東龐煤礦開采對地下水及環境影響分析

郎子龍，趙玉霞

(1.河北省邢臺水文水資源勘測局，河北 邢臺 054000;2.河北省邢臺縣水務局，河北 邢臺 054000)

東龐井田位于河北省內邱縣西南約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，東龐礦的煤炭地質儲量為4億 t。1983年12月26日東龐礦正式投產，自84年建成投產以來，至今已20余年，原煤產量由開始的幾十萬噸至現年產原煤500萬 t。東龐井田處于邯邢水文地質單元中單元—百泉水文地質單元的西北邊界地段，地質條件復雜，中奧陶統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的底板突水水源，奧灰突水，一般具有發生突然，來勢迅猛、涌水量大、持續時間長和造成損失嚴重等特點，是本礦區開采的主要水害。

1 區域水文地質單元巖溶地下水的補給、逕流和排泄

西部山區的灰巖裸露區是區域地下水的補給區，大氣降水沿灰巖露頭直接下滲，形成面狀補給，白馬河、七里河、沙河、馬會河、北名河等地表徑流的滲漏，形成線狀集中補給。

區內地下水逕流受地形、地質構造控制，自南西、西、西北主要沿強逕流帶向排泄區運動，在達活泉、百泉排出地表成泉群。

巖溶水主要強逕流帶有:白馬河強逕流帶、七里河強逕流帶、沙河強逕流帶、北洺河強逕流、帶紫山百泉強逕流帶。百泉及達活泉是邯邢中單元百泉匯水帶地下水的主要排泄區。東龐井田處于白馬河強徑流帶。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，兩河均源于變質巖山區，為季節性河流，屬海河流域子牙河水系。目前瞎馬河主要排泄礦區廢水。

2 礦井充水水源及補給條件

從井田邊界斷層導水性分析來看，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外水力聯系密切，為礦區奧灰水獲得補給的唯一進口，故東龐井田為三面封閉、一面開口的半封閉型水文地質小單元，即東龐小單元。

2.1 開采2#煤充水水源及補給條件

礦井涌水量及地下水動態觀測資料表明，礦井開采上組煤(主要為2#煤)時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巖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、淺部老窯和采空區積水及奧灰含水層。補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、導水陷落柱或其他途徑直接或間接垂向補給和局部通過斷層的側向補給。2#煤頂板砂巖含水層是礦井開采上組煤的主要充水水源，由于其以靜儲量為主，隨排水時間的延長可以逐漸疏干。

2.2 開采下組煤的充水水源及補給條件

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

1)太原組大青灰巖巖溶裂隙承壓含水層

大青灰巖為8#煤直接頂板，距9#煤約16 m，處于開采冒裂帶范圍內，為直接充水含水層。其補給條件較差，動儲量不大，主要為靜儲量，易于疏干，但在井田的大部分區域內，大青水一旦疏降，將通過眾多斷層側向或垂直接受奧灰水補給，中深部和有補給條件的塊段9#煤開采時仍列為防治任務。

2)奧陶系灰巖巖溶裂隙承壓含水層組

9#煤底板下伏奧陶系灰巖含水層，其厚度大，富水性強。9#煤底板承受水壓值 2.05 ～2.58 Mpa，突水系數 0.10 ～0.15 Mpa/m，超過臨界突水系數 0.06 Mpa/m。同時位于礦井西部邊界的多個小煤礦，在開采9#煤過程中，已發生奧灰水突水7次，最大突水量達2 000 m3/h。而東龐礦與小煤礦9#煤開采條件相比，其開采標高較低，采寬較大，承受奧灰水壓值較高，發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年東龐煤礦產原煤為520萬 t，根據河北省用水定額，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%的原煤需要經過洗煤。可以計算得出東龐煤礦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越來越大，而東龐煤礦的地質構造決定了隨著原煤年產量的增加，必然會對區域的生態環境造成影響。因此要采取必要措施減少對環境的影響。

4 對環境影響分析

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

4.1 對淺、中層水影響

礦井周圍居民生活和工業用水都來自淺、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，深層含水層的水轉變為礦坑水排出，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，在短期內是很難恢復的。

4.3 礦井酸性排水

由于煤礦通常都含有黃鐵礦，它會和礦井中的水產生化學反應，生成稀酸。這種稀酸會使礦井的整個排水的成分都存在著酸性，煤礦在洗煤過程中，礦井地下水沒有經過完善的凈化，便把這些含有稀酸的水排出，這就造成區域內的作物出現大面積的減產，抗擊自然災害的能力也有所下降，嚴重危害著礦區相鄰的農業生產。

5 在煤礦開采中控制水資源被破壞的措施

5.1 堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”原則

堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”原則，是國家新時期提出的煤礦防治水專項治理的新方針，從而形成煤礦開采中對水資源環境影響減至最小，達到可持續發展的目的，避免造成大的環境危害和地質災害。

5.2 建立采煤水資源環境補償機制

在煤礦開采中，要根據我國的法律法規，緊密結合礦區環境的主要特點，建立符合當地礦區環境的水資源保護法律法規和技術標準。整個標準的實施，應該符合礦區開采的全過程，能夠對礦區的水資源環境進行評價，對采礦山的水環境進行保護，實現礦區水資源的重建，從而實現礦山水資源環境的補償機制。

5.3 以預防為主，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境問題，都是先破壞了才會想辦法去治理，這是一個措施的理念。應在環境問題發生之前，就做好環境災害的評估以及相應措施，才可以從根本上杜絕環境問題的產生。運用各種形式向采礦企業宣傳教育，建立他們對水資源的保護意識，形成保護礦山水資源的輿論氛圍。

5.4 實現礦井水的綜合利用

保護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，要首先確定礦井水在整個水體系中的重要地位，了解礦井水中每一個元素含量的極限。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間、空間中的變化規律，把工業標準、水體的排放標準和污染成分的含量緊密的聯系在一起，進行充分的分析和考證，從而實現礦井水的綜合利用。

5.5 維護地下水環境平衡

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

5.6 對礦井水資源進行保護和再利用

想要減少礦井開發對水資源的影響，就必須首先減少進入礦井的整體水量。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，可在礦井建設時，設立注漿構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今煤礦開采中急需解決的問題，因此，在煤礦的采選生產時，在供水溝系統的選擇上，要盡量采用能夠循環利用的系統，以達到節約水資源的目的，從而有效的控制礦井污染物的排放濃度和排放量。

6 結語

綜上所述，水資源是人類生存和發展的基本要素，水資源的短缺會嚴重制約經濟的發展。然而煤礦的開采使地下水和地表水受到了嚴重的破壞，給礦區周圍的居民的生產和帶來了一定程度的影響。因此，煤礦企業和相關部門，認真研究各種措施，對煤礦開采過程進行合理的規劃和采用新技術，新方法，從而降低煤礦開采對周圍水資源的影響，促進人與自然的和諧發展。

［1］張有朝，劉福勝.東龐礦礦井地質報告［R］.河北金牛能源股份有限公司東龐礦，北京龍軟科技發展有限公司.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］.西安石油大學學報(自然科學版).2007.5.25 －28.

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