榆神礦區中部井田水文地質條件及水環境研究

龐冬

摘 要：隨著時代和科學技術的不斷發展和提高，人們也對煤礦的安全問題越來越關注，在煤礦生產中對其進行水文地質特征的研究，可以進一步保證礦井安全生產。其中，礦井水環境問題也是值得重視的，人們應該對其提高警。榆神礦區煤層埋藏較淺，地表生態環境脆弱，煤礦開采過程中所引起的水資源、水環境問題較多。本文通過綜合分析研究，以水文地質學為基礎，分析了礦區中部地區井田的水文地質條件，通過水文地質鉆探、綜合測井、水文地質試驗等勘察手段對礦區水文地質條件進行了綜合性分析，調查分析了礦井的充水因素;再對礦區的水資源、水環境問題進行了調查，分析了礦區礦業活動引發的的主要水資源、水環境問題;依據相關規范開展了水環境問題的防治建議，為礦區開采產生的水環境問題提供了綜合治理參考依據。

關鍵詞：水文地質條件 ;充水因素;水環境

0 引 言

對全國礦井水排放和利用情況進行的調查統計結果表明，目前全國煤礦每年礦井涌水量在42億m3左右，但利用率僅為26.2%[ 1] 。礦井水一方面是形成災害、造成生態環境損害的因素之一[2，3]，國家規劃的13個大型煤炭基地，在鄂爾多斯盆地內的有神東、陜北等4 個，陜北侏羅紀煤田是我國現已探明的煤炭資源量最大的煤田，約占全國保有量的14%[4]，陜北基地的主體為榆神區，該區東部煤層埋藏淺，采煤與保水、保生態環境的矛盾存在[5，6]，開采過程中地下水滲漏嚴重，引起了泉水干涸和河流量的持續衰減，預防礦井突水災害的發生， 加強礦井防治水工作，促進煤礦安全生產，具有重要意義，同時礦井水也是一種資源[7， 8]， 利用好礦井水資源，不僅是滿足礦區生產的需求，也是促進礦區可持續發展的必然選擇[9]。榆神礦區地處陜北黃土高原北部，毛烏素沙漠的東南緣，為北溫帶干旱、半干旱大陸性季風氣候。

此次研究區域位于礦區中部偏南，位于鄂爾多斯高原東北部，陜北黃土高原北部，毛烏素沙漠東南緣。井田內最高處位于井田北部的石廟梁，標高1352.2m，最低處位于井田東部野雞河溝田家圪臺，標高約1223.30m，最大高差128.9m，一般標高1290m。行政區劃隸屬榆林市榆陽區金雞灘鄉和大河塔鄉及神木縣大保當鄉、瑤鎮鄉管轄。該區地貌單元可分為沙丘沙地和風沙灘地、黃土梁峁地貌。

1 ?水系

井田分屬禿尾河流域及榆溪河流域，大致沿石步梁～大檸條灣～白草界～啦啦堡一帶構成一NW～SE向的分水嶺，將井田內潛水劃分為東西兩個相對獨立的水文地質單元，西南部屬榆溪河流域，東北部屬禿尾河流域。井田東南有野雞河、高羔兔溝兩小溝流，為禿尾河支流，屬季節性溝流，在溝流的下游因老鄉農灌截流常出現斷流，兩溝匯合后平均流量為4359.66m3/d。該井田外圍東南部有田家溝及尚家溝，屬季節性溝流，年均流量約為25萬m3/a。另外井田原有一些海子多數已經干枯，現存的一些海子（大墳灘海子、大免兔海子、烏魯素海子、小墳灘海子）水位不深，蓄水量不大，以大墳灘海子蓄水量最大，約為7.51萬m3 。井田內的水庫不多，有高羔兔水庫、野雞河水庫、奢嚇不啦灣水庫，以高羔兔水庫蓄水量最大，約為12.11萬m3，最大庫量為21萬m3。

井田內地表無基巖出露，大部分被風積沙覆蓋，總體趨勢是中部高而東西兩側低。井田內最高處位于井田北部的石廟梁，標高1352.2m，最低處位于井田東部野雞河溝田家圪臺，標高約1223.3m，最大高差128.9m，一般標高1290m。

依據本次水文地質填圖及鉆探資料，結合地形地貌，確定井田中部，沿石廟梁-—大檸條灣—白草界—拉啦堡一帶，有一NW-SE向的分水嶺，將井田內潛水劃分為東西兩個流域區，西南部屬榆溪河流域，東北部屬禿尾河流域。

2 ?充水因素分析

大氣降水：區內多年平均降水量394.6mm，降水主要集中在每年的7～9月份，占全年降水量的70%左右，歷史最大日降水量達136.3mm。因全井田無一處導水裂隙帶最大高度超過基巖頂面，故對礦井充水在本區為間接充水水源。

地表水：本次水文地質填圖，地表水體有46個（海子、水庫、池塘），因為井田大部有巨厚的紅土相對隔水層，因此地表水一般為間接充水含水層。報告特別指出， 在井田的西北角，松散層沒有隔水層，地表水會通過“天窗”直接補給基巖。另外民間多打深井，有部分穿透松散層，因此地表水也不能忽視。

地下水：本區大部分面積分布第四系薩拉烏蘇組潛水，但煤層上覆基巖厚度大于冒裂帶高度，且有紅土層阻隔，特別是井田中部，土層呈巨厚狀，因此其不構成礦床直接充水水源，而是礦井充水主要的間接含水層之一。在井田西部土層缺失區，上覆第四系松散層水則與下伏風化基巖裂隙地下水有一定的水力聯系，也有可能構成統一的含水體，在此地下采煤時，當導水裂隙帶高度導通風化基巖時，礦井涌水量將明顯增大，應引起高度重視。

煤系地層含水層是煤層的直接充水含水層，鉆孔抽水資料顯示單位涌水量不大于0.02L/s.m，它們雖有較高的水頭壓力，但涌水量甚微，富水性弱，易于疏干，對礦井開采不會造成危害。

3 ?水資源、水環境問題研究

榆神礦區的黑龍溝煤礦和神北礦區的活雞兔礦礦井水質分析結果表明，礦井水的主要超標項是濁度、懸浮物、油類、BOD5、CODcr、砷和硫化物。而且PH值、礦化度、硫酸根和氯化物等指標與地下水水質分析相應指標略有升高，但不超標，這一點基本上反映了由地下水轉化為礦井水的過程中，因受井下污染而引起的水質變化情況，總體上呈現出懸浮物升高和有機物污染的特點。

基于以上的分析，可以認為進行礦井水處理的主要目標是去除濁度、懸浮物等六項超標污染成分，使礦井水轉化為可利用水資源。按目前的技術條件，這些超標項目的污染物均比較容易通過過濾或吸附過程得到較好處理，這對利用吸附力較強的風積沙為過濾原材料，通過自然凈化方法，對礦井水資源化無疑具有十分有利的條件。

在此方面，一八五地質隊與中國煤田地質總局對礦井水處理進行了較詳細的研究分析。研究結果表明，利用風積沙對礦井水進行吸附過濾自然凈化，超標項目最低去除率為23%，最高可達100%，平均去除率為58.98%和37.15%。只要有足夠的滲透路徑，使礦井水水質達到凈化要求是完全可能的。

對于礦井水可進行一級沉淀處理，然后用于農田灌溉或將其排放于距生活區一定距離的下游地帶，使礦井水經過風積沙層的吸附過濾，自然進入地下水體，實現礦井水資源化。

4 ?結論及建議

采礦活動改變了礦體賦存的環境，加速了氧化作用的進行，使地下水的動力條件發生變化并參與了一系列的化學作用，導致礦坑水水質惡化。礦坑水中往往富含礦體及圍巖中的多種元素組分，巖石中的金屬組分和微量元素轉入水中富集、遷移，形成污染域。

神府礦區大柳塔井水污水化驗分析結果為：揮發酚0.002mg/l，氰化物<0.002 mg/l，硫化物2.13 mg/l，鉛0.05 mg/l，油類0.59 mg/l，BOD5達25.1 mg/l，COD為103.0 mg/l，各指標大部分低于工業“廢水”最高允許排放濃度，但硫化物和COD高出允許排放標準。

井田內煤層直接充水含水層為基巖裂隙承壓水，含水微弱，滲透系數、涌水量很小，水質污染輕微。

總之，采煤后地質環境質量有所下降，在煤礦開采的初期，對地質環境可能會有明顯影響，但隨著新的平衡的建立，以趨于平靜。在煤炭開采過程中應把煤炭資源的合理利用，生產過程中的廢水、生活垃圾、礦坑水等建立水污染綜合治理規劃方案，加強水資源的回收再利用，合理利用環境自凈能力及凈化后的污水，加強人口比較集中地區污染源的控制，壓縮污水排放量。

參考文獻

[1]何緒文，楊靜， 邵立南等.我國礦井水資源化利用存在的問題及解決[J].煤炭學報，2008，33（1）：63-66.

[2]董書寧， 虎維岳.中國煤礦水害基本特征及其主要影響因素[J].煤田地質與勘探，2007，35（5）：34-37.

[3]范立民.陜北地區采煤造成的地下水滲漏及對策分析[J].礦業安全與環保，2007，34（5）：62-64