申报单位

中煤地华盛水文地质勘察有限公司

业主单位

凯里市福源水利开发投资有限公司

推荐单位

生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心

一、工程简介

PPP

2019年11月22日

（1）通过构建地下水动力场和水化学场，实施“四水”井上下同步长期动态监测以及应用智能网络传感技术支撑等精细勘察技术方法，查明了龙洞泉污染模式属于酸性矿井水经岩溶管道溢出污染岩溶大泉模式，为龙洞泉污染治理提供准确可靠的依据，并取得了良好的治理效果。

（2）揭示了废弃煤矿酸性水对龙洞泉泉水的污染机理，提出了龙洞泉污染的“U 型管效应”，为污染源工程防控提供了关键技术依据。

（3）首次成功创新完成喀斯特区酸性矿井水污染岩溶大泉的治理及形成了“源头减量+关键通道封堵”的治理技术路径，转变以往高成本、低效率、浪费水资源的末端治理的模式。不仅具有先进的新技术特点，而且具有明显的环境效益、生态效益和经济效益。可为我国南方矿山酸性矿井水的治理提供一种新的技术和方法，填补国内空白。

（4）首次在南方喀斯特地区实施了废弃煤矿对岩溶地下水工程防控与治理工程。在龙洞泉污染治理中实施了“三堵（阻）一保障”防控工程。通过钻孔检验验证及泉水水质分析结果等证明了治理效果显著，为喀斯特地区废弃煤矿酸性矿井水对地下水污染的工程防控和治理提供了典型范例。

龙洞泉受煤矿酸性水污染枯水期流量400 ~ 1000 m3/h，丰水期流量2000 ~ 5000 m3/h，铁离子100mg/L，硫酸根离子2000mg/L，pH值2~3，为劣V类水。

龙洞泉污染源主要来源于附近废弃煤矿矿井积水，污染特征为岩溶管道点源污染，污染机理具有“U 型管效应”，将煤矿防治水技术原理应用于水环境污染治理领域，提出了“隔、堵、截、排、控”综合防控思路和喀斯特地区废弃煤矿污染防控的工程控制措施，即“源头控制+关键通道封堵”的污染控制，并验证其治理效果。

核心技术一：形成喀斯特岩溶大泉污染流域地下水系统演化控制系统

开展喀斯特地区关闭煤矿水文地质结构系统研究，以主要污染源的特征为切入点，以河流全流域角度为着手点，开展以水文地质单元为整体的地表水、地下水系统演化的研究，精细刻画污染区水文地质背景条件、水化学条件，首次提出流域地下水演化控制系统，为开展后续治理控制技术奠定理论基础。

流域地下水演化控制系统图

核心技术二：基于喀斯特岩溶大泉污染治理及“采空空间”防控治理技术路径

示范项目通过水文地质调查、水化学分析、现场监测、理论分析、钻探及物探、实例验证等手段，对喀斯特岩溶大泉污染的影响开展系统性研究，揭示闭坑煤矿污染模式、成因及机理，提出喀斯特岩溶大泉污染治理“采空空间”防控技术体系。

采空空间防控技术体系图

核心技术三：基于喀斯特岩溶大泉水污染防治的综合精细勘查技术方法

针对喀斯特地区岩溶裂隙、管道发育强烈，污染勘查难度大的问题，通过“地面调查+遥感辅助+地下岩溶洞穴探查+水文地质钻探+地球物理勘探+地球化学勘探+综合水文地质试验+长期动态监测”，形成了多手段融合的综合勘查技术方法，解决了单一勘探方法的效率较低、勘查工作成果不确定性和多解性高、勘探结果的精度和准确度低等问题，在查明污染机理和污染条件的基础上，构建了龙洞泉污染治理示范工程，为污染治理工程的实施提供了基础技术支撑。

经过精细勘查，查明龙洞泉污染水来源为龙洞泉北西已经关停的飞龙煤矿矿井水。采空区水位随降雨量的变化而变化，降雨过后，采空区水位上涨，当水位标高超过908m 时，龙洞泉泉水滞后 24 小时出现污染，矿井水与龙洞泉之间存在污染通道。基于龙洞泉污染模式及污染机理研究，确定了“源头控制+关键通道封堵”的污染控制治理思路。采用综合勘查技术方法，为后续污染通道的封堵、截流、阻断、含水层改造等注浆治理工程提供了可靠的依据。通过钻探、物探等精细探测，查明了龙洞泉受飞龙煤矿影响的污染机理。形成将煤矿防治水技术应用于水污染治理，形成了基于水污染防治的“源头减量+过程控制+末端治理+应急管控”综合治理技术方法体系。

综合勘查技术方法体系（以龙洞泉污染治理为例）

补给水源源头充填封堵，减少矿井水补给量，实现源头减量。关键通道封堵，为切断矿井水与上覆含水层联系，制采空区污染水越流补给上部含水层。末端帷幕阻断，拦截污染水进入地下水径流通道，保证泉水的全面治理。辅助应急响应抽出处理，通过疏降实现对采空区水位的分区管控，同时控制极端降雨条件矿井采空区积水水位快速上升。

龙洞泉污染治理原理图

核心技术四：构建“两场——四水”的智能可视化实时动态监测系统

基于喀斯特地区补给条件好、岩溶裂隙发育，导致岩溶区“四水联通”“四水转换”，建立完善的水文观测系统是喀斯特地区复杂水文地质条件开展勘查工作的前提。项目应用了智能网络传感技术，构建两场（水动力场、水化学场）一四水（地表水、地下水、污染水、大气降水）井上下同步长期动态监测系统，实现了智能化、可视化数据的实时监测、处理、传输、共享，提高了水文地质基础信息的处理能力、共享能力，改进了地质信息传统的获取方式，促进了地质行业与大数据的融合。为全面掌握项目区“两场——四水”的水文地质动态特征及水文地球化学条件变化的基本趋势，明确“四水”之间的转化及相互关系，为污染治理提供了重要可靠的基础资料依据。

核心技术五：创新形成基于采空空间控制的综合防控治理技术体系

项目通过开展深入研究，创新将煤矿防治水技术应用于水污染治理，围绕煤矿采空空间主要补给水源的源头、采空空间污染水的关键外溢通道、末端污染通道三个关键环节，提出了“隔、堵、截、排、控”综合防控治理思路，形成了基于水污染防治的“源头减量+过程控制+末端治理+应急管控”综合治理技术方法体系。构成采空区酸性矿井水的综合防控治理技术体系，实现煤矿酸性矿井水的全方位治理技术和措施保障（图7）。

 “源头减量+过程控制+末端治理+应急管控”综合治理技术方法体系

项目的实施有效地解决了龙洞泉泉水污染问题，治理效果明显。2018年龙洞泉主要污染指标Fe离子33.83mg/L，Mn离子3.6mg/L ，硫酸根离子高达575mg/L 。经过两年治理，2019年8月以来水质得到好转，主要污染指标pH值7，Fe离子＜0.3mg/L, Mn离子＜0.1mg/L，硫酸根低于120mg/L，泉水清澈，泉水水质达到GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中III类水体标准，保障了当地2000余名群众主要生活水源的安全。在保护周边水环境的同时，保护了耕地46.67公顷（700亩），为农产品质量安全提供了强有力的、可持续的综合保障，为当地打造休闲旅游的度假山庄创造了基础条件，助力了乡村振兴战略。

无二次污染

该工程于2019年11月22日开工，2021年8月29日验收评审。运行期间，未发生事故。目前，本项目的研究成果已推广应用到全流域污染治理中，有效防止闭坑煤矿矿井水对流域环境的污染，促进鱼洞河流域生态环境发展的良性循环。同时，已推广到贵州毕节、兴仁、铜仁、六盘水、都匀、湖南娄底、兴化、湖北松滋、福建龙岩、山西阳泉、河津煤矿区及陕西白河硫铁矿治理工作中，有效遏制了流域污染趋势，明显改善了流域生态环境。

项目治理结束后不消耗燃气、蒸汽等其他能源介质，只对现有的用能设备进行集中监控、优化调度，合理调配，节约能源。使污水处理站得以关停，预计节约运维成本1亿元/年。本项目建成后仅有少量电能消耗，为环境监测仪器消耗电能。该项目圆满地完成了治理目标，每年可实现铁锰减排32t。

二、工程申报单位联系信息

单位名称：中煤地华盛水文地质勘察有限公司

单位地址：天津市南开区能源大厦9楼

联系人：陈凡