采煤对大同市水环境影响分析及对策研究.pdf

采煤对大 同市水环境影 响分析及对 策研 究 张 华 山西省 大同 市水 利勘 测设 计 室 ， 山 西 大 同 0 3 7 0 0 3 [ 摘 要] 由于煤炭 的大量 开采 引发许 多环境地 质 问题 。 特别 水环境 问题 比较 突 出， 主要表 现为地 下 水位 下降 、地表 径流 减 少、 地 下水枯竭 、 水质恶化及 水文地质 条件改 变等 。本文通过 对 实际资料分析 ， 总 结 了煤炭 开采引起水环 境 变化 的几个主要 方面 ． 探 讨 了两者之 间的关 系． 并提 出 了解决这一 问题的对策 。 [ 关 键词] 煤 炭开采 ； 水环境 ； 影响 ； 对策 [ 中图分 类号] X4 3 [ 文献标识码] A [ 文章 编号] 1 0 0 4 1 1 8 4 2 0 0 3 0 4 0 2 4 7 0 2 St u dy o n t he Ef f e c t o f Co a l M i ni n g t o W a t e r Env i r o nme n t i n Da t o ng a nd I t s Co u nt e r m e a s u r e Zh a ng hua W a t e r Re s o ur c e s De s i g ni n g Of f i c e of Da t o ng Ci t y， Sh an xi ， 03 7 00 3 Chi n a Ab s t r a c t Be c a us e o f o v e r dr a wi ng c oa l ， i t c a us e s m a n y e nv i r on m e n t g e o l og i c a l p r ob l e m s ， e s p e c i al l y wa t e r e nv i r o nme nt a l i s s u e， whi c h m a i n l y s ho w und e r gr o und wa t e r l e v e l d r a wdo wn， s ur f a c e wa t e r r un of f de c r e a s e， u n de r gr ou nd wat e r d e pl e t i on，wa t r q ua l i t y de t e r i o r a t i on an d hy dr o ge ol o gi c a l c o nd i t i o n c h a ng e an d S O on ． Th r o u g h a c t u a l d a t a a n a l y s i s ， t h e p a p e r c o n c l u d e s s e v e r a l ma j o r a s p e c t s o f wa t e r e n v i r o n me n t a l v a r i a t i o n c a u s e d b y c o al o v e r dr af t an d di s c u s s e s t he r e l a t i o ns hi p b et we e n t he m a nd pu t s f or wa r d s o me c o r r es po nd i ng c o un t e r me a s u r e s t O r e s o l ve t h e pr o bl e m． Ke y wor dsc oa l mi ni ng；wa t e r e nv i r o nme nt ；e f f e c t；c o unt e r me a s u r e 1概 况 大同市位于山西省北部 ， 是我国北方一个重要的 能源重化工基地 ， 煤炭、 电力 、 化工工业 占全市工业总 产值的近7 0 9 ， 6 ， 其 中煤炭产值又 占其中的4 0 以上 。 大同市区总面积 2 0 8 0 k m 。区内以中低山丘陵区 为主， 平面区面积仅 占3 0 9 ， 5 。大同矿区处 于低山丘陵 区， 沿 口泉 、 十里河流域建有大、 中、 小煤矿 3 8 3 个 。区 内煤 田面积 6 3 2 k m ， 占大 同煤 田总面积 的近三分 之 一 ，煤炭储量 1 8 2 ． 5亿 t ， 占整个煤 田储量 的近一 半。 2 0 0 1 年煤碳产量近7 0 0 0万t ， 煤炭开采强度达 1 0万t ／ k m 年 ， 采空区面积 已达 1 4 0 k m ， 占煤田面积2 2 ． 1 ， 现状矿坑排水总量近 3 0 0 0万m。 。 由于煤炭 资源 的大 量开 发， 矿井 疏干性 排水 巨 大， 致使矿区地裂缝 、 地面沉 降、 塌陷等地质灾害大量 发生 ， 地表径流逐 年减少 ， 浅、 中层地下水干枯 ， 泉水 断流， 生态环境恶化 ， 大量的矿抗排水， 强烈 的“ 三水 转化” 使地下 、 地表水质变坏 。水环境的恶化 已对大同 市国民经济的可持续发展造成了很大的影响。 2 采煤 引起 的 主要 水环 境 问题 2 ． 1 对水 文地质 条 件 的影 响 大 同市采煤历史久远 ． 且开采 量逐年增加 ， 年产 量 已 由解放 初 的 8万 t 增 至 现在 的 近 7 0 0 0万 t ， 增 长 了 近8 0 0 倍 。 建 国以来 ， 累计生产原煤1 2 1 3亿t ， 为国家 建设做 出了巨大贡献 。但随着煤炭产量的增加 、 采掘 面积的逐 年扩大 ， 开采对水环境 的影响也越来越大 ， 越来越明显 ， 采煤漏水就是严重问题之一 。 采煤漏水改变了天然的水循环条件。受采煤疏 干 影响 ， 地下水位不断下降 ， 矿区浅中层地下水已疏 干， 浅 、 中层水井已全部干枯。上世纪五十年代 ， 矿区共有 1 0多处泉水 ， 最高涌水 量达 2 0 1 ／ mi n ， 到六 十年代末 期 ， 就已全部干涸断流 。另外 ， 采煤引起的地面塌陷、 一 裂隙破坏 了天然的水文地质条件 ， 地下水补、 迳 、 排 发生了很大变化。现在矿区大多数生产矿井的井底高 程和地下水位 均低 于 口泉河 、 十里河 的河底高程 ， 基 流 向矿 井汇集， 而不再 排入河 道。枯水季节 ， 两河断 流 ； 洪水季节 ， 地表径流随着各种充水通道汇入井下 ， [ 收稿 日期] 2 0 0 3 一o 5 一o 6 [ 作者简 介] 张 华 1 9 7 3一 ． 男 ，山西夏县人 ． 工 程师 ， 主要从 事水利工程勘察设 计工作 。 247 维普资讯 第 2 5卷 第 4期 地 下 水 2 0 0 3年 1 2月 形成矿坑积水 ， 导致地表径流大幅度减少。如口泉河 流 域 ， 在 年平 均 降 水 量 相 差 不 大 的 情 况 下 3 9 0 ram～ 4 0 0 mm ， 1 9 9 0年 2 0 0 0年流 域 平均 径 流深 仅 为 1 9 6 0 ～ 1 9 7 0年平 均 径 流 深 的 5 6 ． 8 。径 流 系 数 由 0 ． 0 3 5 6 减至 0 ． 0 1 9 9 。 2 ． 2 对平 原 区地 下水 资源 的影 响 平 原 区地 下水 的天 然补 给 量 中 ， 山区侧 向补 给 量 占很 大 比例 ， 现在 矿 区煤层 的开 采深 度 已达 1 0 0 ～ 3 0 0 m， 一些矿井开采标高达 9 1 0 m， 已接近或低于平川 区边 山地带的地下水位 ， 这使得 山区向平原 区的侧 向 补给 量 明显 减少 。未 来采 石炭 纪一 二 迭 纪煤 层 时 ， 最 低 的开采标高将达到 7 0 0 6 0 0 m， 将更加减少山区的 地 下 水 侧 向补 泄 量 。前 已述 及 ， 大 同 矿 区年 矿 井排 水 量近 3 0 0 0万 m。 ， 也就 是 说平 原 区每 年减 少 约 3 0 0 0万 I T I 的 侧 向 补 给 量 ， 这 部 分 约 占全 市 地 下 水 总 补 给量 的 2 O 9 ／ 6 。 可 以看 出 ， 矿 井 水 的大量 排 放 ， 减少 了地 下水 资源量， 加重 了市区水资源的紧张程度。 2 ． 3矿 坑排 水 对水 质 的影 响 开 采条 件 下 ， 大 量 的矿 坑 积水 被 排 出 矿井 。 目前 全市 的矿坑 排 水 总 量 约 在 3 0 0 0万 IT I 。 左 右 ， 其 中一 部 分 被 回收利 用 ， 年利 用 量约 在 1 0 0 0万 m。 左 右 ， 其 余 的 未经任何处理直接排入河道。经河道渗漏 ， 大量的矿 坑排 水 又 回到地 下 ， 形成 了恶性 循环 。1 9 8 9年对 口泉 河 流 域 内 矿坑 排水 与 河 道 水 取样 对 比分 析 显 示二 者 有 密 切 关 系 ， 其 污 染 物 前 三 位 几 乎 都 是 亚 硝 酸 盐 氮 、 C OD 和 B OD 。可 见矿 井排 水对 地表 径 流 的污 染影 响 程度十分严重。被污染的河水流出山区后又对下游地 下水产生了二次污染， 如位于山 口下 的自来水公司高 庄 水 源 地 ， 地 下 水 化 验 结 果 显 示 ， 地 下 水 化 学 类 型 已 由上世纪 5 O年代 的 HC O。 一C a mg型， 变为现在的 H CO 。 S O --C a mg Na型 ， 总硬度也从8 O年代初 的4 2 ． 8 9德国度增加到 9 O年代末 的7 1 ． 5 6 德 国度， 已 不能饮用。 1 9 9 9年的调查资料显示地表水质更进一步 恶化 ， 整体水 质综合评 价为四级 ， 地下水 化学类型亦 演变为S O 及S O 混合型 ， S O 含量达6 5 0 mg ／ I ， 总硬 度近 1 O 0德国度。该水源地现已基本报废 。 另外 ， 煤 炭 开 采还 引 发 了地 面 塌 陷 、 地 裂缝 等 地 质 灾 害 。 1 9 8 3年9月5日， 白洞矿 西窑 沟发生 一起 采 空 区地 面 塌 陷 ， 供 电、 供 水 设 施 遭 到 不 同 程 度 的 破 坏 ； 1 9 9 6年 ， 大同县黄土坡煤矿发生大面积坍塌事故 ， 造 成直接经济损失数百万元。白洞矿事故使地面出现了 4 3 条 地裂 缝 ， 总 长近 1 0 0 0 m， 最 宽 1 0 3 c m， 上 下 落差 8 O ～ l O O m。 1 9 8 6年6月1 3日， 韭菜沟由顶板 冒落引起坍 塌 事故 ， 形 成总 长 1 4 8 0 m 的地 裂缝 ， 裂 缝 最宽 4 ． 7 m， 深 度 可量 部分 超过 2 0 m。 3结 论及 建议 大 同市原煤产 量全 国第 一 ， 但 水资 源却极 为贫 乏 。 人 均水 资 源 占有 量仅 2 2 0 m。 ， 为全 国人 均 占有量 的 1 0 左右， 供需矛盾十分突出。水资源的不足 ， 已成为 国民经 济可 持续 发展 的制 约 因素 。且 随着 煤炭 生产 规 模 的不 断 扩 大 ， 水 环境 质量 呈 整 体 逐 年 变 坏 的 趋 势 。 因 此 ， 首 先 应 在 统筹 规 划 、 突 出 重 点 、 合 理 布局 、 科 学 开 发 的 基 础上 ， 切 实加 强 行 业 领 导 ， 在 结 合 全 国性 的 “ 压井 减产 ” 的过程 中 ， 对 一 些 滥 采乱 开 的 矿 井应 坚 决 予 以关 闭 。要 建立 矿井 水 严格 的排 放标 准 ， 并在 一 些 矿坑 水 排 放集 中的大 矿 附近 ， 兴 建一 些 不 同 目的 的水 处理工厂， 将收集到的矿坑排水加 以处理 ， 以用 于煤 矿 生产 、 生 活及 生 态用 水 ， 从 而减 少 矿坑 排 水 ， 减 小 对 水环境的影响。 其次 ， 应全面贯彻实施 矿产资源法 、 水 法 、 水 环 境 保 护法 等 法 律 法 规 ， 继 续 配 套 完 善 地方法规 ， 把开发资源和保护环境紧密结合 起来， 同 步发展。第三， 要根据 大同市水资源管理办法 的规 定 ， 应尽快开征矿坑排水 的水资源费 ， 再加 上开矿采 煤所交纳的水资源补偿 费和矿 区污水排放所征收的 排污费， 重点用于解决矿区由采煤引起 的人畜吃水 困 难 、 水 利设施 和水 处理 设施 等建 设项 目。 总之 ， 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， 为大同市国 民经济 的 可持续发展奠定坚实的基础 。 欢 迎 订 阅 2 0 0 4年 地 下 水 杂 志 首届 C AJ C D 规 范执行优 秀期 刊 中文科技期刊数 据库 收录期刊 中国期 刊全文数据库 C D F D 全文收 录期刊 中国学术期刊综合评价数据 库 C AJ E D 统计 源期刊 中国学术期刊 光盘版 入 编期刊 地下水 杂 志是 面向从事 地下水开 发利用 工作的广 大工 作人员的综合性技术 刊物 ， 也是 目前 国内地下 水专业唯一 比较 集 中的技术 与信息 交流 园地 。是我 国地 下水行 业代表 刊物之 一 。不仅发行 国内外 ， 而且 与美 国、 荷兰等 国建 立 了交换关 系。 刊登主要内容 地 下水资源开发与保护 ， 地下水 资源评价 动 态观测及预报 ； 钻井技术与成井工艺 ， 钻井 、 提水机具革新设 2 4 8 计与试验 。 旧井修 复； 井灌竖排工程规划设计 ； 科学用水 与节水 管理 ， 物探 找水新方法 ； 地下水污染与 防治 ； 与地 下水 有关的环 境地质 问题 ； 城镇供水 ； 行业动态与专 业信息 ； 专题讲 座等 。 本 刊创刊于 1 9 7 9 年 ， 国内外公开发行 季刊 。大 1 6开， 每 期 定价 5 ． 5 0元 ； 全 年 订价 2 2 ． 0 0元 含 邮费 ．刊 号 C N6 1 1 0 9 6 ／ TV． I S S N1 0 0 4 1 l 8 4 ． 编辑部 自办发行 。 欢迎广大读 者订阅、 投稿 、 提出宝贵意见和建 议 。 本部常年办理征订业务 。欢迎刊登广告 。 地址 西安市莲 湖路 1 3 1 号 地下水 编辑部 邮编 7 1 0 0 0 3 E ma i I D x s 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