山西省長治縣煤礦開采對含水層影響與破壞的研究

楊林春　崔建華　樊良

【摘 要】山西是煤礦大省，但是水資源在山西也相當的缺乏，再加上長期的煤礦開采已經造成含水層的變化，也對地下水造成影響，因此造成水資源的缺乏更加嚴重，對人民生產生活帶來許多的影響，本文選取山西省長治縣為研究對象，進行煤礦開采對含水層影響與破壞的研究。

【關鍵詞】煤礦開采了；含水層；地下水；影響；破壞

一、長治縣煤礦地貌

本次研究長治縣的煤礦開采區是位于太行山脈的中段偏西處，在長治盆地的西北部?？v觀整個長治縣的地勢，屬于東南高西北低的特征，東部是綿綿的低山丘陵區，而且有著密布的黃土沖溝，地形十分復雜，在它的西北部較為平坦，而南部卻是高原丘陵地帶，地勢也相當復雜。全縣的煤礦區多數為第四系黃土累積掩埋。

二、水文地質條件

（一）第四系上更新統黃土孔隙含水層。長治縣的第四系松巖地地層結構松散，而且還是垂直裂隙的發育，而且很容易接受到補水來自于大氣降，由于它的地形很復雜，山地的坡度很大，所以當有降水時候，它的地表徑流流速很快，而且補給有限，連續性差，屬于弱富水含水層。

（二）第三系上新統礫石孔隙裂隙含水層。該水層在沉積于基巖的頂部，并且在礦區溝谷的兩側。構成的巖石的組成主要是紅黏土，在它的下面是半膠結礫巖，但是由于半膠結礫巖的富水性不好，泉水的流速在0.04L/s左右，所以該水層屬于弱富水含水層。

（三）石炭、二疊系砂巖裂隙含水層。這兩個含水層主要是以砂巖裂隙、孔隙，其中砂巖的總厚度有60m，由于在砂巖中，裂隙不甚發育且富水性很差，在一般情況下，單泉的流速為0.02至0.120L/s。由于兩層灰巖的厚度都比較小，并且裂隙不發育，所以該水層的富水性較差。

（四）奧陶系中統灰巖巖溶裂隙含水層。最下部的是奧陶系中統灰巖，它屬于埋藏型，并且埋藏深度逐漸由南東向北加大，其中巖石的巖性主要為泥質灰巖、白云質灰巖、灰巖。在水平和垂直方向，巖溶裂隙的發育水平都有著明顯的差異，這就造成了巖溶的富水程度不一致。其水質良好，其中礦化度小于0.5g/L，在礦區的奧灰水位在845到863m范圍。

三、礦活動對含水層的影響與破壞現狀

在長治縣的礦區范圍內的地表水體是十分少的，在煤層開采的時候，在這里的人們的生產以及生活用水的主要來源是地下水和天然降水，村民的地下水主要是通過深溝底的水井而獲得，水井的深度在8m左右，井水深為1.6m。由于在煤礦開采以及礦井排水過程中，我們把裂隙水疏干了，與此同時，大量的地面裂縫隨著煤礦的開采過程也出現了，這將讓天然降水很快就遺失掉。通過相關資料以及一系列的現場調查發現，在長治縣里的村莊水井的水位高度，相比以前來說下降了許多，甚至有的村莊的水井的水位都已經出現干涸，由于地下水位相比以前下降了16～21m，這造成村民和牲畜在飲水問題上變得更為嚴重。

四、采礦活動對含水層的影響與破壞預測

（一）含水層疏干層位及高度預測

我們根據《三下開采規程》中的計算公式，在依據實際情況，運用覆巖中硬的計算公式分別計算冒落帶、導水裂隙帶的高度：

H1=100ΣM/（4.8ΣM+19）±2.2

H2=100M/（1.7M+3.8）±5.6

式中：

ΣM：表示開采煤層的累計厚度，單位米；

M：表示煤層的最大開采厚度，單位米；

H1、H2：分別表示垂向變形冒落帶和導水裂隙帶。

由此計算可以得知，當煤層全部采空以后，兩帶的最大高度可達到下石盒子組底層的S3砂巖，這將會導致S3砂巖的含水層因此受到破壞。

（二）全礦井地下水疏干范圍預測

依照儲量核實的報告，在進行對礦井排水的污染范圍進行估算，根據在抽水試驗中對半徑造成影響的公式：R=10S

式中：

S：表示水位降深，單位米；

K：表示滲透系數，根據實際情況，選取噢，0.25m/d。

經過仔細的計算，影響范圍大約是253m在礦井排水上。由此可知，在煤礦開采對含水層的影響較為嚴重，如果地下水資源在其影響范圍內，那么一旦受到破壞污染，那么它將在很長一段時間內不能恢復。

（三）6年開采后對地下水疏干范圍預測

我們可以根據煤礦井的地下水疏干的范圍預測，依次類比可以得出地下水在6年開采以后疏干范圍將可能達到采空區以外的253m處，更為嚴重的是在6年的開采以后，對于含水層的破壞面積與影響將會增加到13.24153km2，整個煤礦開采區的含水層的水位將會降低或者是呈現疏干狀態，而地表水體也將漏失也比較重，根據礦山的地質環境影響程度分級表，我們可以預測評估采礦活動將會造成含水層的影響與破壞嚴重。

（四）對奧灰水的影響

各煤層在于奧灰水水位之下的程度都不一致，但是各煤層的突水系數都比臨界突水系數（0.07MPa/m）小，所以，一般情況下是不會引發突水的問題。但是在9～13#都是為部分帶壓開采，所以，在今后的開采過程中，我們還是應該注意導致導水構造的直接溝通。

五、結語

根據上述研究調查，在煤礦的開采后將會導致含水層的結構受到破壞，會引發生成導水通道，這會導致該區域的地下水的水位降低；在煤礦的開采范圍內，它的主要含水層都是呈現疏干狀態，甚至地表水體的漏失也會較為厲害，嚴重的影響到礦區以及煤礦開采區周圍的百姓生活和生產用水。因此，強烈建議在此地區的相關企業一定要加強對礦區地質環境的保護與治理。

參考文獻：

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