
结束语：
综上所述，采空区处理矿井水技术、矿井水井下处理系统专利技术和压力式气水相互冲洗滤池矿井水处理技术等在煤矿矿井水井下处理工程中得到成功应用，大幅提高了矿井水井下处理的技术水平，为矿井水资源化提供了新的技术途径和工程经验。但现有技术设备还主要延续井上处理的相对固定化模式，灵活性较差，今后应针对煤矿井下空间环境的特殊性，根据煤矿井下开采工作面的多变性，研究开发模块化、可移动及可拆卸组装的矿井水井下处理装置，井下模块化设备的处理水量不宜过大，要求工艺先进、运行可靠、安全稳定、布置紧凑、拆卸方便、自动控制、可无人职守，且具有防暴、防静电、防潮等功能，并通过煤安认证。采用多种矿井水处理技术耦合，提高矿井水处理效率，是今后发展的趋势和方向。
参考文献：
[1]李硕.煤矿矿井水处理工程问题及对策研究[D].河北工程大学，2013.
[2]周如禄，高亮，郭中权，崔东锋，杨建超.煤矿矿井水井下直接处理及循环利用[J].中国给水排水，2013（04）：71-74+79.
[3]王德发.煤矿矿井水井下净化处理系统设计及应用[J].內蒙古煤炭经济，2013（12）：74-75.
【关键词】 煤矿矿井水；井下处理；技术及应用
引言：
目前，我国的煤矿企业快速的发展，对国家的经济发展起着直观重要的作用，加强煤矿的管理是，当下最主要的责任，无论是企业的本身还是对于社会的利益，都是不容被忽视的。煤矿矿井水既是一种具有行业特点的污染源，又是一种宝贵的水资源，对于全世界而言都是非常重要的不可再生资源，因此对矿井水进行经济合理的处理，并使其实现资源化，所以，充分利用相关的资源，具有重要的环境价值和显著的经济、社会效益。
一、煤矿矿井水井下处理新技术分析
1、采空区处理矿井水技术
采空区处理矿井水技术是利用煤矿井下采空区空间及矸石等填充物的过滤和沉淀作用净化矿井水，并且复用于煤矿井下生产。该技术的特点是充分利用采空区空间，工艺简单、运行成本低，但对矿区地质构造有特殊要求，只适用于少部分矿井。神华集团神东矿区大柳塔煤矿以采空区矸石作为过滤净化污水的载体，将井下排水直接注入采空区进行净化处理后供井下工作面生产及地面的生产、生活使用，通过制定专项的水质保证措施，采空区净化后的水质指标均达到了GB50383—2006《煤矿井下消防、洒水设计规范》中井下消防、洒水水质标准，以及GB/T18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》的规定。
济宁二号煤矿利用井下采空区处理矿井水，首先将部分矿井水注入采空区进行一级降速沉淀、初级过滤后，打入中速过滤罐进行二级处理，处理后的水进入蓄水池，再由加压泵打入井下供水管网利用，取得了良好效果。
2、矿井水井下处理系统专利技术
矿井水井下处理系统由沉淀、过滤、阻垢、供水4部分组成，其特点在于沉淀池为复合型，由平流区和斜管区组成；过滤包括初级过滤器和精过滤器；阻垢仪为电子型或永磁型。此专利技术具有处理效果好、水质稳定，抗冲击负荷强的特点，适用于煤矿含悬浮物、铁、锰矿井水的井下处理，由于过滤池占地较大，不适合于较大水量的井下处理。矿井水井下处理系统于2007年底在神东矿区榆家梁煤矿矿井水井下处理工程中得到应用，处理水量100m3/h，原水悬浮物质量浓度30mg/L，铁离子质量浓度6.5mg/L，锰离子质量浓度0.16mg/L，处理工艺中不投加絮凝剂。沉淀池采用高效复合沉淀池，过滤系统由50μm盘式过滤器和双滤料精过滤器组成，设备启停控制、运行工况监控和报警都实现了自动化。出水悬浮物质量浓度小于3mg/L，铁、锰离子质量浓度均小于0.1mg/L，颗粒物粒度小于5μm，满足进口液压支架乳化液用水及设备冷却、井下防尘用水要求[1]。
3、超磁分离水体净化技术
超磁分离水体净化技术是将不带磁性的水体悬浮物赋予磁性，然后通过超磁分离机进行固液分离，水体得到净化。水体中分离出的泥渣经磁种回收系统分散、脱磁后实现磁种与泥渣的分离，磁种进入下一个循环使用过程。该技术特点是：水力停留时间短（约4.5min），占地面积小，处理水量大，目前存在问题是处理效果不够稳定，磁种回收率有待提高。2010年3月山东新巨龙能源有限责任公司采用超磁分离水体净化技术处理井下矿井水，工程设计水处理量34000m3/d，矿井水汇入位于-810m水仓，设计进水悬浮物质量浓度300～400mg/L，超磁分离设备出水指标为悬浮物质量浓度小于10mg/L，少部分供井下生产使用，大部分提升到地面矿井水处理站进一步处理复用。磁分离磁鼓出渣含水率小于93%，直接输送至压滤机脱水。项目电气设计均满足煤矿安全防爆要求，全套设备采用全自动化控制。
4、压力式气水相互冲洗滤池矿井水处理技术
为实现矿井水井下直接处理利用，相关研发出适合煤矿井下工作环境的压力式气水相互冲洗滤池。该滤池由多个密闭的滤格组成，采用压力式进出水；反冲洗时先进行气反冲洗，再进行水反冲洗；某一滤格的反冲洗水来自其他滤格的滤后水，不需要专用的冲洗设施，提高了冲洗效率，降低了反冲洗水量，系统运行稳定，易于实现自动控制。该技术在山东济宁三号煤矿矿井水井下处理利用工程中得到应用，工程设计处理水量200m3/h，原水为采空区出水，浊度10～20NTU，铁离子质量浓度1.5～5.5mg/L，锰离子质量浓度0.1～0.3mg/L。采用2组压力式气水相互冲洗滤池并联运行，单组滤池为5个滤格，正常滤速6m/h时，强制滤速7.5m/h。工程运行实践表明，压力式气水相互冲洗滤池出水水质好，浊度小于3NTU，铁离子质量浓度小于0.3mg/L，锰离子质量浓度小于0.1mg/L，满足井下用水水质要求[2]。
二、超磁分离技术在煤矿矿井水井下处理的应用探究
1、超磁分离工艺流程
超磁分离技术在煤矿水处理中应用属于起步阶段，目前应用较少。国内采用该技术处理矿井水的煤矿主要分布在山东和内蒙古，其主要工艺流程为矿井水进入混凝系统后，在混凝系统中投加重介磁种、PAC和PAM，通过搅拌混凝，形成以磁种作为“核”的悬浮物絮体，包含磁种的悬浮物（也称为磁性絮团）流经磁分离机（盘式磁选机），利用超磁分离机里的稀土永磁磁盘的高强磁力，实现磁性絮团与水的快速分离。超磁分离机分离后的含磁种污泥，通过缷渣系统输送至磁分离磁鼓，实现磁种与污泥的有效分离，并回收循环使用磁种。脱磁后的污泥，进入污泥池，通过压滤机脱水后，泥饼通过矿车运至井下运煤皮带，输送至地面。
2、处理效果
通过对山东某煤矿采用该工艺的矿井水处理站进出水悬浮物指标进行监测，SS指标进水濃度为308-523mg/L，经超磁分离系统处理后，出水浓度为5-10mg/L。超磁分离系统对SS的平均去除效率为98.1%，去除效果较好。 3、工艺特点
3.1 药剂投加量少
该工艺采用磁力吸附实现分离，仅需要少量药剂使水体中的悬浮物形成微絮凝。与传统工艺相比，最多可降低60%的药剂使用量。
3.2 节省占地
与传统工艺相比，该工艺所需水力停留时间较短，相应的所需占地和空间较传统工艺减少83%。
3.3 污泥含水率低
磁分离设备通过磁力吸附实现絮团和水的完全分离，污泥含水率较传统工艺降低5-6%，可以有效降低污泥池的池容，节省占地[3]。
3.4 超磁分离井下与地面布置优劣势分析
由于该工艺具有占地面积小这一显著特点，目前已建成的采用超磁分离技术的矿井水处理站均位于井下，井下排水自流进入处理站后，通过排水渠进入井下水仓，目前尚没有地面处理的应用。
根据相关布置形式的优劣势分析结果，如果煤矿项目属于地面用地制约大或矿井水量大并且变化不大的项目，或者是改扩建项目井下有可利用的废弃巷道，可以优先考虑采用井下布置的形式；如果属于水文地质条件复杂，水量随季节或采区变化较大或者后续需进行深度处理的项目，则可以优先考虑采用地面布置的形式。
结束语：
综上所述，采空区处理矿井水技术、矿井水井下处理系统专利技术和压力式气水相互冲洗滤池矿井水处理技术等在煤矿矿井水井下处理工程中得到成功应用，大幅提高了矿井水井下处理的技术水平，为矿井水资源化提供了新的技术途径和工程经验。但现有技术设备还主要延续井上处理的相对固定化模式，灵活性较差，今后应针对煤矿井下空间环境的特殊性，根据煤矿井下开采工作面的多变性，研究开发模块化、可移动及可拆卸组装的矿井水井下处理装置，井下模块化设备的处理水量不宜过大，要求工艺先进、运行可靠、安全稳定、布置紧凑、拆卸方便、自动控制、可无人职守，且具有防暴、防静电、防潮等功能，并通过煤安认证。采用多种矿井水处理技术耦合，提高矿井水处理效率，是今后发展的趋势和方向。
参考文献：
[1]李硕.煤矿矿井水处理工程问题及对策研究[D].河北工程大学，2013.
[2]周如禄，高亮，郭中权，崔东锋，杨建超.煤矿矿井水井下直接处理及循环利用[J].中国给水排水，2013（04）：71-74+79.
[3]王德发.煤矿矿井水井下净化处理系统设计及应用[J].內蒙古煤炭经济，2013（12）：74-75.