本书为学术专著，分为六章，即“我国煤矿矿井水现状概述”“基于水文地质学的矿井水排水量预测及水质评价”“矿井水处理及资源化整体工艺路线”“矿井水零排放现状及存在的问题”“采用深井灌注方法处理煤矿高盐废水的可行性研究”“煤矿生态修复”。

第一章 我国煤矿矿井水现状概述·····1

1.1 我国一次能源及煤炭工业现状·····1

1.2 煤矿生产污染物控制重点·····5

1.3 矿井水的概念及分类·····15

1.4 矿井水特征污染物及各类矿井水处理现状·····17

1.5 我国关于矿井水治理及资源化利用的相关政策要求·····47

1.6 近年来我国矿井水治理及资源化利用的状况及趋势·····57

第二章 基于水文地质学的矿井水排水量预测及水质评价·····63

2.1 矿井水涌水量预测·····63

2.2 矿井水水质评价·····83

第三章 矿井水处理及资源化整体工艺路线·····89

3.1 矿井水分质处理及利用概念·····89

3.2 针对特征污染物的处理方法·····102

3.3 磁分离水处理工艺·····224

3.4 矿井水深度处理及回用技术·····228

3.5 矿井水高盐水处理零排放技术·····236

第四章 案例分析：矿井水零排放现状及存在的问题·····245

4.1 中天合创矿井水零排放项目·····245

4.2 中纺纳林河煤矿矿井水零排放项目·····252

4.3 鄂尔多斯营盘瘙项目·····261

第五章 采用深井灌注方法处理煤矿高盐废水的可行性研究·····270

5.1 深井灌注技术介绍·····270

5.2 技术要求·····272

5.3 我国推动深井灌注技术处理煤矿高盐废水的可行性·····276

5.4 美国深井灌注项目实例·····278

5.5 国内研究现状及研究团队·····281

第六章 煤矿生态修复·····292

6.1 绿色煤矿矿山建设·····292

6.2 煤矿矿山修复·····302

6.3 煤矿矿井废水处理技术展望·····307

第一章 我国煤矿矿井水现状概述

1.1 我国一次能源及煤炭工业现状

煤炭是世界上储量最多、分布最广的常规能源。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭在我国经济发展过程中具有极为重要的战略地位。我国"富煤、贫油、少气"的能源禀赋特性，决定了在未来30~50年仍然会将煤炭作为最主要的能源。近几年，随着经济发展方式转变，节能技术快速发展，以及环保和温室气体排放要求的提升，国家对于煤炭的消费量和其占一次能源消耗比重都提出了新的要求和限制。"十三五"期间，煤炭占一次能源消耗比重下降至55%!，(MISSING)并且煤炭消费总量控制在35亿吨（或25.1亿吨标准煤）。

市场供需关系变化是影响企业乃至生存的重要外部因素。近20年来，我国煤炭市场供需关系变化呈现"马鞍型"，即20世纪末，煤炭供过于求，市场陷入低迷；2002年至2011年，煤炭供不应求，市场表现良好（黄金期）；2012年至2015年，煤炭再次供过于求，市场陷入低迷；2016年5月至今，去产能控产量，煤炭市场供需关系呈较理想化状态，煤价也呈现平稳运行状态。目前，煤炭产能过剩已经成为一种常态，全国煤炭结构性不足和总量长期过剩的格局已经形成，总量过剩是常态；但煤炭行业在党和政府的领导下，认真贯彻落实去产能的政策，全行业已经实现扭亏。同时，国家推行煤企与用户之间的长协定价机制，大大减少了市场煤价格的波动，保障了全行业运行稳定。

"十四五期"期间乃至未来，世界煤炭市场供需格局及我国煤炭供需关系变化主要趋势如下

1.1.1 世界煤炭消费总体呈减弱趋向

国际能源署（IEA）数据显示，2018年国际煤炭需求增长连续两年维持在0.7%!，(MISSING)而2019年，由于欧洲和美国的"去煤化"推进，全球煤炭需求量呈现有史以来最大的下降幅度。但是IEA也表示，由于亚洲煤炭需求的增长，全球煤炭需求并不会持续下降，2020年至2024年，全球燃煤发电仍会以每年不到1%!的(MISSING)速度增长，但煤炭占到全球一次发电能源的占比会从2019年的38%!降(MISSING)低到35%!，(MISSING)其余部分则由清洁可再生能源替代。

已进入后工业化时代的北美和欧洲地区等发达经济体，对高能耗的重工业经济依赖正逐步减少，由此造成地区逐步脱离和淘汰煤炭，有的大型能源公司加快剥离或退出煤炭业务。西方发达国家煤炭在能源结构中的比例是下降的，欧盟28个国家逐步淘汰煤炭，其中德国宣布将在2038年关闭所有燃煤电厂，法国打算2021年底也要关闭燃煤电厂，英国决定2025年前关闭燃煤电厂，西班牙决定2020年关闭所有燃煤电厂，芬兰和荷兰也决定2030年前完全禁止燃煤电厂。到2022年，美国的煤炭需求将再次以每年0.9%!的(MISSING)速度下滑。

然而在经济正处于快速发展阶段的东南亚地区，煤炭会继续成为主要能源，这一增长趋势预计将维持到2027年并达到顶点，到2040年，煤炭在东南亚发电行业的一次能源占比预计将达到36%!，(MISSING)并且重要增长点来自印度尼西亚和越南，其耗煤产业的增长将占到东南亚地区耗煤总量增长的60%!。(MISSING)

印度也将成为未来五年最大的煤炭需求增长点。IEA报告预测，印度未来5年将增加1.35亿吨煤炭需求，这大约是2018年全球需求总量的2.5%!，(MISSING)而预计到2024年，印度燃煤发电量也将以每年近5%!的(MISSING)速度增长。

另外需要注意，中国也在江浙地区采取了"双控"—控制燃煤总量并且控制入炉平均热值。同时，2011年福岛核电站泄漏事件之后，日本和韩国也在建设新的燃煤电厂。但随着环保要求的日益严苛，韩国也在今年开始限制部分燃煤电厂开机负荷，并征收煤炭进口税以减少低热值煤的进口。

1.1.2 我国煤炭产业供需分布更加集中

2018年我国煤炭总产量为35.47亿吨，约占全球煤炭总产量的47%!；(MISSING)其中内蒙古、山西、陕西作为前三大产煤省份，2018年原煤生产分别为9.25亿、8.93亿和6.23亿，占到全国原煤总产量的68.8%!；(MISSING)新疆、贵州、山东、河南、安徽五省区作为第二梯队，年产煤总量也均超过亿吨，总计占到全国煤炭产量的18.8%!；(MISSING)其他地区仅占12.4%!。(MISSING)①并且，随着我国淘汰老旧产能，释放高效产能的工作持续推进，我国煤炭产量会更加向晋陕蒙地区集中。据估算，2024年累计生产原煤47.59亿吨，同比增长2.2%!，(MISSING)山西原煤产量约12.7亿吨，内蒙古原煤产量12.97亿吨，陕西原煤产量7.8亿吨。因此，我国煤炭生产将愈发形成鲜明的"南富北贫，西多东少"的分布特点。同时，除晋陕蒙疆地区煤田的赋存情况及地质情况较简单，开采条件较好外，其余地区开采条件均较为复杂，整体赋存条件属于中等偏下水平，并绝大部分以井工地下开采为主，露天煤矿占比较少。

虽然随着特高压技术的持续发展和应用，坑口煤电站呈现逐年递增态势，但晋陕蒙疆作为煤炭主产区，其消耗量仍然无法与经济发达的东南沿海相比。而长三角地区作为煤炭消耗主力区域，产量却仅占全国的5%!。(MISSING)

1.1.3 关于未来我国煤炭利用及发展趋势

截至2024年，我国正在运行的煤电装机容量达到1190GW，除此之外，我国国内在建和计划建设的煤电装机容量达到148GW，而欧洲各国煤电装机容量仅为149GW。这也就意味着，煤炭在我国一次能源结构中的主体地位和以煤为主，多元发展的能源方针不会改变。并且，传统能源与可再生能源互为补充，互相支撑的格局正在形成。

能源革命不可能一蹴而就，我国把建成"清洁低碳、安全高效"的能源体系制定为最终目标。在其中，"清洁"重点在推进化石能源，特别是煤炭的科学开发和清洁利用，提高煤炭使用的集中度。实现了清洁高效利用的煤炭也是清洁能源。由国家发展改革委牵头，包括国家能源局在内的六部委已将煤炭清洁利用、煤炭清洁生产列入《绿色产业指导目录(2019年版)。"高效"是指能源生产、转化、利用的效率都要高，如果中国的能源利用效率提高到世界平均水平，就可以减少消耗13.3亿吨标煤，从而可以减少34.6亿吨二氧化碳排放，约占2018年碳排放总量的1/3。

2018年，我国能源消费增速由2017年的3.3%!增(MISSING)长至4.3%!，(MISSING)超过过去十年3.9%!的(MISSING)平均增速水平。同时，中国仍然是世界上最大的能源消费国，在全球能源消费量占比24%!，(MISSING)全球能源消费增长量占比34%!。(MISSING)2018年，煤炭消费量在我国能源消费总量中占比仅为58%!，(MISSING)再创历史新低；但是煤炭消耗总量的绝对值却仍在增加。根据中国煤炭资源网统计，2018年我国煤炭消耗量为38.4亿吨，较2017年的37.1亿吨和2016年的36.8亿吨均出现一定增长。因此，"十四五"期间，笔者认为随着我国能源消耗的稳步增加，煤炭需求量绝对值的增长与煤炭占一次能源消费占比的下降的这一趋势仍将继续。

1.1.4 我国煤炭供给侧现状

经历了煤炭的"黄金十年"之后，2009—2015年我国煤炭供给呈现出持续过剩状态，以致煤价下跌导致全行盈利能力下降。2015年行业整体处于亏损状态，严重影响民生。因此，2016年国家开启煤炭供给侧改革，改革聚焦于两条主线，一是化解过剩产能：严格控制新增产能，实行减量置换；加快淘汰落后产能；有序退出过剩落后产能；严控超能力生产，加快优质产能释放。二是合理控制煤价：鼓励签订中长期合同，定量也定价，逐步建立并完善"基准价+浮动价"定价机制；强化合同履约，煤电企业需达到75%!以(MISSING)上采购量、90%!以(MISSING)上合同履约率要求；扩大年度长协定价机制范围，将季度、月度以及外购煤长协纳入，限定煤价波动区间；建立最低最高库存制度，抑制煤价大幅波动。