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為化解煤水資源矛盾，保護好黃河流域生態環境，西安研究院近年來建成我國首個聚焦黃河流域礦井水與生態問題的省部級研究平臺——陜西省礦區（煤礦）生態環境保護與修復校企聯合研究中心；從機制機理、技術工藝、材料裝備等方面分步攻關，探索出礦井水“治保用”一體化技術體系，從根本上實現了源頭保水控水、過程監測監控、末端凈化利用的礦井水全生命周期管控，實現礦井水“零排放”。
采前“保好水”
露天煤礦帷幕注漿
長久以來，我國露天煤礦地下水控制方式主要是強排，對地表水、地下水資源造成較大破壞。保護礦區水資源并減少礦坑疏排水量，是露天煤礦在實現綠色開采的過程中面臨的棘手問題。
對此，西安研究院針對露天煤礦境界外河流濕地常年補水條件及對露天煤礦安全開采和區域水文環境的影響，開發了“露天煤礦帷幕截水關鍵技術體系”，通過突破防滲膜大深度垂向隱蔽密貼鋪設與連接、超深松散地層穩定成槽等難題，實現在地表或地下水體與礦坑之間建設一條一定深度狹長的人工不透水帶，使地表水和地下水得到原位保護，地表徑流和生態水位得到良好保持，礦坑內實現無涌水或少涌水開采，從而達到保水與資源綠色開發的雙效益。
該技術已在大雁礦區露天煤礦落地應用，該區地表分布有常年性河流，植被以草為主，生態環境抗干擾性弱，露天礦坑的形成會使地表水和松散層水滲入礦坑，周邊水位顯著下降。截水帷幕形成后，帷幕墻外圍約20平方公里范圍內地下水位回升至生態水位，解決了當地牧民取水困難的問題，截水帷幕外圍植被多樣性增加了15%以上。此外，礦坑疏排水量的減少，進一步降低了邊坡滑動的風險，邊坡穩定系數增加至1.2以上。
“草原在春夏季節再也不是瘦黃瘦黃的景象了，我們也不用舍近求遠去放牧了。”露天煤礦周邊的牧民高興地說。
采中“凈好水”
礦區水資源保護利用實驗室
實現礦井水資源化利用必須解決好懸浮物含量高和礦化度高的“兩高”問題。
“我們首先要抓住關鍵核心，懸浮物的去除要集約高效，礦化度的降低要協同降低成本。”西安研究院技術人員這樣統一思想。之后，展開了技術攻關。
礦井水中懸浮物的密度一般僅為地表水泥沙的50%，極難自然沉降。對此，西安研究院采用混凝沉淀工藝，在礦井水中投加混絮凝劑，使懸浮物顆粒凝聚成絮體而沉降，同時在混凝沉淀的基礎上增加重力、磁力、離心力等方式加速沉淀。
在此基礎上，西安研究院還研發出無機膜短流程礦井水處理系統，過濾后的礦井水懸浮物可降低至1毫克/升以下，節約占地面積最高可達80%。處理后的礦井水可應用于降塵、沖洗、消防等對水資源品質要求相對較低的場景。
礦井水中較高的溶解性總固體制約著礦井水的更高值利用。為此，西安研究院采用深度除氟系統與脫鹽膜過濾系統耦合，高效除氟材料可精準去除氟化物，反滲透或納濾膜材料可透過礦井水中鹽類物質，使深度處理后的礦井水達到TDS水質檢測標準要求，并可根據需求場景進行調節。經過處理的礦井水可應用于循環冷卻、灌溉、養殖、景觀、生態補充等對水資源品質要求較高的場景。
“我們采用數字化監測、智能化加藥以及自適應脫鹽工藝，還可實現降低礦井水處理運行成本30%以上。”西安研究院相關技術團隊負責人表示。
西安研究院根據不同水質特征和資源化利用需求，還開發了礦井水分質分級處理技術與工藝，全場景全時域監測預測礦井水徑流過程，精確掌控礦井水水質和水量情況，高效低耗凈化礦井水，分質分用戶優化調配潔凈礦井水，實現了礦井水的高效利用。
采后“用好水”
露天礦生態修復
礦井水既是礦產資源開采過程中的伴生產物，也是重要的非常規水源，經處理達標后的礦井水可作為礦區生產、生活和生態用水的重要水源之一。
針對西部礦區水資源短缺、生態環境脆弱等問題，西安研究院研發形成了面向生態的礦井水配置與利用技術體系，基于礦區生態服務功能，確定礦區生態需水量，將礦山生態修復作為優先用水戶，通過面向生態的水資源配置，確保其生態需水。
為緩解由生態水位下降誘發的生態退化，西安研究院開發了礦井水生態回灌技術，并在伊敏礦區示范，該區淺部有較厚的松散層，淺表層是重要的生態涵養層，受周邊煤炭開采影響，松散層水位顯著下降，生態功能降低，經過回灌后示范區地下水位由降轉升，水位升高接近2米，實現了礦區地下水位穩定抬升；為解決生態修復過程中供水不足的難題，西安研究院開發了礦井水生態回用技術，技術成果在黑山礦區示范應用，示范區處于寒冷、干旱區域，是缺水、缺肥的露天礦剝采形成的巨大排土場，植被無法自然生長，經土壤重構與菌肥結合，保障了寒旱區重構土壤含水率和植被的需水量，加速了礦區生態修復進程。
同時，西安研究院根據礦井水利用存在“夏多冬少”的季節性特點，開發了礦井水異位存儲技術，將冬季富足的礦井水存儲在儲水空間，待夏季需水量較大時，調出儲水空間存儲的礦井水用于生態用水，使礦井水利用效率提高至95%。該技術體系在寶日希勒礦區示范，該區冬季寒冷，無法再利用礦井水進行生態澆灌，多余的礦井水也無法消納，夏季礦井水用途多、需求旺，將冬季產生的礦井水進行多途徑轉移存儲，既充分利用了礦井水，又改善了礦區的生態環境。
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