為實現(xiàn)西部生態(tài)脆弱礦區(qū)煤炭資源開采和地下水資源保護利用的動態(tài)平衡調控,以煤炭開采長期影響下水資源保護與利用為研究對象,在總結已有研究成果的基礎上提出了采動水資源的概念:通過運動狀態(tài)和空間位置關系劃分采動水資源的類型,包括地表水系、含水層、運移水資源和匯集水資源;闡述了我國煤礦采動水資源開發(fā)技術原理,并進一步提出了通過開采"目標層"以充分利用采動水資源的技術設想;根據采動水資源的利用技術途徑,將其劃分為采動水資源-地表水/井下水/含水層水3種循環(huán)利用模式。采動水資源概念的提出和利用技術體系的建立,不僅有助于緩解煤水共采矛盾,也可為礦井采動水資源的開發(fā)與利用提供新的技術思路。 

【文章來源】：中國科技論文. 2020,15(09)北大核心

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【部分圖文】：

我國年降水量分布圖(2013年)

圖1 我國年降水量分布圖(2013年)盡管西北地區(qū)大氣可降水量每10 a約增加0.11 mm[10],但這并不足以平衡工業(yè)用水需求及煤炭開采活動造成的大量水資源浪費。全國每年水資源總量在2.33～3.25萬億m3波動(圖3),西部主要礦區(qū)(山西、陜西、內蒙古、寧夏、新疆)每年水資源總量約為1 887.4億m3,不足全國水資源總量的7%,但用水量卻占到全國的16%左右,具有明顯的“富煤缺水”特征,礦區(qū)水資源供需矛盾十分尖銳。煤炭開采會破壞頂板覆巖結構完整性,導致含水層從層間徑流向垂向徑流為主的新水循環(huán)模式轉變,大部分基巖裂隙承壓水含水層及第四系潛水含水層地下水滲(潰)入礦井采空區(qū),地下水位下降,進而引發(fā)地表徑流、濕地、植被減少等一系列生態(tài)問題,加劇了這一矛盾[11]。

盡管西北地區(qū)大氣可降水量每10 a約增加0.11 mm[10],但這并不足以平衡工業(yè)用水需求及煤炭開采活動造成的大量水資源浪費。全國每年水資源總量在2.33～3.25萬億m3波動(圖3),西部主要礦區(qū)(山西、陜西、內蒙古、寧夏、新疆)每年水資源總量約為1 887.4億m3,不足全國水資源總量的7%,但用水量卻占到全國的16%左右,具有明顯的“富煤缺水”特征,礦區(qū)水資源供需矛盾十分尖銳。煤炭開采會破壞頂板覆巖結構完整性,導致含水層從層間徑流向垂向徑流為主的新水循環(huán)模式轉變,大部分基巖裂隙承壓水含水層及第四系潛水含水層地下水滲(潰)入礦井采空區(qū),地下水位下降,進而引發(fā)地表徑流、濕地、植被減少等一系列生態(tài)問題,加劇了這一矛盾[11]。新時代對煤炭的長期開發(fā)對生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求,應從煤炭開采全周期角度出發(fā),實現(xiàn)開采全周期內“煤及煤系伴生資源協(xié)調開發(fā)與利用”的綠色開采格局,特別是對礦井水的保護顯得尤為重要。煤炭開采時,第四系含水層及基巖孔隙裂隙含水層是礦井水的主要來源,諸多煤炭企業(yè)、科研院所的科技工作者對“煤-水”雙資源型礦井建設開展了大量探索與實踐[12]。盡管人們已經意識到礦井水可作為重要的伴生資源,而不僅僅是“水害”,但目前比較普遍的礦井水處理方式是通過地面凈水設備處理達標后排放或投入使用[13]。根據礦井水的處理程度和行業(yè)用水要求,礦井水可用于井下消防除塵、煤炭洗選、農業(yè)灌溉、臨近工業(yè)生產及地表河流補給等生產、生活和生態(tài)方面[14-15]。以榆神府礦區(qū)為例,2014年在產煤礦礦井水排水量約為50×106m3/a,約有46.6%回用為工業(yè)生產用水[16]。這種處理方式在礦井水提升過程和凈化過程中會產生巨大的資源和成本消耗(浪費),礦井水運輸效率和凈化效率也不高,特別是在西部生態(tài)脆弱礦區(qū),蒸發(fā)量遠大于降水量,外排的水散失嚴重。針對礦井水外排處理的弊端,濟寧二號煤礦、大柳塔煤礦、補連塔煤礦等煤礦單位實施了采空區(qū)處理礦井水技術,并部分進行了井下采空區(qū)儲存礦井水的工程實踐[17-19]。

【參考文獻】：
期刊論文
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