一、項(xiàng)目背景
近年來(lái)隨著煤炭等地下資源的開(kāi)發(fā)利用，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境受到了很大的擾動(dòng)，特別是礦區(qū)水資源短缺和水質(zhì)污染問(wèn)題突出，在既要進(jìn)行資源開(kāi)發(fā)也要保護(hù)生態(tài)環(huán)境的雙重要求下，本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了礦井水井下原位處置和儲(chǔ)存技術(shù)體系，即利用采空區(qū)建設(shè)地下水儲(chǔ)庫(kù)群，根據(jù)不同水質(zhì)水資源的需求對(duì)污染水體進(jìn)行井下模塊化處置，并對(duì)處置后的水體進(jìn)行儲(chǔ)存和高效利用，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)裝備，完善了標(biāo)準(zhǔn)體系。本研究具有了重要的現(xiàn)實(shí)意義，可為煤炭企業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益顯著。本項(xiàng)目的實(shí)施是國(guó)家的重大戰(zhàn)略需求，對(duì)于其它非常規(guī)水資源的高效利用也具有借鑒意義。
二、技術(shù)難題
本項(xiàng)目研究需要重點(diǎn)解決的難題：
1.地下污水模塊化閉環(huán)分質(zhì)處理；
2.分質(zhì)凈化水及尾水的地下儲(chǔ)存庫(kù)建設(shè)技術(shù)；
3.基于水量需求的地下儲(chǔ)存庫(kù)群水資源調(diào)度及水資源高效利用。
三、關(guān)鍵技術(shù)及工藝流程
1.關(guān)鍵技術(shù)
2.基本流程
3.實(shí)例示范
四、主要技術(shù)創(chuàng)新
1.煤礦地下儲(chǔ)水庫(kù)選址設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)：
提出了地下儲(chǔ)水庫(kù)選址標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)化方法。
2.地下壩體建設(shè)技術(shù)：
對(duì)煤礦地下水的控制通過(guò)建設(shè)煤柱-人工復(fù)合壩體實(shí)現(xiàn)。研究地下壩體的快速建設(shè)裝備及技術(shù)，包括防滲技術(shù)及新材料，以及加固工藝等。
3.煤礦地下水多級(jí)分質(zhì)凈化技術(shù)：
礦井水存在不同程度的污染，該項(xiàng)內(nèi)容主要針對(duì)用水需求，提出水質(zhì)凈化標(biāo)準(zhǔn)、先進(jìn)技術(shù)及模塊化裝備，包括重介速沉水處理技術(shù)、平板剛玉陶瓷膜過(guò)濾技術(shù)、低壓RO反滲透技術(shù)、污泥采空區(qū)過(guò)濾及復(fù)用技術(shù)、濃鹽水采空區(qū)封存技術(shù)等。
4.煤礦地下儲(chǔ)水庫(kù)安全運(yùn)行技術(shù)：
主要開(kāi)發(fā)地下儲(chǔ)水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化安全運(yùn)行體系。
5.分布式地下儲(chǔ)水庫(kù)調(diào)度和水資源調(diào)用方法：
為保證煤礦開(kāi)采安全，需建立分布式地下儲(chǔ)水庫(kù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)水庫(kù)相互之間水力聯(lián)系，通過(guò)分布式儲(chǔ)水庫(kù)之間的水資源調(diào)用，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)安全運(yùn)行和水資源高效利用。提出分布式地下儲(chǔ)水庫(kù)調(diào)度和水資源調(diào)用的優(yōu)化方法和全數(shù)字平臺(tái)。
五、應(yīng)用成果
該技術(shù)在神東大柳塔煤礦、華電小紀(jì)汗煤礦、寧煤靈新煤礦等得到示范應(yīng)用，取得很好的效果。
通過(guò)該項(xiàng)目的研究，形成和完善了集污水地下多物理模塊處理和地下儲(chǔ)水庫(kù)選址、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行于一體的煤礦地下水保護(hù)與高效利用成套理論技術(shù)體系和裝備，形成了行業(yè)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3部，出版專著2部，發(fā)表論文20余篇，申請(qǐng)相關(guān)專利10項(xiàng)。累計(jì)處理各類水質(zhì)礦井水3000萬(wàn)m3以上，儲(chǔ)水庫(kù)容達(dá)1500萬(wàn)m3以上。
表1 核心授權(quán)專利
圖1 獲得國(guó)家專利證書(shū)
六、示范工程展示
圖1 分質(zhì)儲(chǔ)水庫(kù)布置示意圖
圖2 地下水質(zhì)多物理處理模塊
圖3 不同水質(zhì)水資源智能調(diào)度及高效利用
圖4 礦井水地下處置與高效儲(chǔ)用的水質(zhì)與儲(chǔ)水工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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