禹州枣园煤业有限公司始建于1973年1月，2010年被河南能源永城煤电控股集团有限公司整合，隶属河南能源永煤公司。矿井位于禹州市西25km的文殊镇马寨村，开采二1煤层，属云盖山井田的一部分，位于云盖山井田东北部。井田上部以二1煤层露头线为界，下部以下白峪断层为界，东邻平禹煤电公司白庙煤矿，西邻河南永锦能源云盖山煤矿一矿，井田走向长2.3～3.3km，倾斜宽2.25～2.70km，面积约7.26km2。枣园煤业位于颍河、汝河分水岭地带，属淮河流域汝河水系。矿井内地表水系不发育，仅有季节性小河(马寨河)和贺庙水库。该小河经贺庙水库接引河汇入乌江河。乌江河经陈庄、文殊、畅鸿、冢头注入汝河，liuliang0.00163～0.80300m3/s，洪峰期间每秒可达数立方米。河流曲折、河谷坡降大、流速快、地表水不易下渗。枣园煤业主采二1煤层，上下各含水层之间均有稳定隔水层阻隔，水力联系较弱。北部以二1煤层露头为界，为地下水补给边界；东部、西部为人为边界，南部以下白峪断层为界，接受地下水的侧向补给，南部边界至二1煤底板标高－560m等高线。对矿井安全生产威胁大的水源是寒武系岩溶含水层和临近矿井老空水。
白庙煤矿停产关闭后，该矿井水位上升，老空水通过22071切眼上部其工作面采空区涌入枣园煤业22071工作面，导致枣园煤业矿井涌水量增大。白庙矿正常涌水量220m3/h，大涌水量270m3/h，矿井22071工作面正常涌水量由原来的10m3/h增大到280m3/h。根据掌握资料分析，白庙煤矿水水压为0.58MPa，水量为15万m3，且在不断上涨，突水威胁系数为0.23，对矿井22071工作面安全生产造成严重威胁。
2、综合防治措施
首先对老空区进行地质及水文地质分析，包括老空区内积水范围、充水水源、开采技术条件及充水系数。经矿井走访和调查，确定白庙老空水水源主要为开采二1煤层期间，顶底板隔水层遭到破坏，S9、S10砂岩含水层裂隙涌水以及二1煤层底板L1-4灰岩和白云质寒武系灰岩涌水，充水水源稳定，水量稳定，需长期进行疏放工作。同时考虑枣园煤业和白庙煤矿同属一个地质单元，同采一层二1煤，而枣园煤业又属三软煤层即底板软、煤层软、顶板伪顶软，特别是二1煤遇水泥化严重，因此煤巷或者穿煤巷道不能作为良好的老空水疏放通道，临近矿井就曾发生在二1煤层中出现探放出老空水但由于煤层遇水泥化后，通道拥堵，疏水量由大快速变小直至停止流出，老空水疏放少量，大量仍旧留在老空区内，在勘察老空水是否疏放完毕期间，发生溃水事故；煤层底板为炭质泥岩，同样遇水泥化，只可作为小量水的流水通道，不能作为疏放老空水的主要通道，且白庙煤矿在回采过程中是沿顶板回采，回采后采空区内存有积煤，故而从底板疏放老空水时，疏水通道依然可能被拥堵，只可作为老空水辅助疏放通道。针对以上种种困难，枣园煤业经技术攻关采取疏堵结合，采用疏水钻孔从煤层顶板钻探只采空区的冒落带，作为老空水疏放主要通道的疏放水技术，全面疏排白庙煤矿老空水，整个防治水工作严格坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，主要从5个方面研究治理老空水:自上而下建立可靠多点排水阵地技术；追排水技术；顶底板穿层钻孔在采空区冒落带疏放老空水技术；挡水围堰及预埋管疏放技术；V字形巷道应急排水技术。
2.1 自上而下建立可靠多点排水阵地技术
在22071轨道巷适当位置向22071运输巷施工排水巷，在22071运输巷环形水仓附近与22071运输巷贯通；对贯通点附近的巷道进行维修加固，对巷道内的水进行疏排，对22071环形水仓进行维修、清理、扩容；对－150m水平水仓扩容泵房变电所等排水系统改造施工，增加矿井主排水泵房排水能力；通过建立多级排水阵地，逐步实现老空水水位控制及下降，从而具备开展其他工作的条件。
2.2 追排水技术
追排水技术是使用满足排水能力
对老空水实际水位情况，通过施工22071工作面多级排水阵地工程，控制了老空水水位，为矿井寻找老空水来源分析制定水害防治方案做了准备，为水害综合治理工作打下了基础。
(2)通过对－150m水平水仓扩容泵房变电所等排水系统改造施工，形成了水仓容量为3900m3(其中内仓容量为900m3，外仓容量为1600m3，辅助水仓容量1400m3)。主排水系统形成五泵四管，实现2台工作、2台备用、1台检修；使矿井正常排水能力达到600m3/h，大排水能力1080m3/h。各项测试均满足规程规定，tigao了矿井的抗灾能力。
(3)通过施工22071轨道巷顶板泄水钻孔、22071运输巷顶板泄水钻孔、22071运输巷底板板泄水钻孔，实现了22071工作面分级泄水，确保了22071工作面水害治理的安全施工。施工220
的可移动水泵通过108mm的软管连接原工作面铺设的108mm排水管路进对低洼或者其他汇存水地点进行排水，排水泵始终连接排水管路，排水管路紧跟排水泵，使工作面残余老空水能及时排水。
2.3 穿层钻孔在采空区冒落带疏放老空水技术
在22071排水巷内施工22071顶板泄水巷，在顶板泄水巷内设计施工了1组顶板穿层冒落带疏水钻孔，实际施工钻孔6个，累计探放采空区积水42万m3，钻孔初始压力由0.58MPa下降至0.06MPa。实现了白庙老空水水位的下降，白庙矿老空水对22071运输
透膜，其允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它因能截留物质的大小约为纳米而得名，它截留有机物的分子量大约为150~500左右，截留溶解性盐的能力为90％以上，其凭借巨大的高效分离技术优势，广泛用于制药、生物化工、食品、石油化工、废水处理等诸多领域。
1、纳滤膜的特性
1.1 纳滤膜的荷电性
纳滤膜具有荷电特性，其荷电性与膜材料以及制造工艺等相关联，荷电对纳滤膜抗污染性能也有一定的影响。
1.2 纳滤膜具有分离特性和选择特性
纳滤膜对无机离子的去除介于反渗透膜和超滤膜之间，它对不同的无机离子有不同的分离特性，如它对Mg2+，Ca2+，SO22-的去除率远远高于对Na+，Cl等的去除率，这是纳滤膜与反渗透膜分离性能的主要差别。纳滤膜一般对分子量在200以上的有机物具有较好的分离效果，去除率大于90%，纳滤膜对憎水性的有机物去除效果好（97.5%以上），而亲水性的有机物一般为小分子有机物，可以较顺利地与水分子一起透过纳滤膜，从而说明纳滤膜对有机物去除的选择性。
2、纳滤膜在冶金工业废水中的应用
为解决工业废水污染问题，纳滤膜技术凭借其节能效果显著、技术成熟可靠的优势，广泛应用于各行业的废水处理领域中。有色金属冶炼企业采用纳滤膜技术与其他方法相结合的方式解决工业废水污染问题，走出了一条绿色工业发展道路。本文以韶关冶炼厂运用纳滤膜技术处理废水为工程实例，探讨纳滤膜在冶金工业废水中的应用。
韶关冶炼厂工业废水深度处理站采用生物制剂处理重金属的化学沉淀法、纳滤膜分离技术、反渗透膜水处理系统和浓水蒸盐结晶系统，工业废水经处理经上述流程后回用于生产用水，膜系统产生的浓水蒸发结晶，实现工业废水零排放。纳滤膜水系统处理工艺“多介质过滤器+超滤系统+纳滤系统”，运行中水的回收率保持在80%以上，其在废水零排放工程中起到了重要作用。在纳滤膜的实际运行中，由于冶金废水成分复杂，原水水质变化大，系统工艺流程长，设备多等特点，决定了纳滤膜在应用中会出现较复杂的技术问题，对其运行中出现的技术问题进行分析，并采取针对性的应对措施，是实现纳滤膜系统在冶金工业废水领域应用的关键。
2.1 现状调查
膜工艺中的纳滤膜系统进水保安过滤器滤芯，是为了有效截留预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入纳滤膜系统，同时降低SDI值，保护纳滤膜膜。运行过程中易出现段膜压差增长过快，滤芯污堵严重，膜系统不能正常运行的现象。一般状况下，每星期需更换一批滤芯，恶劣条件下2天~3天就需更换一批，影响纳滤膜运行稳定性。通过观察纳滤膜工艺的运行，出现以下几个主要问题：
①膜工艺纳滤膜系统中，滤芯和纳滤膜易出现污堵现象，保安过滤器的滤芯污堵严重，易长菌、结垢，造成进水保安过滤器在运行中出现压差增长过快，保安过滤器的滤芯需频繁更换新滤芯，影响纳滤膜系统运行稳定及其使用寿命；
②纳滤膜需高频率进行化学清洗和物理清洗，使得膜工艺纳滤膜系统不能持续运行，降低了膜工艺的产水率，同时增加了工人的工作量，影响了膜系统的运行成本。
2.2 原因分析
为解决以上问题，我们对保安过滤器的滤芯和纳滤膜进行检查，发现其的外表均附着一层白色物质，另外还有少量的黏糊物。
经化验白色物质为硫酸盐、磷酸盐和氟化盐，黏糊物为微生物。经化验分析确认纳滤膜系统遭受化学污染和生物污染。
为了寻找化学污染来源，我们对进膜原水水质进行化学分析，水中含有：钙离子、镁离子、铁离子、硫酸根离子、磷酸根离子、氟离子等成分。这些物质进入保安过滤器后，当进水PH值偏高时，首先会在滤芯表面形成沉淀物，被滤芯截留，导致滤芯结垢受到污堵。
为了寻找生物污染来源，我们对膜工艺设备进行排查，膜系统的MMF反洗水箱、UF及纳滤膜的产水箱采用的均是密闭式水箱，通风性能差，在潮湿的环境中很容易滋生微生物；同样保安过滤器也长期处于密闭环境中运行，容易滋生微生物。
巷顶板泄水巷以上区域构不成突水威胁。在22071运输巷里段追排水截流成功后，施工22071运输巷底板泄水巷，并在距白庙矿21061切眼底板巷西40m处布置疏水钻场对白庙矿下部积水进行疏放。在钻场内施工了1组疏水钻孔，累计探放采空区积水34.42万m3，通过施工钻孔情况分析，所有钻孔经过反复顺孔，压力表显示0.1MPa，可以判定白庙煤矿采空区内的积水已疏放至标高－150m以下，低于22071综采工作面低标高，现钻孔的出水量约260m3/h，可以判定为白庙煤矿动态活水量，将白庙水疏放至稳定水位，经验证，威胁工作面安全生产的老空积水已经基本疏放完毕，工作面具备生产条件。
2.4 挡水围堰及预埋管疏放技术
在22071运输巷原止水墙处，对巷道进行加固，构筑两道挡水堰，预埋2趟无缝钢管，利用三通合二为一，待与22071运输巷敷设的排水管对接；白庙矿水位下降至－150m以下时，开始恢复施工22071运输巷里段至切眼下口段。巷道恢复后，在白庙矿底板抽放联络巷上口、21061切眼上口设置滤网3道，防止积水上升过程中携带杂物将巷道封堵。在22071运输巷全线修复后，从轨道暗斜井风门处开始，沿轨道暗斜井石门、22071运输巷，由外向里敷设355mm无缝钢管作为疏水管直至挡水围堰处，与此处预埋的2根无缝钢管使用三通连接，22071胶带巷挡水围堰以里的涌水直接经355mm无缝钢管沿22071运输巷排自流至－150m水平车场水沟，然后自流至－150m水平水仓。355mm疏水管路采用预埋式，使用法兰连接，日常需加强管路的保护，以防后期疏水路受压堵水、漏水等。回采期间在管路埋设地点对排水管主要部位进行防护，防止因管路损坏影响疏放水效果。
2.5 V字形巷道应急排水技术
V字形巷道应急排水技术是在工作面巷道每个V字形低点设置排水阵地，安装排水设备和管路，排水阵地进水口处挖设沉淀池，防止煤泥过多损坏水泵，水窝内安装排水能力60m3/h、160m3/h排沙泵各1台，用于日常排水。每排水阵地外高于低点底板1.2m位置准备2台排水能力合计不低于200m3/h的排水泵用于应急排水。每台水泵使用倒链吊挂，并保证倒链完好。为防止水泵淤积，排水点双泵采取高低吊挂的措施避免2台泵同时淤积，2台泵吊挂高度错差1m，预防老空水或者疏水管路漏水突然涌出造成巷道低点封顶，引起风流短路，水淹巷道事故。