矿床开采破坏了地下水原始赋存状态并产生了裂隙，密切了大气降水、地表水、地下水和生活用水，各含水层之间的水力联系，使各种水沿着原有的和新裂隙渗入井下采掘空间形成矿井水。矿井水是煤炭生产过程中排放量最多的废水。据1993年统计，我国国有重点煤矿年排矿井水约22亿m3，平均吨煤涌水量约4．0m3，而且随着煤炭工业的发展矿井水的排放量还将不断增多。长期以来，由于技术所限和认识不足，矿井水被当做水害加以预防和治理，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。据统计平均每开采1t原煤需排放2t矿井水，不仅严重污染了水资源，而且造成了工业和生活用水短缺。随着科学的发展和人们环境保护意识的提高，对矿井水也已有了新的认识，开始将矿井水作为一种水资源加以处理利用，即矿井水资源化。

通过实地考察可以得到，煤层开采主要充水含水层有：第四系孔隙含水层、太原组岩溶含水层和奥陶系灰岩含水层。矿井水主要来源于这些含水层渗入地下的水，是矿井水与煤岩层接触发生一系列物理、化学和生化反应而形成。煤矿矿井水本身的水质主要受当地水文、地质、气候和地理等自然条件的影响[1]。当矿井水流经采煤工作面时，将带入大量的煤粉、岩粒等悬浮物，同时由于受到井下矿工的生产和生活活动的影响，矿井水中往往含有较多的细菌。对于开采高硫煤层的矿井，由于煤层及其围岩中硫铁矿的氧化作用，使矿井水呈现酸性和高铁性等。

矿区采煤抽排大量的地下水，破坏和疏干矿区和周边地区地下水资源，使地下水水位下降，造成矿区水资源的枯竭，引起隐伏矿区的地面下降，诱发岩溶矿区岩溶地面塌陷。大量的矿井地下水若直接外排则会引起水质恶化，造成水环境污染。由于这些地下水初始流入井筒和巷道时比较清洁，如果将矿井地下水资源净化成饮用水，不仅可以满足生产和生活用水，还可以节省大量钻探深水源井的资金，创造较好的经济效益和环境效益。目前大部分煤矿缺水很严重，因此有必要对矿井水加以利用。

目前我国按照对环境影响以及作为生活饮用水水源的可行性，习惯上将矿井水按水质类型特征分为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含有毒有害元素或放射性元素矿井水五类[2、3]。不同的矿井水采取不同的处理方法。

3．1洁净矿井水

多指矿区煤系地层中的奥灰水、砂岩裂隙水、第四纪冲积层水及老空积水。这种水质中性，低浊度，低矿化度，有毒有害元素含量很低，基本符合生活饮用水标准，可设专用输水管道给予利用，作生活饮用水时需进行消毒处理。太原市古交矿井在开采过程中穿过第四纪河谷冲积层，就遇到这种水，古交矿直接供全矿生产和生活使用。

3．2含悬浮物矿井水

这种水中含有较多煤粒、岩、粉、等悬浮物，一般呈黑色，但其总硬度和矿化度并不高。悬浮物的主要特性是在动水中呈悬浮状态，但在静水中可以分离出来，轻的上浮，重的下沉。根据悬浮物的特性，对工业用水净化处理常用的主要方法有混凝、沉淀。混凝是水处理工艺中十分重要的环节。选用混凝剂的原则是产生大、重、强的矾花，净水效果好，对水质没有不良影响，价格便宜，货源充足。常用的混凝剂为铝盐和铁盐混凝剂。混合过程是让药剂迅速而均匀地分散到水中，应在尽量短的时间内与原水均匀混合，使水中的全部胶体杂质都能和药剂发生作用。原水加混凝剂后，经过混合作用，水中胶体杂质凝聚成较大的矾花颗粒，在沉淀池中去除。在经过快滤和消毒处理后也可达到饮用水标准。山西很多煤矿的井下排水属这类矿井水。

3．3高矿化度矿井水

矿化度无机盐总含量大于1000mg／L的矿井水。主要含有S0i2-、CI-1、Ca2 、K 、Na 等离子。硬度相应较高，水质多数呈中性或偏碱，带苦涩味，少数有酸性。高矿化度矿井水不利于作物生长，会使土壤盐渍化。用作锅炉用水，容易结垢。作建筑用水，会影响混凝土质量。人们长期饮用，将引起腹泻和消化不良，尤其对心脏和肾脏病患者影响更严重。我国北方缺水矿区的矿井水往往属于高矿度矿井水，有必要通过净化和淡化工艺处理成为饮用水和生产用水。当前高矿化度矿井水采用以下处理方法。

3．3．1化学方法

离子交换法是化学脱盐的主要方法，这是一种比较简单的方法，就是利用阴阳离子交换剂去除水中的离子，以降低水的含盐量。

3．3．2膜分离法

反渗透和电渗析脱盐技术均属于膜分离技术，是我国目前苦咸水脱盐淡化处理的主要方法。

(1)反渗透法。反渗透法是借助于半透膜在压力作用下进行物质分离的方法。可有效地去除无机盐类、低分子有机物、病毒和细菌等，适用于含盐量大于4000mg／L的水的脱盐处理。

(2)电渗析法。在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。

3．3．3浓缩蒸发

反复处理使含盐量高的剩余水浓缩到很小体积，然后在合适的地方存放。依靠自然蒸发，使其避免排往下游。水蒸发后将留有盐分结晶，可在其浓缩至200g／L以上浓度时运走，用做化工原料。

3．3．4稀释排放

稀释排放是将低含盐量的水混合在一起，达到排入水体的标准后排放。避免对下游的不利影响。

3．3．5消耗利用

消耗利用用于对含盐量要求不高的场所，把水消耗掉，最后蒸发到大气中，避免了向下游排放。

3．4酸性矿井水

水质特征为pH值小于5．5的矿井水，一般为3～3．5，个别小于3，总酸度高。当开采含硫煤层时，硫受到氧化与生化作用产生硫酸，酸性水易溶解煤及其围岩中的金属元素，故铁、锰重金属以及无机盐类增加，使矿化度、硬度升高。酸性水在我国南方高硫矿区比较常见。酸性水容易腐蚀矿井设备与排水管路，并且危害工人健康。如果抽排至地面，会影响土壤酸碱度，导致土壤板结和作物枯萎，而且使地表水酸度上升，间接的影响了水生生物的生存。对环境与生态会造成重大的损害，因此必须进行治理达标后外排，其处理的方法有以下几种。

3．4．1物理化学法(中和法)[8]

(1)石灰石中和法。采用石灰石作中和剂与酸性水中硫酸中和反应，产生微溶硫酸钙和易分解的碳酸，从而降低酸度。

(2)石灰中和法。石灰的主要化学成分是CaO，当用水调配成石灰乳，则形成熟石灰Ca(OH)2，熟石灰与酸性水中的H2SO4反应。

(3)石灰石．石灰联合中和法。该工艺第一阶段选用石灰石滚筒法中和，消耗酸性矿井水中绝大部分游离H2SO4，使酸性水的pH值接近于6；然后在第二阶段再投加石灰中和处理，使水的pH值进一步提高，达到8左右，这时Fe2水解产生沉淀，形成絮状物，起到混凝作用，有利于悬浮固体去除。

3．4．2生物化学方法(微生物法)[8]

该方法是目前国内外研究比较多的处理方法，在美国、日本等国家已进行了实际应用。其原理是利用氧化亚铁硫杆菌在酸性条件下将水中的Fe2 氧化成Fe3 ，以实现酸性矿井水的除铁[9，10]。氧化亚铁硫杆菌能从Fe2 的氧化反应中获取自身生存和繁殖所需的能量，无须加任何营养液。

3．4．3湿地生态工程处理法[8]

人工湿地(ConstructedWetlands)酸性矿井水处理方法是20世纪70年代末在国外发展起来的一种污水处理方法u，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化[12]，与中和法等传统的酸性矿井水的处理方法相比，人工湿地处理方法具有出水水质稳定、对N、P等营养物质去除能力强、基建和运行费用低、技术含量低、维护管理方便、耐冲击负荷强、适于处理间歇排放的污水和具有美学价值等优点[13]，因而在北美、欧洲的许多国家得到了广泛应用[14-16]。

中国是一个矿产资源大国，矿产开采和利用对水资源的破坏相当严重，酸性矿井水的处理是众多矿山企业面临的主要环境和生态问题[17，18]。人工湿地作为一种有效的酸性矿井水处理方法，在中国的应用将越来越广泛，其作用将越来越大。

随着高分子研究的深入，出现了用无机高分子、有机高分子、高分子改性阳离子、微生物等絮凝剂、阳离子。