

地處毛烏素沙漠邊緣地帶的神東礦區(qū),屬于我國重度缺水的能源“金三角”(寧東、鄂爾多斯和榆林)核心區(qū)域,然而,在它的下面卻深藏著35座庫容總量達3100萬立方米,相當于兩個西湖容量的地下水庫。這些水庫猶如一座座地下“龍宮”,礦井水在“龍宮”內(nèi)轉(zhuǎn)移循環(huán),自然凈化,為民所用。它集井下供排水、礦井水處理、水災防治、環(huán)境保護和節(jié)能減排六大功能于一體,它就是著名的神東礦區(qū)地下水庫。
儲水 采空區(qū)變身地下“龍宮”
據(jù)統(tǒng)計,我國煤礦開采每年產(chǎn)生的礦井水約80億噸,而利用率僅為25%,每年造成的礦井水損失量約60億噸。礦井水長期被視為水害,通常外排地表,除很少部分利用外,絕大部分白白流失。礦井水外排地表后還存在大量的蒸發(fā)損失。
作為我國最大的煤炭生產(chǎn)企業(yè),神東煤炭集團公司從2000年生產(chǎn)能力為2000多萬噸,到現(xiàn)在的2億噸煤炭生產(chǎn)基地,礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大,生產(chǎn)隊伍不斷壯大,生產(chǎn)、生活需水量也在不斷增加,神東礦區(qū)中心區(qū)總用水量由2000年的805萬噸增長到2010年的2000多萬噸。
神東礦區(qū)地處毛烏素沙漠的邊緣地帶,屬于我國重度缺水的能源“金三角”(寧東、鄂爾多斯和榆林)核心區(qū)域,礦區(qū)煤炭資源豐富,煤層厚、埋藏淺,但自然生態(tài)條件非常脆弱、干旱少雨,歷史上年均降水量僅300—400毫米,而年蒸發(fā)量卻高達2000—2500毫米,礦區(qū)蒸發(fā)量是降水量的6倍以上,水資源顯得彌足珍貴,保水形勢十分嚴峻。
隨著神東礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模和開采范圍的不斷擴大,地表水和潛水越來越多地轉(zhuǎn)化為礦井水,礦區(qū)開發(fā)建設初期的哈拉溝、考考賴溝、石圪臺溝、公涅爾蓋溝供水水源地的水源,日漸缺水,甚至枯竭,已經(jīng)無法滿足礦區(qū)開發(fā)建設的需要。
“那時,大柳塔煤礦生產(chǎn)、生活用水全部依靠哈拉溝水廠供給,一立方米水要好幾塊錢。”大柳塔煤礦總工程師陳蘇社對當年的用水窘境記憶深刻。
為了擺脫花錢買水、受人制約的困窘,神東煤炭集團公司投資建設了污水處理廠。建成后,將井下污水全部抽排到地面污水處理廠處理。當時設計日處理能力達到12000立方米,礦井水經(jīng)處理后全部達標排放。而此時,井下依然沒有存水設施。
那時,礦區(qū)水資源非常短缺,看著經(jīng)過處理的礦井水白白排放掉,白白流失,當時還在生產(chǎn)辦的陳蘇社心里著實覺得可惜。如何能讓礦井水儲存起來,隨用隨取,將這寶貴的地下水資源收集保存起來,不再白白浪費掉?這個念頭一直縈繞在陳蘇社的心頭。
憑著對井下地質(zhì)條件的熟知,陳蘇社提出利用井下采空區(qū)儲水的大膽想法,得到礦里的贊同和支持。
于是,測量、選址、庫容確定、管路布置等基礎數(shù)據(jù)的收集和計算,填滿了陳蘇社的工作生活。多少個不眠之夜,多少次實地測量,多少回挑燈夜戰(zhàn),陳蘇社手工繪制出一張2-2煤采空區(qū)儲水設計圖。從此,開啟了礦井地下儲水的新探索。
1998年,大柳塔煤礦井下一水平2-2煤第一個采空區(qū)儲水“龍宮”建成。當時1-2煤、2-2煤生產(chǎn)全部從這個“龍宮”取水,利用加壓泵加壓后向工作面供水,此時的井下生產(chǎn)不再使用地面生活用水。這第一座“龍宮”讓大柳塔煤礦如獲至寶,不但節(jié)省了一大筆用水資金,結束了“用水卡脖”的時代,同時也給陳蘇社和當時的礦領導班子帶來了新的啟發(fā)和思考。
隨著神東的發(fā)展,大柳塔煤礦的采掘范圍不斷擴大,礦井用水量也與日俱增。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,地面污水處理廠12000立方米的日處理能力日顯不足,處理不了的污水溢流后遭到地方環(huán)保部門的處罰。于是,陳蘇社和礦里的技術人員又產(chǎn)生了向井下采空區(qū)注入污水的想法。
經(jīng)過測量、打孔、開挖水倉、管道對接和安裝注水泵等,一系列基礎工作具備后,2003年,開始向井下采空區(qū)注入部分污水,實現(xiàn)了井下排上來的污水量不超過地面污水處理廠處理能力的目標。
“采空區(qū)儲水初試成功,解決了污水處理廠能力不足的問題,又免除了被環(huán)保局罰款的憂慮。但是,供水需要加壓泵,沒有實現(xiàn)自然壓差供水?!崩玫V井采空區(qū)進行儲水復用得到礦里及公司的支持,初嘗甜頭的喜悅讓陳蘇社倍添動力,同時也給他帶來更深度的思考。
緩解礦區(qū)生產(chǎn)生活需水量日益增大和地表水源地供水量日漸萎縮的矛盾,并非一日之功,利用采空區(qū)儲水也非一時之舉。如何建造堅不可摧的地下“龍宮”,實現(xiàn)收集、凈化、綜合利用,讓礦井水資源發(fā)揮更大效用,神華集團將這個新課題列為科技創(chuàng)新重大項目之一,神東及大柳塔煤礦,中國礦業(yè)大學及清華大學等相關單位技術人員和專家加入到研究設計的行列。