露天煤矿用水合理性与节水潜力分析

2016-07-29李经伟张文丽

海河水利 2016年1期

关键词：露天煤矿

李经伟，张文丽

（内蒙古自治区水利科学研究院，内蒙古呼和浩特　010020）

露天煤矿用水合理性与节水潜力分析

李经伟，张文丽

（内蒙古自治区水利科学研究院，内蒙古呼和浩特010020）

摘要：以伊金霍洛旗已建煤矿为例，对现状用水方案、用水工艺及措施进行合理性分析，对存在节水潜力的用水环节进行用水量核定和用水水平分析，提出核定后的用水方案。

关键词：露天煤矿；用水合理性；节水潜力

建设项目用水合理性与节水潜力分析是建设项目水资源论证的一项重要内容，其对于指导建设项目用水工艺与用水量的合理化、规范化具有重要意义。以伊金霍洛旗已建露天煤矿为例，对露天煤矿现状用水中存在的不合理之处与节水潜力进行分析，提出合理用水量，这对于及时发现煤矿存在的不合理用水之处、挖掘其节水潜力具有可操作性实际意义。

1　煤矿概况

伊金霍洛旗露天煤矿位于鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内，始建于1995年，于1996年正式投产，设计生产能力0.3 Mt/a。为最大限度地回采有限资源，2010年对矿井生产系统进行了改造，并于2012年4月达产。目前，露天矿开采顺利，产量稳定，实际生产能力60万t/a。

煤层的开采都以顶板剥离露煤方式由顶向底采煤，倾斜分层。煤矿生产水源为煤矿矿坑疏干水，生活用水由矿区现有生活水源井供给。

2　煤矿现状用水情况

2.1现状用水系统

（1）生产用水系统。本项目采用露天开采方式，煤矿现状的生产用水主要包括汽车冲洗用水、道路洒水、储煤场洒水、地面绿化洒水等。

（2）生活用水系统。生活用水系统主要用于职工的日常生活用水，包括生活饮用水、食堂用水、洗衣用水、浴室用水、采暖锅炉补水等。

（3）消防用水系统。露天矿工业场地室外消防用水量以20 L/s计，室内消防用水量以10 L/s计，同一时间火灾的次数为1次，火灾延续时间为3 h。

2.2现状用水水量

露天煤矿现状正常生产时合计需要新水量143.5 m3/d，年用新水量4.97万m3。其中，生活新水用水量67 m3/d，每年365 d，年耗水量2.45万m3；生产新水用水量76.5 m3/d，每年330 d，年耗水量2.52 万m3。

2.3现状用水水平分析

（1）煤矿现状用水指标计算。煤矿现状用水指标计算成果，见表3。

（2）煤矿现状用水水平分析。对煤矿实际用水情况进行用水指标计算可知：煤矿新水利用率为100%，新水全部利用，水资源的利用效率高。

煤矿单位产品新水量为0.08 m3/t，符合《内蒙古自治区行业用水定额标准》（DB15/T385-2009）中露天煤矿原煤开采用水定额0.3 m3/t的标准。煤矿单位产值新水量为2.3 m3/万元，低于全国单位产值新水量120 m3/万元的规划指标。根据内蒙古自治区水利厅落实确立“三条红线”、实行最严格的水资源管理制度要求，结合鄂尔多斯市、伊金霍洛旗用水效率控制指标内容，鄂尔多斯市2012年万元工业增加值用水量控制指标为34 m3，伊金霍洛旗2012年万元工业增加值用水量控制指标为28 m3，本项目用水符合鄂尔多斯市和伊金霍洛旗用水效率控制指标。

本项目职工人均生活用水量323.5 L/d，与《内蒙古自治区行业用水定额标准》（DB15/T385-2009）中的生活用水定额比较，高于定额标准。

3　煤矿用水合理性评价与节水潜力分析

3.1现状用水工艺设备的先进性分析

2010年矿井生产系统改造后，煤矿对用水工艺设备进行了更新改造，新增了生活水净化设备，更新了水源井水泵、采暖锅炉。坑内排水处理车间和生活污水处理站利用原有的处理车间并对处理设备进行了更新改造。

煤矿生活水水质氟超标，新增的生活水净化设备采用反渗透处理工艺，处理后的生活水水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。

工业场地现有热水锅炉DZL0.7-0.7/95/70-AⅡ1台用于采暖，蒸汽锅炉DZL2-0.7-AⅡ1台用于加热热水。采暖期同时运行，采暖锅炉用于满足工业场地用热负荷，蒸汽锅炉用于供给浴室用热水。非采暖期1台蒸汽锅炉单独运行，用于供给浴室用热水。锅炉补水符合定额标准，用水工艺设备先进。

更新改造后的坑内排水处理车间采用旋流沉砂池→絮凝剂加药→高效澄清池→无阀滤池→消毒处理工艺，处理后的水质可以达到《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）中防尘洒水水质要求，也符合《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中汽车冲洗用水水质要求。矿井水处理设备处理效率高，处理损失小，工艺设备先进。

更新改造后的生产、生活污水处理站采用生产、生活污水→调节池→中水处理设备→回用水池→复用泵→采场洒水处理工艺，处理后的水质可以达到《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）中防尘洒水水质要求。生产、生活污水处理站处理效率高，处理损失小，工艺设备先进。

3.2现状用水合理性分析与节水潜力分析

根据《内蒙古自治区行业用水定额标准》（DB15/T385-2009），露天煤矿开采原煤用水定额标准为0.3 m3/t，本项目现状用水符合该定额标准。但个别用水环节仍存在用水不合理现象，各用水环节的节水潜力分析如下。

（1）生活用水。本项目职工人均生活用水量为323.5 L/d（除去锅炉补水），与同行业比较用水量较高，生活用水系统各项用水需要核定。

本项目位于缺水地区，用水定额应取定额下限值。经计算现状用水定额，生活饮用水、食堂用水和洗浴用水均不符合《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）中的用水定额标准，需要核定。本项目现状全矿定员136人，生活饮用水、食堂用水按照现状全矿定员人数核定用水量。洗衣用水符合《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）中的用水定额标准。

本项目锅炉主要为厂区供暖，根据采暖负荷，项目区采暖锅炉1台，在采暖期运行。根据《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）采暖热水锅炉补水量为采暖系统循环水量的2%～4%，核算锅炉补水量占采暖系统循环水量的3.2%，冬季锅炉补水符合定额。

根据现状全矿生活用水情况，分析各项生活用水指标的合理性，见表1。

表1　煤矿现状生活用水系统各项用水指标合理性分析

（2）本项目厂区绿化面积为0.67万m2，绿化用水定额为4.5 L/（m2·d），高于《室外给水设计规范》（GB50013-2006）浇洒绿地用水1.0～3.0 L/（m2·d）计算标准，存在节水潜力。

（3）根据矿区用水情况，本工程道路喷洒面积为0.95万m2，计算道路浇洒用水定额为3.7 L/（m2·d），符合《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）道路洒水1.5～2.0 L/（m2·次）、1 d 2次的计算标准。但考虑矿区所在区域属于缺水地区，应按照定额低值核定该项用水，存在节水潜力。

（4）本项目储煤场、排土场洒水面积为1.13万m2，每日洒2次，每次洒水量为2.2 L/m2，用水量偏大，需核减，存在节水潜力。

（5）矿区自营运输和洒水车辆1 d冲洗的车辆为10辆，煤矿现状每辆车的冲洗用水量为1 000 L，符合《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）车辆冲洗用水1 000～2 000 L/辆的用水定额标准，用水合理。

煤矿现状生产用水系统各项用水指标合理性分析，见表2。

表2　煤矿现状生产用水系统各项用水指标合理性分析

4　煤矿合理取用水量的核定

4.1合理取用水量的核定

根据以上用水系统分析结果，核定后的用水量为：本项目正常生产时全厂年新水用水量为3.56万m3，其中生产新水用水量为1.84万m3、生活新水用水量为1.72万m3。核定前后本项目生产、生活用水指标计算结果汇总于表3。

表3　核定前后本项目的生产、生活用水量指标计算成果

4.2核定后的煤矿用水水平分析

核定后，露天煤矿新水利用率为100%，新水全部利用，水资源的利用效率高；煤矿单位产品新水量为0.06 m3/t，符合《内蒙古自治区行业用水定额标准》（DB15/T385-2009）中露天煤矿原煤开采用水定额0.3 m3/t的标准；煤矿单位产值新水量为1.6 m3/万元，低于全国单位产值新水量120 m3/万元的规划指标，根据内蒙古自治区水利厅落实确立“三条红线”、实行最严格的水资源管理制度要求，结合鄂尔多斯市、伊金霍洛旗用水效率控制指标内容，鄂尔多斯市2012年万元工业增加值用水量控制指标为34 m3，伊金霍洛旗2012年万元工业增加值用水量控制指标为28 m3，本项目用水符合鄂尔多斯市和伊金霍洛旗用水效率控制指标；煤矿职工人均生活用水量263.1 L/d，符合《内蒙古自治区行业用水定额标准》（DB15/T385-2009）中的生活用水定额标准。