淺談彬縣紅巖河水庫運行與煤炭資源開采之間的環境影響

齊苑儒　趙元卜（1.陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安710001；2.陜西省城鄉供水管理辦公室陜西西安710004）

淺談彬縣紅巖河水庫運行與煤炭資源開采之間的環境影響

齊苑儒趙元卜
（1.陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安710001；2.陜西省城鄉供水管理辦公室陜西西安710004）

水庫下采煤既要保護水庫的安全，同時還要確保煤礦的生產安全。本文以咸陽市彬縣紅巖河水庫工程為研究對象，分析了水庫蓄水后庫區壓覆的部分煤炭資源在開采過程中與水庫運行相互之間的環境影響，然后提出了相應的預防保護措施，以保障水庫安全運行和煤礦生產安全。

水庫；煤炭資源開采；環境影響

1　水庫概況

咸陽市彬縣紅巖河水庫工程位于涇河左岸一級支流紅巖河上，壩址位于紅巖河入涇河口上游1km處的高渠村，距離彬縣縣城7.0km。工程建設任務是為城鎮生活和工業供水，兼有攔沙功能，主要建筑物包括均質土壩、右岸導流泄洪洞、左岸泄洪洞、輸水洞。水庫總庫容8550萬m3，正常蓄水位903.00m，壩頂長384.82m，壩頂寬10m，水庫為Ⅲ等中型工程。運行期水庫水面面積為347.8hm2。

工程處于鄂爾多斯向斜南緣，庫區地質構造簡單，巖層基本呈水平狀，屬構造相對穩定地區。地表由大面積黃土覆蓋，溝谷中出露白堊系地層。區域地層由老到新為：三疊系上統胡家村組（T3h）；侏羅系下統富縣組（J1f），中統延安組（J2y）、直羅組（J2z）、安定組（J2a）；白堊系下統宜君組（K1y）、洛河組（K1l）、華池組（K1h）；新近系（N）及第四系（Q）。

2　庫區煤炭資源概況

2.1煤炭資源概況

紅巖河水庫工程位于彬長礦區中部，工程樞紐區及淹沒范圍內壓覆有小莊、文家坡和火石咀等3個煤礦的煤炭資源，水庫淹沒區及保護區邊界與煤礦劃定的井田邊界有所重疊，水庫壓覆的煤炭資源量占3個煤礦資源總儲量的6.22%。目前火石咀煤礦擁有采礦權已投入生產，小莊、文家坡煤礦僅有探礦權，正在進行井田開采的前期準備工作。水庫與煤礦相對位置關系見圖1。

小莊、文家坡和火石咀煤礦開采方式均為地下開采，開采標高為310m～760m。煤礦含煤地層為侏羅系中統延安組，煤層編號分別為1、2、3、4號，其中4號煤層為主要可采煤層，壓覆區范圍內厚度為3.05m～15.15m，埋深368m～541m，底板標高370m～540m，其余煤層為次要可采或局部可采煤層，見表1［1］。

2.2煤炭資源開采現狀

目前已開采的火石咀煤礦位于水庫庫區東南方向，該煤礦東西向條帶狀分布的A、B工作面在庫區局部進入《關于最終確定紅巖河水庫工程壓覆禁采礦產資源及保護范圍的通知》（彬政發［2014］38號）劃定的水庫保安煤柱禁采邊界線內，見圖2。其中：A工作面局部進入禁采范圍內，長度約為231m，面積占禁采范圍的0.53%；開采面未進入保護帶范圍，距離保護帶約為47m。B工作面局部進入禁采區范圍內，長度為468m，面積占水庫禁采區的0.47%，部分開采面進入保護帶范圍內，長度約為166m。

圖1　水庫與煤礦位置關系示意圖

圖2　火石咀煤礦工作面與水庫位置關系示意圖

表1　水庫壓覆的煤層編號表

3　水庫運行與煤炭資源開采相互之間的環境影響預測

3.1煤炭資源開采對水庫運行的影響

煤炭資源開采引起的導水裂縫帶如果穿透隔水層則可能成為庫水的滲漏通道，本次對煤層開采產生導水裂縫帶高度的預測采用文家坡礦井建設項目環境影響報告書中推薦的方法，即冒落帶高度采用公式3-1計算，最大采裂比取值為13.3［2-3］。

式中：M——累計厚度（m）；

Hc——冒落帶高度（m）。

通過預測，文家坡煤礦開采后產生的導水裂縫帶高度為10.64m～184.87m，煤礦開采后形成的導水裂縫帶高度不會貫通煤層頂板安定組隔水層。同樣，采用上述方法預測小莊煤礦和火石咀煤礦形成的導水裂縫帶高度分別為14.4m～188.55m、12.77m～167.8m。經分析小莊及火石咀煤礦開采后形成的導水裂縫帶高度也不會貫通煤層頂板安定組隔水層，受侏羅系中統延安組上部相對隔水層的有效保護，采煤對第四系黃土潛水含水層和洛河組含水層、侏羅系中統直羅組砂巖裂縫潛水含水層影響很小。

火石咀煤礦東西向條帶狀分布的A、B工作面在庫區局部進入了水庫禁采區內，根據火石咀煤礦水文地質條件分析，侏羅系中統安定組相對隔水層在該區全區分布，厚度為41.60m～104.27m，平均厚度78.29m，起到上下含水層的隔斷作用，為上下含水層的相對隔水層，而目前火石咀煤礦開采影響涉及到侏羅系中統安定組隔水層僅3.71m，并未能將隔水層穿透。因此，煤層開采對紅巖河水庫水資源影響較小。

3.2水庫蓄水對煤礦的影響

據調查，水庫庫區左岸山坡局部存在地表裂縫，水庫蓄水前必須進一步進行調查和處理，防止可能引起的局部滲漏。此外庫區還分布有煤礦前期探礦過程中遺留的鉆孔，其中小莊煤礦為1個、文家坡煤礦為10個，鉆孔必須實施有效封閉，否則也會影響水庫運行安全和煤礦生產安全。

4　環境影響預防保護措施

4.1劃定禁采范圍

為避免小莊、文家坡、火石咀煤礦開采引起庫底及庫周巖層發生變形、地表塌陷、岸坡失穩，造成水庫滲漏和影響煤礦生產安全，必須嚴格落實彬政發［2014］38號文件在庫區劃定禁采范圍的措施，以保障水庫運行安全和煤礦生產安全。具體內容如下：

（1）禁采范圍

紅巖河水庫樞紐區保護等級為Ⅰ級，維護帶寬度為20m，第四系移動角取45°，巖層移動角在樞紐工程處取60°、庫區取65°，劃定樞紐工程保護寬度400m，庫區保護寬度260m～300m，在上述劃定的范圍內嚴禁開采。

（2）保護范圍及規定

水庫正常蓄水位903.0m抬高4.6m為校核洪水位，考慮風浪爬高及泥沙淤積情況，在后期泥沙淤積影響高程911.5m以下禁止新建、擴建、改建項目，已批準尚未開工的項目不得建設，在建項目停建。

（3）保護要求

①小莊、文家坡、火石咀煤礦不得在禁采范圍內開采，嚴禁越界開采。②地方各有關部門（單位）要按照禁采范圍、保護范圍及其規定，切實履行各自職責。按照各自工作職責，加大監督力度，對在水庫禁采區及保護區內實施違規、違法行為的，要從嚴從快予以查處。

4.2優化調整煤礦開采方案

為了避免煤礦煤炭資源開采對水庫水體安全的影響，小莊、文家坡、火石咀煤礦3個煤礦必須根據保安煤柱禁采范圍，進一步優化調整各煤礦開采設計方案以及利用布局，首采區布置應遠離水庫蓄水區，靠近水庫蓄水區的盤區要限制井下采煤高度，對于煤層厚度不大于4.0m的區域只采不放。

煤礦開采設計方案要充分考慮井下含水層與水庫水體之間的補給關系和水力聯通關系，預防不當開采造成水庫水體漏失和含水層水質遭受污染的風險，保護區域內地下水和水庫水質。根據勘探過程中獲取的煤層厚度、煤層埋藏深度、煤層傾角、含水層性質等參數調整更合理可行的方案。

4.3加強環境動態監測

煤礦開采期間必須加強開采煤層覆巖破壞高度及范圍的監測，發現采煤可能影響紅巖河水庫蓄水區時，即采取“限高開采”甚至“禁采”，確保采煤不會對紅巖河水庫產生影響，同時也保證了礦井的生產安全。

水庫建設單位協調煤礦所屬單位，建立采煤影響區地下水位觀測站，對本區地下水關心層進行動態跟蹤監測，邊開采邊觀測地下水水位、水量變化，統計礦井涌水量及其隨煤炭資源開采的變化規律，并組織長期觀測研究，一旦發現水位、水量變化異常應立即停止開采，查找原因并采取有效的保水采煤措施。并對紅巖河水庫和煤層頂板砂巖水等進行水質分析并留底，如礦井開采中出現了大的淋水時，應及時進行化驗以判斷出水水源。

4.4安全保障措施

為保障水庫運行安全和煤礦生產安全，水庫工程在開展初步設計工作之前，必須進行全庫區周邊煤礦開采對紅巖河水庫工程穩定性及滲漏性的專項調查工作，進一步查明不良工程地質問題，并根據調查結果中存在的問題，在水庫初步設計過程中對不良工程地質問題及時采取切實可行的治理措施和相應的設計方案，尤其要對火石咀煤礦A和B工作面采取處理措施，確保水庫蓄水后不發生庫水滲漏及引發的安全事故，保證水庫運行安全和煤礦生產安全，該項措施作為水庫蓄水運行的前置條件。

5　要求

（1）水庫建設單位和煤礦所屬單位必須落實關于水庫劃定禁采范圍的各項規定及要求，保證紅巖河水庫運行安全和煤礦自身生產安全。

（2）地方各級環境保護行政管理部門應協助和配合相關部門加強各項要求的落實，并在紅巖河水庫建成蓄水前督促和配合相關部門開展各項要求落實情況的檢查工作。

（3）水庫運行期要按照規范設置和煤礦開采相結合的地面沉陷和地下水觀測點，并和周邊煤礦的觀測聯動、監測數據共享，及時掌握水庫運行對煤礦安全開采及煤礦開采對水庫安全運行的影響情況。

（4）火石咀煤礦A和B工作面位于水庫禁采范圍的區域必須采取措施進行治理，達不到蓄水安全要求前，水庫不得蓄水運行。陜西水利

［1］南武校等.陜西省彬縣紅巖河水庫工程壓覆礦產資源儲量核實報告［R］.西安:陜西省煤田地質局186隊，2013.

［2］蔣德林.陜西彬長礦業集團有限公司文家坡礦井建設項目環境影響報告書［R］.西安:中煤西安設計工程有限責任公司，2014.

［3］國家煤炭局.建筑物、水體、鐵路是主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程［M］.北京:煤炭工業出版社，2000.

（責任編輯：唐紅云）

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