黄土高原一滴水的“重生”

煤炭在能源保供中是“压舱石”，更是“稳定器”。

中国工程院报告显示，黄河流域的晋陕蒙宁甘地区，探明煤炭资源保有储量占全国的三分之二，水资源却不到全国总量的3.9%。

榆林坐落在黄河“几字弯”，是我国煤炭多、水资源少的典型。一边要挖煤，一边缺水，“煤”与“水”的矛盾怎么解？

10月29日，记者走进位于榆林的煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室。这里的“煤矿地下水库关键技术”，每年能省出4个多西湖的水。这背后藏着怎样的故事？

为矿井水“正名”

怎么节水？该实验室“盯”上了和采煤“形影不离”的矿井水。

矿井水是采煤时，煤层、岩层接触部位产生的地下水。过去，它被叫作“水害”，是影响煤矿安全的五大灾害之首。

在实验室展厅的大屏幕上，一条条模拟线路演示着矿井水在地下的“冒险”。

“矿井水处理要过三道关。采煤工作面的水首先顺着管道进入井下中央水仓初步沉淀，接着进入地下水库自然净化过滤，最后进入模块化水处理装置。”实验室神东基地科研骨干李雪佳说，处理后的清水大部分被“送回”采煤工作面以供使用，一部分水沿管路到地面，供洗煤厂、日常生活、煤矿生态修复用。如果还有多余的，就供给周边企业，比如发电厂。

矿井水从“水害”变身水资源、变为“水利”，靠的是一批科研人员的努力。

“数据显示，采1吨煤大概会出2吨矿井水。”国家能源集团首席科学家、实验室常务副主任贺安民说，“矿井水埋在狭小的采矿区，就像一颗不安分的‘水炸弹’。”

“一旦这颗‘水炸弹’在采煤作业面上方或者同一层涌出，就会淹了矿井，出事故。”贺安民解释，有些矿井水是酸性的，还含铁、锰等，会损坏矿井内的管道设备、支护材料。

上世纪90年代，以中国工程院院士顾大钊为代表的科研人员提出了煤矿地下水库储用矿井水的技术构想，推动矿井水纳入非常规水源。

2015年，依托国能神东煤炭集团有限公司建设的煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室设立。

一场关于矿井水的逆转奇迹，就此开启。

把“水老虎”关进“笼”

曾经在井下横行的“水老虎”，怎么让它乖乖进“笼”，为人所用？

实验室紧盯这一行业难题，打响了攻坚战。

安全是头等大事。怎么拆“水炸弹”？实验室提出分布式煤矿地下水库方案——在多层位、具备存水条件的多个点位存水。

“建多个水库，就能以空间换空间。矿工干活时，把同一层水库的水导到下一层，就能保证作业面安全。”贺安民说，这样还能增加井下储水量。

此外，实验室有多个煤矿地下水库原创性试验台，可做矿井水运移、渗透，坝体冲击，水岩耦合等试验。通过技术的不断升级，水库底板能隔住水，围堰造坝能扛住水压、矿震、水质侵蚀。

有“存”还要有“疏”。第二层保障是应急排水。“每座水库和煤矿都是系统工程，水库和矿井排水系统连在一起，要是矿井突水，能靠应急排水系统排掉多余的水。”贺安民介绍。

此外，实验室建了地下水库监测监控系统，实时监测水位、水量、水压、矿震，以常态化管理确保不出错。

把“水老虎”关住还不够，让矿井水变成可利用的水资源，才是关键。

“生产用水和生活用水对水质要求不一样。我们按不同需求，对矿井水进行分质分级处理，研发出除硬、除氟等多项成果。”李雪佳说。

走进神东补连塔煤矿的水处理厂，只见预沉池里水雾缭绕，除氟装置稳定运转。

“我们研发的改性煤基固废除氟技术反应速度快、水质适应性强、工艺流程简单，还能同步除浊除氟，比市面上传统除氟方式好。这项技术既能让大宗煤基固废变废为宝，又能实现矿井水大规模低成本除氟，处理成本降了30%以上。”实验室研发工程师王靖宇说，处理后的矿井水，能达到地表水Ⅲ类标准。

存水、安全、供水，多重优势叠加，“煤矿地下水库关键技术”应运而生。

“这项技术巧妙利用井下采空区，让矿井水自然过滤、吸附、净化，实现转移、净化、储存与利用一体化。”李雪佳说，这就像把水库和水处理厂一起建在井下，既存住了矿井水，又防止了水害和蒸发浪费。

截至目前，神东矿区累计建成35座地下水库，最大储水量约3500万立方米，每年给矿区生产、生活、生态，还有周边地区工农业生产供水超7000万立方米。按西湖1429万立方米的水体容量算，神东矿区靠用矿井水，每年能省出4个多西湖的水。

一滴水的“重生”

实验室给了矿井水“第二次生命”。

神东矿区推广“煤矿地下水库关键技术”后，矿区95%的生产生活用水都靠它，从根本上解决了这个世界最大煤矿区（2亿吨级）缺水的难题。

走进神东煤炭集团办公楼，只见每层洗手台旁都有直饮水龙头。贺安民拿起一次性水杯，接满水后一饮而尽。他笑着说：“以前的井下‘祸水’，现在成了杯里的‘甘泉’。”

乌兰木伦河穿过神木市大柳塔镇，静静流淌。“大柳塔镇这段景观河长4.4公里，平均宽度330米，平均深度1.5米，储水量超过200万立方米。我们的任务就是把处理好的矿井水注入河道，保证一年四季都有好风景。”李雪佳说。

登上哈拉沟生态示范基地的矿山，只见遍地松柏，远处的摩天轮缓缓转动，偶尔有几只白鹭从天空划过。

这里曾是尘土飞扬的煤矿塌陷治理区。现在，606平方公里的土地完成了生态修复，种了4900万株乔灌木。

“种树需要水。我们靠地下水库存水，把有限资源利用起来。”实验室神东基地科研主管刘小庆说，“矿山开发建设前，植被覆盖率只有3%。靠水资源涵养、生态修复，现在复垦区的植被覆盖率超过64%。”

“矿井水是黄河流域水资源的重要补充。‘煤矿地下水库关键技术’是落实黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的生动实践，要把每一滴水的故事讲好。”贺安民说。

现在，“煤矿地下水库关键技术”已引起国际关注。世界煤炭协会（WCA）认为这项技术值得世界主要采煤国学习，并将此项技术作为重要案例在世界煤炭行业推广。

来源：陕西日报

编辑 叶蕊 校对 刘雅娇 责编 李治学