東龐煤礦開采對地下水及環(huán)境影響分析

郎子龍，趙玉霞

(1.河北省邢臺(tái)水文水資源勘測局，河北 邢臺(tái) 054000;2.河北省邢臺(tái)縣水務(wù)局，河北 邢臺(tái) 054000)

東龐井田位于河北省內(nèi)邱縣西南約10 km，井田外形輪廓略呈菱形。南北長約 8 km，東西寬約 5 km，面積 40.76 km2，東龐礦的煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量為4億 t。1983年12月26日東龐礦正式投產(chǎn)，自84年建成投產(chǎn)以來，至今已20余年，原煤產(chǎn)量由開始的幾十萬噸至現(xiàn)年產(chǎn)原煤500萬 t。東龐井田處于邯邢水文地質(zhì)單元中單元—百泉水文地質(zhì)單元的西北邊界地段，地質(zhì)條件復(fù)雜，中奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓含水層為主要含水層，其巨厚、高水頭，是上覆煤層開采最危險(xiǎn)的底板突水水源，奧灰突水，一般具有發(fā)生突然，來勢迅猛、涌水量大、持續(xù)時(shí)間長和造成損失嚴(yán)重等特點(diǎn)，是本礦區(qū)開采的主要水害。

1 區(qū)域水文地質(zhì)單元巖溶地下水的補(bǔ)給、逕流和排泄

西部山區(qū)的灰?guī)r裸露區(qū)是區(qū)域地下水的補(bǔ)給區(qū)，大氣降水沿灰?guī)r露頭直接下滲，形成面狀補(bǔ)給，白馬河、七里河、沙河、馬會(huì)河、北名河等地表徑流的滲漏，形成線狀集中補(bǔ)給。

區(qū)內(nèi)地下水逕流受地形、地質(zhì)構(gòu)造控制，自南西、西、西北主要沿強(qiáng)逕流帶向排泄區(qū)運(yùn)動(dòng)，在達(dá)活泉、百泉排出地表成泉群。

巖溶水主要強(qiáng)逕流帶有:白馬河強(qiáng)逕流帶、七里河強(qiáng)逕流帶、沙河強(qiáng)逕流帶、北洺河強(qiáng)逕流、帶紫山百泉強(qiáng)逕流帶。百泉及達(dá)活泉是邯邢中單元百泉匯水帶地下水的主要排泄區(qū)。東龐井田處于白馬河強(qiáng)徑流帶。白馬河在東青山村以東河床下伏寒武、奧陶系碳酸鹽巖地層，地表水在此可滲入河床補(bǔ)給巖溶地下水。井田中部有瞎馬河，西南部有白馬河流過，兩河均源于變質(zhì)巖山區(qū)，為季節(jié)性河流，屬海河流域子牙河水系。目前瞎馬河主要排泄礦區(qū)廢水。

2 礦井充水水源及補(bǔ)給條件

從井田邊界斷層導(dǎo)水性分析來看，東龐井田東北、東南、西北部邊界近于隔水，西南部奧灰含水層在此與區(qū)外水力聯(lián)系密切，為礦區(qū)奧灰水獲得補(bǔ)給的唯一進(jìn)口，故東龐井田為三面封閉、一面開口的半封閉型水文地質(zhì)小單元，即東龐小單元。

2.1 開采2#煤充水水源及補(bǔ)給條件

礦井涌水量及地下水動(dòng)態(tài)觀測資料表明，礦井開采上組煤(主要為2#煤)時(shí)的直接充水含水層為山西組2#煤頂板砂巖裂隙承壓水和野青灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層;間接充水層為第四系底部卵石層孔隙承壓含水層、淺部老窯和采空區(qū)積水及奧灰含水層。補(bǔ)給途徑是通過冒落裂隙帶、斷層破碎帶、2#煤頂板砂巖剝蝕天窗區(qū)、導(dǎo)水陷落柱或其他途徑直接或間接垂向補(bǔ)給和局部通過斷層的側(cè)向補(bǔ)給。2#煤頂板砂巖含水層是礦井開采上組煤的主要充水水源，由于其以靜儲(chǔ)量為主，隨排水時(shí)間的延長可以逐漸疏干。

2.2 開采下組煤的充水水源及補(bǔ)給條件

礦井開采下組煤(主要為9#煤)時(shí)的充水含水層主要為太原組大青灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層，奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層。

1)太原組大青灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層

大青灰?guī)r為8#煤直接頂板，距9#煤約16 m，處于開采冒裂帶范圍內(nèi)，為直接充水含水層。其補(bǔ)給條件較差，動(dòng)儲(chǔ)量不大，主要為靜儲(chǔ)量，易于疏干，但在井田的大部分區(qū)域內(nèi)，大青水一旦疏降，將通過眾多斷層側(cè)向或垂直接受奧灰水補(bǔ)給，中深部和有補(bǔ)給條件的塊段9#煤開采時(shí)仍列為防治任務(wù)。

2)奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層組

9#煤底板下伏奧陶系灰?guī)r含水層，其厚度大，富水性強(qiáng)。9#煤底板承受水壓值 2.05 ～2.58 Mpa，突水系數(shù) 0.10 ～0.15 Mpa/m，超過臨界突水系數(shù) 0.06 Mpa/m。同時(shí)位于礦井西部邊界的多個(gè)小煤礦，在開采9#煤過程中，已發(fā)生奧灰水突水7次，最大突水量達(dá)2 000 m3/h。而東龐礦與小煤礦9#煤開采條件相比，其開采標(biāo)高較低，采寬較大，承受奧灰水壓值較高，發(fā)生奧灰水突出的可能性大大增大，因此奧灰水是影響9#煤開采安全的主要水害因素。

3 年用水量分析

2011年東龐煤礦產(chǎn)原煤為520萬 t，根據(jù)河北省用水定額，原煤開采考核值為 0.7 m3/t，洗煤考核值為 0.23 m3/t，東龐煤礦90%的原煤需要經(jīng)過洗煤?？梢杂?jì)算得出東龐煤礦2011年消耗掉470萬 m3的水資源。

隨著煤礦開采量的逐年增加，對水資源的消耗量將會(huì)越來越大，而東龐煤礦的地質(zhì)構(gòu)造決定了隨著原煤年產(chǎn)量的增加，必然會(huì)對區(qū)域的生態(tài)環(huán)境造成影響。因此要采取必要措施減少對環(huán)境的影響。

4 對環(huán)境影響分析

由于長期的煤礦開采打破了地下水資源固有的生態(tài)平衡，形成了以礦井為中心的降落漏斗，使地下水流的流動(dòng)速度加快，水位逐漸下降，把含水層改變?yōu)橥杆畬?，?dǎo)致煤系地層以上裂隙水受到嚴(yán)重的破壞。

4.1 對淺、中層水影響

礦井周圍居民生活和工業(yè)用水都來自淺、中層地下水，受到煤礦開采的影響，造成煤礦開采區(qū)域的水和松散巖類地層的水均快速的向下滲透，逐漸形成區(qū)域性的水位降落漏斗。

4.2 對深層地下水的影響

在煤礦開采的期間，為了維持正常的開采，隨著開采的深度逐漸變大，深層含水層的水轉(zhuǎn)變?yōu)榈V坑水排出，并且隨著開采年限的增加，每年的排水量還不斷的增加，這是深層地下水水位逐年遞減的主要原因，也就使地下水降落漏斗的幅度和范圍越來越廣闊。一旦深層地下水的水位下降，在短期內(nèi)是很難恢復(fù)的。

4.3 礦井酸性排水

由于煤礦通常都含有黃鐵礦，它會(huì)和礦井中的水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成稀酸。這種稀酸會(huì)使礦井的整個(gè)排水的成分都存在著酸性，煤礦在洗煤過程中，礦井地下水沒有經(jīng)過完善的凈化，便把這些含有稀酸的水排出，這就造成區(qū)域內(nèi)的作物出現(xiàn)大面積的減產(chǎn)，抗擊自然災(zāi)害的能力也有所下降，嚴(yán)重危害著礦區(qū)相鄰的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

5 在煤礦開采中控制水資源被破壞的措施

5.1 堅(jiān)持“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”原則

堅(jiān)持“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”原則，是國家新時(shí)期提出的煤礦防治水專項(xiàng)治理的新方針，從而形成煤礦開采中對水資源環(huán)境影響減至最小，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的，避免造成大的環(huán)境危害和地質(zhì)災(zāi)害。

5.2 建立采煤水資源環(huán)境補(bǔ)償機(jī)制

在煤礦開采中，要根據(jù)我國的法律法規(guī)，緊密結(jié)合礦區(qū)環(huán)境的主要特點(diǎn)，建立符合當(dāng)?shù)氐V區(qū)環(huán)境的水資源保護(hù)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，應(yīng)該符合礦區(qū)開采的全過程，能夠?qū)ΦV區(qū)的水資源環(huán)境進(jìn)行評價(jià)，對采礦山的水環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)水資源的重建，從而實(shí)現(xiàn)礦山水資源環(huán)境的補(bǔ)償機(jī)制。

5.3 以預(yù)防為主，改變以往先破壞后治理的理念

長期以來，我國對煤礦開采中造成的環(huán)境問題，都是先破壞了才會(huì)想辦法去治理，這是一個(gè)措施的理念。應(yīng)在環(huán)境問題發(fā)生之前，就做好環(huán)境災(zāi)害的評估以及相應(yīng)措施，才可以從根本上杜絕環(huán)境問題的產(chǎn)生。運(yùn)用各種形式向采礦企業(yè)宣傳教育，建立他們對水資源的保護(hù)意識(shí)，形成保護(hù)礦山水資源的輿論氛圍。

5.4 實(shí)現(xiàn)礦井水的綜合利用

保護(hù)地下水資源的有效方法之一，就是充分的利用礦井水。在研究礦井水的綜合利用時(shí)，要首先確定礦井水在整個(gè)水體系中的重要地位，了解礦井水中每一個(gè)元素含量的極限。并從中選擇適合礦井水利用的污染成分，了解其所形成的原因在時(shí)間、空間中的變化規(guī)律，把工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、水體的排放標(biāo)準(zhǔn)和污染成分的含量緊密的聯(lián)系在一起，進(jìn)行充分的分析和考證，從而實(shí)現(xiàn)礦井水的綜合利用。

5.5 維護(hù)地下水環(huán)境平衡

目前，隨煤礦的不斷開采，礦井的排水使地下水環(huán)境不斷的惡化，給生態(tài)環(huán)境造成了許多不利的影響。因此，對煤礦進(jìn)行開采時(shí)，對煤礦開采條件下地下水環(huán)境的平衡問題進(jìn)行深入的研究，從而有效的控制地下水資源破壞。

5.6 對礦井水資源進(jìn)行保護(hù)和再利用

想要減少礦井開發(fā)對水資源的影響，就必須首先減少進(jìn)入礦井的整體水量。減少地表水、大氣降水和修建疏排這些摻合到礦井水中的水量，可在礦井建設(shè)時(shí)，設(shè)立注漿構(gòu)筑擋水帷幕和防水煤巖柱等方法，用來減少礦井的水量。由于減少礦井水資源破壞是現(xiàn)今煤礦開采中急需解決的問題，因此，在煤礦的采選生產(chǎn)時(shí)，在供水溝系統(tǒng)的選擇上，要盡量采用能夠循環(huán)利用的系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)約水資源的目的，從而有效的控制礦井污染物的排放濃度和排放量。

6 結(jié)語

綜上所述，水資源是人類生存和發(fā)展的基本要素，水資源的短缺會(huì)嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而煤礦的開采使地下水和地表水受到了嚴(yán)重的破壞，給礦區(qū)周圍的居民的生產(chǎn)和帶來了一定程度的影響。因此，煤礦企業(yè)和相關(guān)部門，認(rèn)真研究各種措施，對煤礦開采過程進(jìn)行合理的規(guī)劃和采用新技術(shù)，新方法，從而降低煤礦開采對周圍水資源的影響，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。

［1］張有朝，劉福勝.東龐礦礦井地質(zhì)報(bào)告［R］.河北金牛能源股份有限公司東龐礦，北京龍軟科技發(fā)展有限公司.2005.3.

［2］海龍，梁冰，白國良.煤礦開采條件下地下水滲流問題探討［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2007.5.25 －28.

［3］DB13/T 1161.2－2009.河北省用水定額 －工業(yè)用水［S］.