煤炭开采对地下水环境的影响分析-以沁水某矿井为例

２０１４年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｒｅｅｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第４期收稿日期：２０１４－０３－０６作者简介：张伟（１９７９—），女，河北衡水人，工程师，博士，主要从事地下水环境保护与评价工作。煤炭开采对地下水环境的影响分析———以沁水某矿井为例张伟（中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京１００１２０）摘要：以某矿井为例，研究了经多年开采，造成的水环境的影响，包括对地下水资源、居民水井、水源地以及泉域等，比较了煤炭开采前后水位、水量的变化情况，讨论了对不同敏感保护目标的影响，并提出了供水及监测措施。关键词：煤炭开采；含水层；水资源；影响中图分类号：ＴＤ８２３．８９文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－９９４４（２０１４）０４－０２２０－０２１水文地质条件１．１地表水系矿井位于沁水煤田的东北部，地势较高，切割较深，沟谷纵横。井田范围内的地表水体主要有马家坡河、芦湖沟河和官沟河，河流属海河流域滹沱河水系，河流流量受季节影响，桃河从井田南侧流过。１．２含（隔）水层特征井田内地下含水层，自老至新主要有：奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系上统太原组含水层、二叠系下统山西组含水层、二叠系下石盒子组砂岩裂隙含水层、二叠系上石盒子组砂岩裂隙含水层、第四系砂砾石层孔隙含水层。隔水层主要有：中石炭统本溪组隔水层，由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩等组成，厚度４５．８０ｍ左右，系一较好的隔水层；石炭系太原组和二叠系山西组及上、下石盒子组层间隔水层组，由泥岩、砂质泥岩、粘土质泥岩及煤层等组成，分布于各层石灰岩和各层砂岩含水层之间，起到层间相对隔水的作用。２煤炭开采对地下水环境的影响某矿经过５０多年的开采，目前煤炭资源枯竭，可采储量所剩无几。经过多年煤炭开采对井田及周边地下水水位、水质产生了较大的影响，使得周边的居民水井、辛兴水源地及娘子关泉域等与地下水息息相关的对象受到了不同程度的影响［１］。２．１对地下水水资源的影响据调查，某矿１９５５～２０１１年矿坑排水量统计见表１，１９５５～２０１１年矿坑平均排水量为６１．５ｍ３／ｈ（合１４７７ｍ３／ｄ、５３．９万ｍ３／ａ）。经过６０多年的开采，煤矿排水处于一个相对稳定的阶段，煤矿开采初期至２０世纪７０年代之前，由于煤炭产量较低，其富水系数较大，矿坑涌水量较小。７０至８０年代煤炭产量相对稳定，矿坑涌水量逐步变小且较稳定，富水系数较小，煤矿缺少９０年代涌水量资料，２０００年以后煤炭产量大幅提高，而矿坑涌水量相对减小，富水系数进一步减小。２０１０年、２０１１年水量增大，主要由于周边小煤窑的关闭，导致采空区积水通过边界进入本矿开采区域（表１）。由于某矿周边均有煤矿开采，煤系含水层地下水水位大幅下降，其地下水的侧向补给很小，矿坑水的主要来源为大气降水垂直入渗补给，预测后期开采矿坑排水量基本上与现状一致。表１某矿矿井涌水量统计ｍ３年份年涌水量年份年涌水量年份年涌水量年份年涌水量１９５５２６８８７４１９６７１２１７８２３１９７８８１７９６．５１９８９３６６０６６．３１９５６３８６３５９１９６８８５３９５４１９７９———２００１１７３７３４１９５７２３６５４６１９６９１０８４３４２１９８０４６８１５６２００２１８５１５４１９５８２３０９１２１９７０９９１３４０１９８１４９２２８８２００３１５０９２２１９５９３０８８７７１９７１８０７８５４．５１９８２７４０２６５２００４１７２７９７１９６０４１３８５８１９７２６０８１２６．５１９８３７７６６４６２００５１６０９１１１９６１４３０５９８１９７３５２４６８７．５１９８４４９２１４４２００６２１３６３２１９６２７３０３２４１９７４４００６００．５１９８５１１５１１１２２００７２２８３５０１９６３７６６０６２１９７５４５２４１７．５１９８６６８３９０９２００８２４３４３０１９６４１０８３７５９１９７６８５１３６２．５１９８７３９２６０１２００９３７０８６４１９６５７５３８７１１９７７１０８１４９５１９８８４３２７６４２０１０７８７３１７１９６６７４７７３９２０１１８０３０００２．２对辛兴水源地的影响桃河辛兴水源地位于市区桃河上游，西起芦葫沟口，东至官沟一带。水源地始建于１９６５年，原设计建有１６眼管井和大口井，产水量３万ｍ３／ｄ，主要取水层位是桃河河水和第四系潜层地下水，其水源的补给方式为大气降水和周边支流汇水［２］。辛兴水源地位于该矿井田南部边界处，水源地一级保护区与井田重合区域面积为０．０２ｋｍ２，二级保护区与井田重合区域面积为０．１８ｋｍ２，水源地保护区与井田重合区域目前均已成为采空区。由于水源地与井田重合区域面积较小，且该区域导水裂缝带发育高度距离地表较远，因此水源地受开采影响较小。但由于开采造成的沉陷、地裂缝使得井田内的潜水逐渐漏失，减少了０２２张伟：煤炭开采对地