采煤对水资源的影响及保护对策分析.pdf

- 5 3 - 12前言煤矿开采对水环境的影响分析 煤炭作为不可再生资源，在中国能源生产和 消费中一直占有极其重要的地位，为了满足国民 经济发展的需要，近年来中国煤炭产量一直稳定 在 1 0 亿 t 以上，随着中国煤炭的大规模开发和利 用，水资源也遭受了严重的破坏，当前全国煤矿 外排矿井水达 2 2亿 t ，选煤水 0 . 2 8亿 t ，其它工 业废水 0 . 3亿 t ，生活污水 4亿 t ；北方矿区平均 吨煤破坏地下水资源约 l 0 m，使生态环境恶化。 特别是中国煤炭资源储量丰富的华北、西北地 区，水资源尤为缺乏，工农业生产和人们饮水十 分困难，生态环境脆弱，矿山开采对水资源的破 坏十分严重。煤矿的开采与地下水资源紧密相 连，煤层往往与地下含水层相邻，采煤时会疏干 地下水，这不仅影响了地下水资源的数量和质 量， 而且破坏了水的动态平衡和生态环境，造成 一系列不良后果。煤炭开采对地下水资源的破坏 十分严重，损失难以估量。 水资源作为重要的基础性资源，其合理配 置、高效利用对煤炭能源乃至社会经济的可持续 发展，将会产生重大影响。因而如何减少煤炭采 掘工业对水资源的破坏，分析水资源影响因素， 研究相应治理对策，就成为一个亟待解决的重要 课题。 煤、水资源共存于一个地质体中，在天然条 件下，各有自身的赋存条件及变化规律。由于煤 矿开采排水打破了地下水原有的自然平衡，形成 以矿井为中心的降落漏斗，改变了原有的补、 径、排条件，使地下水向矿坑汇流，在其影响半 径之内，地下水流加快，水位下降，储存量减 少，局部由承压转为无压，导致煤系地层以上裂 隙水受到明显的破坏，使原有的含水层变为透水 层。一般情况下，对地下水流失量的估算均采用 下列经验公式来计算 式中 和分别为静储量和动储量，m； 为煤矿采空区面积，k m； 为含水层给水度； 为 采煤破坏地下水模数，m/ k m； 为采煤破坏含水 层厚度，m 。 从目前各煤矿水文地质条件及排水现状分 析，采煤对水量影响主要表现在 1 煤矿长期排水，多数煤矿未加以综合 利用，造成水资源浪费，使矿区地下水资源 更趋紧张。 2 煤矿开拓过程中，地下水穿透含煤地层向 下部矿坑渗漏，使上部含水层的水量减少，水位 下降，进而造成了当地居民的用水困难。 3 3 2 32 2 . 1 水量和水位的影响 收稿日期2 0 1 0 - 0 3 - 2 5 作者简介侯峰斌（1 9 8 3 - ），男，山西介休人，助理工程师，2 0 0 5 年毕业于中国地质大学（武汉），现从事矿山地质环境监测工作，（T e l ）1 3 8 0 3 4 0 9 5 5 3 摘要 关键词 中图分类号X4 5文献标识码A 由于煤炭的大量开采引发许多环境地质问题，特别是对水资源的影响较为严重。本文分别从水量减 少、水位降低、水质污染、地层蓄水构造变化等方面论述了煤矿开采对水资源的影响，并指出由此引发的相关的问 题，最后提出相应的水环境现状治理和水资源保护对策。 采煤；水资源；影响，对策分析 采煤对水资源的影响及保护对策分析 侯峰斌 山西省地质环境监测中心 , 山西 太原 0 3 0 0 2 4 文章编号1 6 7 2 - 7 4 8 7 （2 0 1 0 ）0 2 - 0 0 5 3 - 0 3 USHQ 1 12 MSQ 1 Q 2 Q 华北国土资源2 0 1 0 年第 2 期 环境保护 H U A N J I N G B A OH U - 5 4 - 3 由于长期排水形成以矿坑为中心的降落漏 斗，使采区地下水水位下降，井泉水量减小，河 流径流量减少或断流，进而影响河流下游的水量 正常补给。 4 ）随开采深度的加大，矿井排水量逐年增 加，导致地下水水位逐年下降，所形成的地下水 降落漏斗范围和幅度也越来越大。 以山西省为例，过去的几十年中因采煤已造成石 炭二叠纪层的岩溶水和孔隙水全部疏干，目前 矿区附近有 1 5 4 0 多个村庄，至少 7 0 多万人吃水 困难。神华公司的补连塔煤矿，矿井排水引起了 地下水位大面积下降，造成补连河干涸；大柳塔 煤矿采空区塌陷和矿井排水造成了大面积沙柳等 草木枯死，水塘干涸，土壤沙化。 煤矿排水对地表水及地下水造成污染，从而 危及矿区周围水域、土壤，甚至破坏整个水系， 影响生活用水及工农业用水。矿区开采煤炭对水 体造成污染的来源有 矿坑排水，固体废渣，洗选 煤废水以及生活污水。 1 矿坑排水。煤炭开采时形成的矿坑水，是 受到污染的地下水。煤层中含有 P ，C l ，A s ，B ， H g ，P b ，C d ，C u ，Z n 等元素，煤层一旦被揭露 并和地下水相遇，将发生一系列的物理化学反应 如溶滤、离解、氧化等，使煤中一部分元素转移 进入地下水体或者与地下水反应生成新的化合 物。根据矿坑水水质抽样监测资料，矿坑水普遍 硬度偏高，P H值偏酸性，部分煤矿矿坑水含有 H g ，C r ，A s ，C N ，Z n ，C u 元素和氟化物。 2 固体废渣。煤炭开采过程中，同时还有大 量的固体废弃物如煤矸石，在煤炭初选中被剔除 掉，煤矸石大量堆积，形成黑灰色人工矸石山丘 地貌，既破坏了周围景观的和谐，又争占了耕 地，还引发了多种环境效应。煤矸石长期暴露在 空气中，加快了风化进程，一方面，煤矸石所含 有机质、黄铁矿等成分易氧化自燃，产生大量 C O ，N O ，S O ，H S ，苯并芘等废气，对空气环 境造成污染；另一方面，大量的有机质成分和可 溶性硫化物、重金属盐类，甚至某些废石含有放 射性元素等，通过风化、大气降雨淋滤，将进入 地表水体，并进一步下渗到地下水体。 3 洗选煤废水。洗选煤是一种对原煤进行洁 净处理的工艺过程，以提高煤炭质量和利用效 率，除掉部分无效燃烧物质和有害元素成分。在 利用水进行洗滤过程中，可使原煤部分有机物或 无机物含量减少，从而使洗选煤废水含有大量的 悬浮物、重金属离子和各类浮选剂，渗入地下污 染地下水。 4 生活污水。矿区居住人口密集，生活污水 排放亦不能忽视。生活污水中一般含有悬浮物或 溶解态的有机质 如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、 蛋白质等 ，还含有氮、硫、磷等无机盐类和各种 微生物。 由此可见，煤炭资源的开发，矿坑长期排 水，将逐渐污染地下水源。治理矿坑水、生产及 生活用水，应作为矿区主要的环境保护措施。 煤炭资源的大规模开采破坏了煤层自身及煤 层以上所有的蓄水构造，有些破坏是永久性和无 法补救的。煤矿开采后形成的裂隙导水带、地面 沉降带均能波及地表，造成裂缝、崩塌、沉降等 各种地面变形，从而改变了煤系含水层及其上覆 含水层中地下水原有的循环运移条件，以及矿区 地表径流的产汇流条件，造成区域水资源赋存循 环途径改变，岩溶地下水水位下降，泉水出流减 少或断流，导致人畜饮水困难。 煤矿开发必须充分考虑水环境容量和水资源 长期承载能力，当务之急是解决好水资源可持续 开发利用的问题，即在煤炭资源开采的同时，通 过把水资源保护重点从末端治理转变为源头控 制，强化节水和污水处理，达到增水减污，实现 水资源的永续利用。 坚持可持续发展道路，正确处理煤炭开采和 水环境、生态环境之间的和谐发展。要坚持可持 续发展原则，提高煤炭开采技术，重点对煤炭开 采和水资源的影响关系进行技术研究，将煤炭开 2 . 2 水质的影响 2 . 3对地层蓄水构造的影响 3 . 1合理规划煤炭开发 222 3 保护水资源的对策 华北国土资源2 0 1 0 年第 2 期 环境保护H U A N J I N G B A OH U - 5 5 - 采对水资源的破坏降低到最低程度，加大水资源 的保护力度和投资。全面规划，统一布局，加强 管理，对水环境影响严重的煤矿要坚决关压。严 格按照国家煤炭生产的统一规划，对未经批准非 法开矿、越层越界开采影响大矿以及布局不合理 的、不符合安全条件的矿井予以关闭。特别是乡 镇村办煤矿，分布面广并且对水资源影响非常 大。应对矿坑排水量大、污染严重、经济效益 差、回采率低的小矿，应坚决予以关停并转。 水作为一种自然资源和环境要素，以流域或 水文地质单元构成一个统一体，地表水与地下水 相互转化，防洪、供水、灌溉等各种功能相互关 联，上下游、左右岸、干支流开发利用相互影 响。鉴于水资源的自身规律及煤炭开采对“三 水”转化的影响，必须尽快改变水资源分割管 理、各自为政、相互扯皮的管理体制，上至每个 河流流域的地表水与地下水，岩溶水与其他地下 水，工业用水与农业用水；下至每个岩溶水系统 的水源地的分布、开采的层位、开采量、水井的 井距及深度，对矿山排水的层位及排水量，生 活、工业、农业用水的分配，地下水的调配和增 补等进行统一的科学规划，严格统一管理。使水 资源的节约保护供给利用污水排放再 利用，形成一个有机的循环过程，更好地对煤炭 及其所贮存的地表水资源实行保护性开发，搞好 矿井水、城市生活和工业污水的整治及处理回用 工作。 开展煤炭行业的水环境影响评价将对矿区水 资源保护起到积极的促进作用。国外对煤炭开发 造成的水资源问题非常重视，美国、澳大利亚等 工业发达国家在煤炭开采前、中、后，都进行水 文影响研究、地表和地下水质及地下水位的研究 和监测。为保护水资源不受煤炭开发的影响，美 国煤炭开发利用有一套完整的评价方法和指标体 系，用于指导煤炭开发规划。澳大利亚关于煤炭 开发对水的影响采用风险管理方法，包括环境风 险管理，演化成可持续性机会和威胁分析方法 等。目前，中国尚未建立一整套系统的煤炭开发 对环境影响的评价体系，也没有具体评价方法和 工具。因此，可借鉴国外先进经验，开展水环境 影响评价研究、从而进行水环境影响评价。根据 评价结果，选择技术可行、布局合理、对环境危 害较小的最佳方案，为决策部门提供依据，有效 保护水资源。 采矿作为人类的一种活动，在逐渐改变着周 围的生态环境，特别是对水环境的影响较大， 淡水作为一种不可再生的宝贵资源，是人类一 切活动和发展的基础。因此，对由于开采引起 的水环境问题的预防和治理，应采取法律、经 济、工程等综合措施，达到水环境的良性循环 及防灾、减灾的目的，充分利用各种特殊开采 技术和污水处理技术有效控制水资源的破坏， 使矿井水资源节约化，为国民经济的可持续发 展奠定坚实的基础。 3 . 2强化水资源统一管理 3 . 3开展水环境影响评价 4 结语 参考文献 [ 1 ] 邵改群. 山西煤矿开采对地下水资源影响评价[ J ] . 中国煤田地质，2 0 0 1 ，1 3 1 4 1 - 4 3 . [ 2 ] 钱易，唐孝炎. 环境保护与可持续发展[ M ] . 北京高等教育出版社，2 0 0 0 . [ 3 ] 阎海渠. 煤矿采空区积水的开发前景分析[ J ] . 中国煤田地质，2 0 0 1 ，1 3 2 4 1 - 4 2 . [ 4 ] 郭润林，张卫新，员占英，等. 采煤对水资源环境影响分析[ J ] . 山西水利，2 0 0 1 ，5 2 4 - 2 6 . [ 5 ] 毛文永. 生态环境影响评价概论[ M ] . 北京中国环境科学出版社，1 9 9 8 . 华北国土资源2 0 1 0 年第 2 期 环境保护H U A N J I N G B A OH U