矿井水治理方法与流程

本发明涉及矿井水利用技术领域，特别是涉及一种矿井水治理方法。

背景技术：

目前，在矿井水处理方面的单项技术研究主要包括矿井水减排、矿井水资源化利用、矿井水回灌、蒸发结晶处理浓盐水等。

现有技术方法对矿井水处理属于单项被动选择，不能很好的主动解决技术与经济的最优化组合，因而对环境和资源保护不充分，存在总体技术组合不合理，成本高、二次污染可能性大，水资源无法得到高效利用与保护，造成浪费或过度消耗。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种矿井水治理方法，以解决无法最优化处理矿井水的问题。

根据本发明实施例的一种矿井水治理方法，包括如下步骤：

通过注浆减少矿井水排放；

将矿井水回灌补充地下水水位；

将矿井水用于工农业生产及日常生活用水；

封存矿井水中浓盐废水。

根据本发明实施例提供的矿井水治理方法，通过对矿井水进行减排、回灌、资源化和浓盐水地下封存一体化处理，确保矿井水被有效防治、处理、保护的前提下尽可能优化管理，减少处理成本，减少环境影响。实现对矿井水最优化的配置，保证经济效益的最大化。

根据本发明的一个实施例，所述将矿井水回灌补充地下水水位步骤中，包括获取设定时间段内地下水水位的降深，计算式为：

式中，kxx、kyy、kzz分别为渗透系数分量；

ss为贮水率或给水度；

h为地下水头；

q为二类边界上单位面积流量；

w'为不可控源汇项。

根据本发明的一个实施例，所述将矿井水回灌补充地下水水位步骤中，还包括根据地下水水位的降深获取恢复地下水水位的水量，进而获得矿井水的回灌量，计算式为：

式中，j：管理亚区数目；

k：管理时段；

q(j,k)：j区k时段的可用矿井水量；

β(s,j,n-k+1)：单位脉冲响应函数；

h(n)：设定时间段内的地下水水位(n＝1、2、3、4)。

根据本发明的一个实施例，所述将矿井水用于工农业生产及日常生活用水步骤中，包括根据矿区周围工农业生产及生活用水的使用量，计算矿井水的需求量。

根据本发明的一个实施例，所述将矿井水用于工农业生产及日常生活用水步骤中，矿井水经过分质处理后按工业、农业、生产及生活所需供应。

根据本发明的一个实施例，所述封存矿井水中浓盐废水步骤中，矿井水中浓盐废水封存量的计算式为：

式中，kxx、kyy、kzz分别为渗透系数分量；

ss为贮水率或给水度；

h为地下水头；

q为二类边界上单位面积流量；

w为可控人工补给和排水。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例矿井水治理方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种矿井水治理方法，包括如下步骤：

通过注浆减少矿井水排放；通过在矿井内注浆，减少矿井水排放，既减少了矿井水的排水费用和安全生产问题，又保护了矿井水资源与生态环境；

将矿井水回灌补充地下水水位；

将矿井水用于工农业生产及日常生活用水；

封存矿井水中浓盐废水。

根据本发明实施例提供的矿井水治理方法，通过对矿井水进行减排、回灌、资源化和浓盐水地下封存一体化处理，确保矿井水被有效防治、处理、保护的前提下尽可能优化管理，减少处理成本，减少环境影响。实现对矿井水最优化的配置，保证经济效益的最大化。

在本发明的一个实施例，将矿井水回灌补充地下水水位步骤中，包括获取设定时间段内地下水水位的降深，计算式为：

式中，w'为不可控源汇项。

在本发明的一个实施例，将矿井水回灌补充地下水水位步骤中，还包括根据地下水水位的降深获取恢复地下水水位的水量，进而获得矿井水的回灌量，计算式为：

式中，j：管理亚区数目；

k：管理时段；

q(j,k)：j区k时段的可用矿井水量；

β(s,j,n-k+1)：单位脉冲响应函数；

h(n)：设定时间段内的地下水水位(n＝1、2、3、4)。

根据本发明的一个实施例，将矿井水用于工农业生产及日常生活用水步骤中，包括根据矿区周围工农业生产及生活用水的使用量，计算矿井水的需求量。

根据本发明的一个实施例，将矿井水用于工农业生产及日常生活用水步骤中，矿井水经过分质处理后按工业、农业、生产及生活所需供应。可以理解的，矿井水资源化与回灌，对减排后产生的矿井水中的一部分进行分质处理用于工业、农业、生产及生活，另外一部分经技术处理后回灌到适当的地下含水层，维持地下水的良性循环，有效地缓解地下水消耗。

根据本发明的一个实施例，封存矿井水中浓盐废水步骤中，在以上计算工农业生产及日常生活用水量，维持地下水水位的回灌量的基础上，利用以上数据及各种水文地质参数利用线性规划进行矿井水的优化管理，利用响应矩阵法建立矿井水管理模型，利用单纯形法程序计算剩余浓盐水最大封存量，具体地，矿井水中浓盐废水封存量的计算式为：

式中，kxx、kyy、kzz分别为渗透系数分量；ss为贮水率或给水度；h为地下水头；q为二类边界上单位面积流量；w为可控人工补给和排水。

可以理解的，将经过回灌和资源化处理后剩余的浓盐废水封存到生物圈以外的地下深部，进行长期的自然降解与矿化，吃干榨尽，从而实现矿井水的零排放。

基于微网功率经济分配系统对一体化技术进行优化配置，实现经济效益最大化。

当处理的矿井水量为额定值时，将四种技术看做处理的水量的电压值组成并联系统作为主控制器与经济控制器组成闭合环路，通过不断调整各技术处理费用、水量及拉格朗日乘子进行迭代计算，各个技术对应的拉格朗日乘子逐渐收敛到对应的最优值λopt，各个方法处理的矿井水量也逐渐收敛到最优值，此时得到经济最优点即为我们生产所需的各技术分配值。

迭代方程：

拉格朗日乘子：λ^k+1＝λ^k+ηδp^k

式中：代表了第k次迭代后第i个技术的参考处理量；λ^k代表了此时的拉格朗日乘子数值；argmin(f(x))代表当函数f(x)取最小值时x的取值；η为控制收敛的常数值，可以通过数值模拟的方法设计。

本发明实施例提供的一种矿井水治理方法，基于国家政策对环境和水资源保护的要求，矿山生产单位对安全、经济生产要求的提高，提出的一种一体化整合技术，将减排、回灌、资源化和浓盐水地下封存有机整合成为一个可调度的单元，利用水资源管理模型和迭代计算技术，在确保矿井水被有效防治、处理、保护的前提下尽可能优化管理，减少处理成本，减少环境影响；实现通过减排工艺保障矿井安全生产，回灌技术保护宝贵的地下水资源，资源化充分利用水资源，深部地质封存技术处理浓盐废水一体化的水处理体系，减少了地下水资源的浪费，同时保障矿区生产、生活、生态协调。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。