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我國礦井水保護利用戰略與工程科技(精) 版權信息
- ISBN：9787030723697
- 條形碼：9787030723697 ; 978-7-03-072369-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
我國礦井水保護利用戰略與工程科技(精) 內容簡介
礦井水資源保護與利用已成為影響我國煤礦和金屬礦綠色發展的關鍵問題。本書對我國煤礦和金屬礦礦井水資源總體賦存情況和保護利用技術現狀進行了系統的梳理，總結了國外礦井水利用的現狀、特點及政策問題，為礦井水保護與利用領域指明了亟待突破的方向，提出了我國煤礦和金屬礦礦井水優化利用的戰略目標、技術路線和重點任務，對提高我國2035年礦井水利用率有重要的戰略意義。 本書可作為礦業學科、水利學科、環境學科的科研人員、高校教師、相關專業的高年級本科生和研究生參考閱讀，也可作為從事能源規劃管理、水利工程、環境工程和礦井水保護利用工程技術人員的參考書，尤其對煤礦、金屬礦水資源保護和利用具有參考價值。
我國礦井水保護利用戰略與工程科技(精) 目錄
目錄
前言
**章 緒論 1
一、研究背景及意義 1
二、我國礦井水保護利用形勢和研究進展 2
(一)我國礦井水保護利用面臨的形勢 2
(二)我國礦井水保護利用研究進展 3
三、國外礦井水利用現狀及特點 5
(一)國外礦井水主要利用方式 5
(二)國外礦井水主要處理技術 7
(三)國外礦井水利用典型案例 9
(四)國外礦井水利用的特點 11
第二章 我國煤炭、金屬礦產及水資源現狀 12
一、我國煤炭資源分布及開發現狀 12
(一)我國煤炭資源分布特征 12
(二)我國煤炭資源開發現狀 14
二、我國金屬礦產資源分布及開發現狀 15
(一)金屬礦產資源分布特征 15
(二)金屬礦產資源開發現狀 18
三、我國水資源總體分布特征 24
第三章 我國礦井水資源現狀及特征 27
一、礦井水的形成 27
(一)煤礦礦井水的形成 27
(二)金屬礦礦井水的形成 29
二、礦井水資源概況 32
(一)煤礦礦井水資源概況 32
(二)金屬礦礦井水資源概況 34
三、礦井水的水質特征及分類 35
(一)煤礦礦井水的水質特征及分類 35
(二)金屬礦礦井水的水質特征及分類 36
第四章 我國礦井水利用現狀 37
一、我國礦井水利用政策法規 37
(一)礦井水有關的國家規劃 37
(二)典型省份(自治區)礦井水規劃和政策 39
(三)水資源稅相關政策 41
(四)礦井水利用及排放相關標準 44
二、我國煤礦礦井水利用現狀 46
(一)我國煤礦礦井水資源利用概況 46
(二)我國煤礦礦井水典型利用方式 46
三、我國金屬礦礦井水利用概況 53
(一)金屬礦礦井水資源利用概況 53
(二)金屬礦礦井水典型利用方式 54
第五章 礦井水保護工程科技發展現狀 61
一、煤炭開采水資源保護技術 61
(一)基礎理論研究 61
(二)基于堵截法的水資源保護技術 62
(三)基于疏導法的煤礦地下水庫技術 72
(四)其他礦井水資源保護技術 81
二、金屬礦產開采水資源保護技術 89
(一)地面水資源保護措施 90
(二)井下水資源保護措施 92
(三)金屬礦山防治水案例介紹 94
第六章 礦井水處理利用工程科技發展現狀 98
一、煤礦礦井水處理技術 98
(一)高懸浮物礦井水處理技術 98
(二)高礦化度礦井水處理技術 103
(三)含特殊組分礦井水的處理技術 114
(四)酸性礦井水處理技術 117
二、金屬礦水處理技術 118
(一)預處理技術 118
(二)含氰礦井水處理技術 118
(三)重金屬處理技術 119
(四)有機污染物處理技術 122
(五)金屬礦重金屬處理案例 123
第七章 我國礦井水保護利用發展戰略與政策建議 125
一、我國煤炭產量與礦井水資源量發展趨勢 125
(一)我國煤炭產量發展趨勢 125
(二)我國煤礦礦井水資源量發展趨勢 127
二、我國金屬礦需求與礦井水資源量發展趨勢 127
(一)我國金屬礦需求發展趨勢 127
(二)我國金屬礦礦井水資源量發展趨勢 129
三、我國礦井水保護利用工程科技發展趨勢 130
(一)煤炭開采水資源保護技術發展趨勢 130
(二)礦井水處理利用技術發展趨勢 132
四、總體發展戰略 135
(一)總體戰略目標 135
(二)技術路線 137
五、我國礦井水保護利用存在的問題與政策建議 139
(一)我國礦井水管理政策發展歷程 139
(二)我國礦井水利用存在的主要政策問題 141
(三)進一步完善我國礦井水保護利用的政策建議 142
主要參考文獻 145
前言
**章 緒論 1
一、研究背景及意義 1
二、我國礦井水保護利用形勢和研究進展 2
(一)我國礦井水保護利用面臨的形勢 2
(二)我國礦井水保護利用研究進展 3
三、國外礦井水利用現狀及特點 5
(一)國外礦井水主要利用方式 5
(二)國外礦井水主要處理技術 7
(三)國外礦井水利用典型案例 9
(四)國外礦井水利用的特點 11
第二章 我國煤炭、金屬礦產及水資源現狀 12
一、我國煤炭資源分布及開發現狀 12
(一)我國煤炭資源分布特征 12
(二)我國煤炭資源開發現狀 14
二、我國金屬礦產資源分布及開發現狀 15
(一)金屬礦產資源分布特征 15
(二)金屬礦產資源開發現狀 18
三、我國水資源總體分布特征 24
第三章 我國礦井水資源現狀及特征 27
一、礦井水的形成 27
(一)煤礦礦井水的形成 27
(二)金屬礦礦井水的形成 29
二、礦井水資源概況 32
(一)煤礦礦井水資源概況 32
(二)金屬礦礦井水資源概況 34
三、礦井水的水質特征及分類 35
(一)煤礦礦井水的水質特征及分類 35
(二)金屬礦礦井水的水質特征及分類 36
第四章 我國礦井水利用現狀 37
一、我國礦井水利用政策法規 37
(一)礦井水有關的國家規劃 37
(二)典型省份(自治區)礦井水規劃和政策 39
(三)水資源稅相關政策 41
(四)礦井水利用及排放相關標準 44
二、我國煤礦礦井水利用現狀 46
(一)我國煤礦礦井水資源利用概況 46
(二)我國煤礦礦井水典型利用方式 46
三、我國金屬礦礦井水利用概況 53
(一)金屬礦礦井水資源利用概況 53
(二)金屬礦礦井水典型利用方式 54
第五章 礦井水保護工程科技發展現狀 61
一、煤炭開采水資源保護技術 61
(一)基礎理論研究 61
(二)基于堵截法的水資源保護技術 62
(三)基于疏導法的煤礦地下水庫技術 72
(四)其他礦井水資源保護技術 81
二、金屬礦產開采水資源保護技術 89
(一)地面水資源保護措施 90
(二)井下水資源保護措施 92
(三)金屬礦山防治水案例介紹 94
第六章 礦井水處理利用工程科技發展現狀 98
一、煤礦礦井水處理技術 98
(一)高懸浮物礦井水處理技術 98
(二)高礦化度礦井水處理技術 103
(三)含特殊組分礦井水的處理技術 114
(四)酸性礦井水處理技術 117
二、金屬礦水處理技術 118
(一)預處理技術 118
(二)含氰礦井水處理技術 118
(三)重金屬處理技術 119
(四)有機污染物處理技術 122
(五)金屬礦重金屬處理案例 123
第七章 我國礦井水保護利用發展戰略與政策建議 125
一、我國煤炭產量與礦井水資源量發展趨勢 125
(一)我國煤炭產量發展趨勢 125
(二)我國煤礦礦井水資源量發展趨勢 127
二、我國金屬礦需求與礦井水資源量發展趨勢 127
(一)我國金屬礦需求發展趨勢 127
(二)我國金屬礦礦井水資源量發展趨勢 129
三、我國礦井水保護利用工程科技發展趨勢 130
(一)煤炭開采水資源保護技術發展趨勢 130
(二)礦井水處理利用技術發展趨勢 132
四、總體發展戰略 135
(一)總體戰略目標 135
(二)技術路線 137
五、我國礦井水保護利用存在的問題與政策建議 139
(一)我國礦井水管理政策發展歷程 139
(二)我國礦井水利用存在的主要政策問題 141
(三)進一步完善我國礦井水保護利用的政策建議 142
主要參考文獻 145
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我國礦井水保護利用戰略與工程科技(精) 節選
**章 緒論 一、研究背景及意義 礦產資源的開采常伴隨著大量產水，例如，我國開采 1t煤平均產生 2t礦井水，荷蘭開采 1t煤平均產出 2t礦井水，英國開采 1t煤平均產出 3t礦井水。礦井水的外排、滲漏造成的地表水和地下水污染，已成為影響世界各國礦產開發的主要問題。加強礦井水保護與利用，不僅可以降低污染，還能減少水資源的浪費。 黨的十八大將生態文明建設納入中國特色社會主義事業“五位一體”總體布局，提出了“創新、協調、綠色、開放、共享”的五大發展理念。黨的十九大報告明確指出，我們要建設的現代化是人與自然和諧共生的現代化，既要創造更多物質財富和精神財富以滿足人民日益增長的美好生活需要，也要提供更多優質生態產品以滿足人民日益增長的優美生態環境需要，同時提出，統籌山水林田湖草系統治理，加大生態系統保護力度，實施重要生態系統保護和修復重大工程，優化生態安全屏障體系。在黨中央的堅強領導下，我國生態保護工作正在全面貫徹落實“綠水青山就是金山銀山”的理念，堅持“生態優先、綠色發展，以水而定、量水而行，因地制宜、分類施策，上下游、干支流、左右岸統籌謀劃，共同抓好大保護，協同推進大治理，著力加強生態保護治理、保障黃河長治久安、促進全流域高質量發展、改善人民群眾生活”。 黨和國家高度重視生態文明建設，但目前國內嚴峻的水資源緊缺形勢嚴重制約了經濟與生態文明建設。在礦產開發過程中保護利用好寶貴的水資源，對保護和改善生態脆弱區的生態環境、推進礦產資源開發與環境保護的協調發展、促進礦區經濟社會發展具有重要意義。以煤炭開采為例，目前晉、陜、蒙、寧、甘西部五省區煤炭產量占我國煤炭總產量的 70%和全球的 35%，但水資源僅占全國的3.9%和全球的 0.2%，也就是說，西部五省區用全球僅 0.2%的水資源支撐了全球 35%的煤炭生產。同時，除了煤炭開采外，礦區周邊還布局了大量的燃煤發電、現代煤制油、煤化工等高耗水產業。如果能將礦井水充分用于這些產業的發展，減少新鮮水用量，對實現地區經濟發展與資源環境承載力提升意義重大。近年來，國家密集出臺政策法規以推進礦井水保護與利用，如 2015年 4月中共中央、國務院印發《關于加快推進生態文明建設的意見》、2015年 4月國務院的《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)及 2015年 4月國家能源局的《煤炭清潔高效利用行動計劃 (2015—2020年)》。特別是在“水十條”中，明確提出“推進礦井水綜合利用，煤炭礦區的補充用水、周邊地區生產和生態用水應優先使用礦井水”。這給未來加強礦井水優化利用工作提出了更高的要求。基于此，本書以煤礦和金屬礦為研究對象，分析礦井水水量、水質特點，對現有的保護和利用技術進行分析評估，提出礦井水保護利用的技術路線和發展方向，對礦區生態文明建設和采礦業的綠色發展具有巨大意義。 二、我國礦井水保護利用形勢和研究進展 (一)我國礦井水保護利用面臨的形勢 1. 煤炭開采逐步向深部轉移給礦井水保護利用帶來新挑戰 我國煤炭開發逐步向深部轉移已呈明顯趨勢。以國家能源集團為例，神東礦區為開采條件昀優的礦區，目前大部分礦井已轉向下層煤開采，開采深度逐年增加。作為神東礦區接續礦區的新街礦區，深度更是達到 600～800m。開采向深部轉移給礦井水保護利用帶來諸多挑戰：一是深部礦井水的水量預測難度更大，給礦井排水系統和水處理系統設計帶來挑戰；二是深部礦井面臨礦山壓力顯現、沖擊地壓等災害的風險更大；三是深部礦井地下水中礦化度普遍升高，給礦井水處理利用帶來新挑戰。 2. 礦區高質量發展給礦井水保護利用帶來重要機遇 黨的十九大報告對當前我國社會主要矛盾做出了與時俱進的新表述，強調中國特色社會主義進入新時代，我國社會主要矛盾已經轉化為“人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾”。我國煤炭開發基地主要集中在西部地區，我國西部地域遼闊、資源豐富，在能源安全保障戰略中占有重要地位，但目前經濟發展相對落后，要加快西部地區的經濟發展就要在利用資源優勢的基礎上，延伸與擴展相關產業的發展，這就勢必對水資源有更大的需求。此外，西部地區的發展必須堅持五大發展理念，特別是綠色發展理念，真正樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，把建設美麗中國的部署落到實處。西部主要省區干旱少雨、生態脆弱，水資源短缺嚴重制約了經濟與資源、環境之間的平衡發展，例如寧東地區，嚴重依賴黃河水資源，而隨著地區經濟發展，黃河水資源變得非常緊張，水資源置換僅能部分緩解用水需求，無法從根本上解決問題。綜上，礦區高質量發展需求對水資源提出了更高的要求，礦井水作為重要的非常規水資源，其大規模高效利用可為我國礦區高質量發展提供必要的支撐。 3. 技術突破將為礦井水資源保護利用創造有利條件 利用科技攻關解決不斷增長的水資源需求和煤的清潔化利用問題已經成為行業共識。通過科技部、中國工程院、國家發展和改革委員會等部門的論證，國家即將正式啟動煤炭清潔高效利用重大專項，該專項圍繞“綠色、清潔、高效”目標，重點推廣一批先進適用技術，示范一批關鍵核心技術，研發一批重大前沿技術。實現煤炭綠色開發、煤炭高效發電、煤炭清潔轉化、煤炭污染控制和碳捕集利用與封存等一批核心關鍵技術創新。礦井水保護與利用技術是其中一個重要的研究內容，通過重大項目的開展，形成一批水平高、效果顯著的創新技術群，建設國家*研發平臺和中試基地，建設一批示范工程，形成大型礦井水處理利用示范基地，為“ 2035保障能源安全，改善環境質量，應對氣候變化”提供有力支撐。 (二)我國礦井水保護利用研究進展 1. 礦井水保護重點由水害防治轉向資源利用 20世紀 90年代之前，礦井水的焦點停留在其對煤礦建設與生產的災害作用，因此，礦井水災害的防治受到廣泛關注。隨著社會對水資源和生態環境的重視，我國大部分礦區 (尤其是西部礦區 )都面臨著開采破壞水資源影響礦區生態和礦井水限制外排等問題。針對以上問題，研究者圍繞不同地質條件下煤炭資源開采與水資源保護開展了多維度研究，重點研究了保水采煤地質基礎、保水開采技術與工藝、地表生態植被與地下水關系、導水裂隙帶發育高度預測及控制等方面，逐步完善了保水開采的基礎理論，形成了“堵截法” (以巖層控制理論和技術為基礎而研發具有抑制導水裂隙發育的采煤技術 )和“疏導”法 (以煤礦采空區儲存與利用礦井水為基礎的煤礦地下水庫儲水技術)兩大技術體系。 對比分析兩種礦井水保護方法，可以發現：“堵截法”的根本出發點是防止煤炭開采過程中對地下水系的擾動，昀大程度上降低礦井水涌水量，進而降低煤礦發生水害的風險，該領域各項技術措施也日趨成熟，但是該技術方法忽略了礦井水的資源屬性，沒有考慮如何有效地利用礦井水。基于“疏導法”的煤礦地下水庫技術則是將煤礦生產形成的礦井水視為一種資源，利用煤礦采空區對礦井水進行儲存及凈化，達到利用的目的，更加符合煤炭綠色開采理念中“煤水共采”的思路。此外，基于“堵截法”的各種技術 (充填開采、限高協調開采、注漿截流技術等)制約煤礦的高效生產，基于“疏導法”的煤礦地下水庫技術則不僅解決了高效利用礦井水資源的問題，同時不會影響煤礦生產效率，所以該技術的推廣運用價值遠大于前者。 2. 礦井水處理技術與裝備與發達國家有一定的差距 隨著我國礦產資源產業的不斷發展，我國礦井水處理利用技術與裝備經歷了近 20年的高速發展，由早期的簡單沉淀處理，發展到“零排放”技術，礦井水處理技術和裝備與發達國家的差距正在縮小。以中國礦業大學 (北京)、北京科技大學等為代表的一大批高校和研究院所在礦井水產生機理、水質特征、處理工藝和材料研制方面進行了大量的研究，為礦井水處理技術的進步打下了堅實基礎。同時，以國家能源集團、中國中煤能源集團有限公司 (以下簡稱中煤集團)、中國黃金集團有限公司等為代表的一批大型礦產企業，通過合作研發，促進了大量先進技術裝備的自主制造與大規模應用，尤其在作為世界難題的高礦化度礦井水“零排放”處理上，由于工藝復雜、裝備難度高、對資金的需求量大，我國一直落后于發達國家。但經過上述科研機構與大型礦產企業的持續努力，目前我國已有多個成功的“零排放”應用案例。總體上，我國在礦井水處理與利用上取得了很多可喜的成果，但目前在基礎材料 (如膜處理材料 )、處理藥劑和復雜處理技術等方面，與發達國家有一定的差距。 3. 煤礦地下水庫凈化等井下處理技術處于世界領先水平 世界上絕大多數國家的地下礦山都是將礦井水排至地表進行處理，不僅耗費大量的能源來提升礦井水，還需要占用寶貴的土地資源建設地表處理站，且礦井水排至地表還會造成水資源蒸發浪費。我國科技工作者將礦井水處理與井下空間緊密結合，開發了礦井水井下處理技術體系與系列裝備，將井下產生的礦井水直接在井下處理，處理后可直接回用于井下的生產、降塵和消防等，多余的礦井水還可存儲于井下采空區改造的地下水庫中，降低了礦井水總體處理成本，保護了水資源。其中昀具代表性的煤礦地下水庫采空區凈化技術，充分利用了采空區中冒落巖體對礦井水的過濾、沉淀、吸附、離子交換等作用，實現了礦井水的低成本大規模凈化。另外，井下處理技術中，還涌現出高密度沉降 (重介速沉 )、超磁分離、反滲透等適用于井下環境的優秀技術，并得到了一定規模的應用，取得了很好的處理效果。 此外，國家能源集團寧夏煤業集團的高礦化度礦井水井下處理項目正在建設中，即將投入運行，首次在國內實現高礦化度礦井水井下脫鹽 +濃水采空區安全存儲的全套技術工藝與裝備，為高礦化度礦井水處理提供了一種全新的技術路線。 4. 探索出了具有中國特色的礦井水大規模利用新路徑 我國煤炭等礦產資源的開采強度和開采規模高于發達國家，產生的礦井水量較大，為了能夠昀大程度的利用礦井水，減輕對礦區環境的影響，除了與國外常見做法一樣將礦井水回用于生活飲用水、生產用水、環境用水之外，還依據產業特點，探索出了供給煤化工等配套產業利用、礦區大范圍綜合生態恢復利用、專業化水務公司大區域調配利用等具有中國特色的新路徑，有效提升了礦井水利用率，緩解了區域發展水資源短缺問題，并使礦區環境得到大幅改善。 三、國外礦井水利用現狀及特點 (一)國外礦井水主要利用方式 國外對于礦井水的利用，除了傳統的回用于礦產資源開發生產之外，還用于生活飲用、灌溉、工業和環境等領域。近年來，對于礦井水用于蓄熱、蓄能發電以及回注的相關研究和應用逐漸增多。 1. 生活飲用水 國外很多礦區位于干旱少雨地區，水資源緊張，同時礦產開采又加劇了水資源消耗。為了建設環境友好型礦區，同時更好地履行社會責任，很多礦業公司利用礦井水為礦區居民供水，使當地居民從中受益。例如，印度尼西亞的 PT Adaro公司，是印度尼西亞第二大煤炭企業，將處理過的礦井水供給礦區附近的 Padang Panjang和 Dahai兩個村莊作為生活飲用水。這兩個村莊的村民原先使用河水和井水，由于水質較差給村民帶來了許多健康問題。為了給村民供水， PT Adaro公司修建了礦井水處理設施和長達 15km的供水管網。該項目使超過 5500名村民從中受益。另外， PT Adaro公司創新性地將礦井水處理設施交給村民自己管理與運營。運營管理人員由村民會議選出，并接受 PT Adaro公司和相關專家的技術培訓，提升了企業社會責任與形象。 2. 灌溉用水 世界上約有 70%的水被用于農業。利用礦井水灌溉，有利于增加缺水礦區的耕種面積并提高產量。例如美國內華達州的 Betz-Post金礦，每天產生約 30萬 m3礦井水，其中約 3萬 m3礦井水被用于灌溉 2000hm2的農作物。此外，礦井水還經常被用作干旱時的備用水源，但有些地區直接利用未經處理的礦井水進行灌溉，造成了土地鹽堿化、土壤酸化和重金屬超標等問題。因此礦井水利用前必須進行水質
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