神府东胜矿区采煤塌陷对水环境影响效应研究.pdf

书书书２００７年１２月２８卷６期５２１  ５２７地球学报ＡＣＴＡＧＥＯＳＣＩＥＮＴＩＣＡＳＩＮＩＣＡＤｅｃ．２００７２８（６）５２１  ５２７本文由国家自然科学基金项目（编号４０４７２１２４）和科技部国际合作项目（编号２００５ＤＦＡ９０２００）联合资助。责任编辑刘志强；收稿日期２００７  ０９  ０７；改回日期２００７  １１  １４。第一作者简介张发旺，男，１９６５年生，研究员，博士生导师，长期从事矿山水文地质研究；通讯地址０５００６１，河北省石家庄市石岗大街４０２号；电话０３１１  ８８０２２０２９；Ｅ  ｍａｉｌｆａｗａｎｇｚｈａｎｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。神府东胜矿区采煤塌陷对水环境影响效应研究张发旺赵红梅宋亚新陈立中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄０５００６１摘要煤矿开采所造成的地面塌陷，已成为我国西部矿区危害范围最广，危害程度最大，延续时间最长的一种环境地质灾害，其对水环境的影响也最为严重，不仅导致区域水文地质条件遭到破坏，造成水循环模式发生改变，而且引起水资源量急剧减少，水体污染严重，水环境极度恶化。本文以西部煤炭能源基地神府东胜矿区为研究区，从地表水、包气带水、地下水及水体污染四方面，进行采煤塌陷对水环境的影响效应研究，为矿区水资源供需矛盾、水环境改善以及区域经济可持续发展等提供科学依据。关键词采煤塌陷，水环境，影响，神府东胜ＴｈｅＥｆｆｅｃｔｏｆＣｏａｌ  ｍｉｎｉｎｇＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅｏｎＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅＳｈｅｎｆｕ  ＤｏｎｇｓｈｅｎｇＭｉｎｉｎｇＡｒｅａＺＨＡＮＧＦａｗａｎｇＺＨＡＯＨｏｎｇｍｅｉＳＯＮＧＹａｘｉｎＣＨＥＮＬｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ牞ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ牞Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ牞Ｈｅｂｅｉ０５００６１ＡｂｓｔｒａｃｔＬａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃａｕｓｅｄｂｙｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｉｓａｍｏｓｔｈａｒｍｆｕｌ牞ｍｏｓｔｗｉｄｅｓｐｒｅａｄａｎｄｍｏｓｔｐｒｏｌｏｎｇｅｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｈａｚ  ａｒｄｉｎｍｉｎｉｎｇａｒｅａｓｏｆｗｅｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ．Ｉｔａｌｓｏｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｓｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈａｔｉｔｎｏｔｏｎｌｙｄｅｓｔｒｏｙｓｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｃｈａｎｇｅｓｗａｔｅｒｃｙｃｌｅｐａｔｔｅｒｎｓｂｕｔａｌｓｏｓｈａｒｐｌｙｒｅｄｕｃｅｓｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｃａｕｓｅｓｗａｔｅｒｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ．ＷｉｔｈｔｈｅＳｈｅｎｆｕ  Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇｍｉｎｉｎｇａｒｅａａｓａｓｔｕｄｙａｒｅａ牞ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏａｌ  ｍｉｎｉｎｇｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｏｎｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｆｏｕｒａｓｐｅｃｔｓ牞ｎａｍｅｌｙ牞ｓｕｒｆａｃｅｗａｔｅｒ牞ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｗａｔｅｒ牞ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｐｒｏｖｉｄｅａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｗａｔｅｒｄｅｍａｎｄ牞ｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｅｃｏｎｏｍｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃｏａｌ  ｍｉｎｉｎｇｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ牞ｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ牞ｅｆｆｅｃｔ牞Ｓｈｅｎｆｕ  Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ我国是世界上的煤炭大国，在一次性能源的生产和消费构成中，煤炭占７０％以上，这就决定了煤炭生产在中国能源工业中的地位。随着煤炭资源的大规模开发，与煤炭资源开采有关的环境地质问题愈来愈突出（邵爱军等，２００５），尤其是煤矿开采所造成的地面塌陷，已成为矿区危害范围最广，危害程度最大，延续时间最长的一种环境地质灾害。其对水环境的影响也最为严重，不仅导致区域水文地质条件遭到破坏，水循环模式发生改变，而且引起水资源量急剧减少，水体污染严重，水环境极度恶化。采煤塌陷是指地下煤层采出后，采空区围岩体内原有的应力失去平衡，出现应力集中现象，经过一段时间后，集中应力超过岩石的强度时，顶板岩层开始断裂、冒落，形成冒落带。冒落后，上部岩层也随后断裂，在上部岩层发生弯曲，随着采空区的扩大，地表开始移动，形成沉降波，致使地表发生变形、破坏，形成一系列裂缝、塌陷盆地等（张平仓等，１９９４）。作为水体承载基础的岩土结构的改变必然导致地表、包气带以及地下水体循环模式的根本改变，从而对水环境造成重要影响。神府东胜矿区作为我国西部战略能源基地，煤炭储量巨大，但自矿区正式开采以来，不断有塌陷发 CAGS 生。再加上该区煤层埋藏浅，一般埋藏深度为４０～１００ｍ，煤层顶板基岩厚度变化较大，一般为２０～４０ｍ，局部只有几米。基岩上部即为富水的萨拉乌苏组含水层，厚度一般约５０ｍ，且与煤层分布一致，因而采煤塌陷势必对水环境产生影响（李连娟，２００５）。本文在国家自然科学基金项目“ 采矿塌陷条件下包气带水分运移机理研究” 的基础上，以西部煤炭能源基地神府东胜矿区为研究区，从地表水、包气带水、地下水及水体污染四方面，进行采煤塌陷对水环境的影响效应研究，为矿区水资源供需矛盾、水环境改善以及区域经济可持续发展等提供科学依据。１神府东胜矿区概况神府东胜矿区（图１）位于晋陕蒙接壤地区，地处陕北黄土高原北部和毛乌素沙漠东南缘，总面积约３４８１ｋｍ２，地质储量３５４亿吨，探明储量占全国煤炭保有储量的四分之一。煤炭埋藏浅、煤层厚、地质构造简单、开采条件好，煤质优良，是我国重要的优质动力煤基地。区内覆盖土壤以风沙土为主，占矿区土壤的９５％以上，主要表现为流动沙和半固定沙，由于多为就地搬运起沙，粒级较粗，结构疏松，抗蚀性差，极易遭受风蚀。地表水系不发育，主要有乌兰木伦河（与悖牛川共同汇入窟野河）贯穿全区，属黄河一级支流，全长１３８  ０ｋｍ，流域面积为３８４０ｋｍ２；区内流长为５５  ０ｋｍ，流域面积７５０ｋｍ２。乌兰木伦河补给来源主要是雨水，占７０％左右，地下水补给占３０％。河水流量季节性变化大，夏秋季多山洪，冬季流量极少。矿区内水资源较为贫乏，受自然、地质和水文地质因素的控制，侏罗系地层及煤系地层基底为含水微弱极微弱的裂隙承压含水层，无供水意义。较好的储水地层为第四系上更新统萨拉乌苏组砂层，具有一定的储水空间，为当地的主要水源。２采煤塌陷对水环境影响效应神府东胜矿区煤层埋藏浅，煤炭开采产生的冒落带、裂隙带极易穿过顶板基岩导通含水层，甚至直达地表形成地面变形破坏（如地面沉降、地裂缝、地表塌陷等）。据调查大柳塔一带已有６个煤矿区（大柳塔矿、活鸡兔矿、时令梁、瓷窑湾、水井渠、李家畔）发生了地面塌陷。图１神府东胜矿区位置图Ｆｉｇ．１ＴｒａｆｆｉｃｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｈｅｎｆｕ  Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇｍｉｎｉｎｇａｒｅａ采煤塌陷对区域水环境的影响，主要表现在４个方面，即对地表水体的影响、对包气带土壤水的影响、对地下水系统的影响以及对水体污染的影响。采煤塌陷通过消减补给来源和直接截取地表水体两种方式使河、泉等地表水体流量减小、甚至干涸。通过形成地裂缝、破坏土壤结构、改变微地貌等影响包气带土壤水分的补给、运移及蒸发。通过影响地下水补给方式、改变含水层结构、加大储水空间和减少地下水可用资源量对地下水系统造成影响。通过地裂缝、塌陷洞等增加采矿废水、矸石山淋溶污水等污染物的入渗通道，来促进水体污染。２．１采煤塌陷对地表水的影响神府东胜矿区地表水体主要有沟泉、河流以及水库等。野外地质调查及综合研究表明，采煤塌陷已经对区内地表水体造成了严重影响，致使泉和河流的流量减少、甚至干涸，使部分水库设施遭到破坏而被迫废弃。２．１．１采煤塌陷使泉流量减小、甚至干涸自矿区煤矿开采以来，受采煤活动（矿井疏干和采煤塌陷）影响，区内大柳塔一带的水源地哈拉沟、双沟、母河沟等泉流量都受到了严重的影响，泉水流量呈逐年下降之势。据１９９６年９月观测资料，双沟水流量为０  ６８１０４ｍ３／ｄ，在１９９８年降为０  ２８２２５地球学报２００７年 CAGS 图２研究区野外照片Ｆｉｇ．２Ｐｈｏｔｏｓｔａｋｅｎｆｒｏｍｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ１０４ｍ３／ｄ，母河沟泉流量在１９９８年为０  １６１０４ｍ３／ｄ（李连娟，２００５），而２００５年６月实地考察时，两泉已完全干涸（图２（ａ），（ｂ））。但处于未开采区的彩兔沟泉虽然其流量在月份、年际中也有所变化，但并无明显下降趋势。据统计，受地面塌陷等采煤活动的影响，仅神木县目前已有２０多个泉眼干枯。２．１．２采煤塌陷使河流水量减少采煤后矿井下会形成大面积采空区，导致地面发生裂隙和塌陷，裂隙往往沿河流方向发展，而且数量很多。裂隙横切河流，使汇入河道的地表径流漏失，流入河道的水渗到了地下，从而造成河流水量减少。３２５第６期张发旺等神府东胜矿区采煤塌陷对水环境影响效应研究 CAGS 表１河流流量变化情况统计表（据李连娟，２００５）Ｔａｂｌｅ１Ｃｈａｎｇｅｏｆｒｉｖｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ｆｒｏｍＬｉ，２００５）河流测站流量／１０８ｍ３ａ－１１９９５  １９７０１９７１  １９８０１９８０  １９８９２００１窟野河温家川７．６７４７．０９６５．２９１．７９秃尾河高家堡４．３３８３．７１２３．０５３２．５２（高家川站）神府东胜矿区内的窟野河，从１９８９～２００１年期间流量减少非常明显（表１），而且发展趋势愈演愈烈，已多次出现断流在２０００年断流７５ｄ，２００１年断流１０６ｄ，２００２年断流自４月２５日开始，直至雨季河水流量依然较小。现今窟野河已变成一年三分之二以上时间断流的季节河。神东煤炭公司的补连塔煤矿，采矿活动（塌陷与矿井排水）引起了地下水位大面积下降，造成补连河干涸（李树志，２００３）。据统计，神木县目前已有包括窟野河在内的数十条河流地表径流断流。据本项研究野外调查，乌兰木伦河受塌陷等采煤活动影响，地表水流已经很小（图２（ｃ）），并影响到了流域植被生长环境。而与乌兰木伦河流域仅一梁（柠条梁）之隔的悖牛川流域，目前尚属于未开采区域。其所属一级支流七盖沟和二级支流大、小水头沟均有水。小水头沟宽约２０ｍ，沟深约８ｍ，两侧长有树木和茂盛的芦苇。沟脑处有一侵蚀下降泉，侵蚀切割至潜水位以下，流量约３ｍ３／ｈ。沟两侧也可见地下水从第四系或侏罗系地层接触面流出，与泉水汇合成溪。该沟为季节性河流，每年８～１０月有水。小水头沟北为大水头沟，与小水头沟同是七盖沟的支流，是常年性河流，四季有水。大、小水头沟水均流入七盖沟，再汇入悖牛川。七盖沟河流量约０  ０４ｍ３／ｓ，两岸长有茂盛蒲草（图２（ｄ））。另外，采煤塌陷除对泉、河造成影响之外，对于开采区内的水库也有较大影响，例如中鸡镇束鸡河村的３座大型水库因受采煤塌陷等影响而废弃。２．１．３采煤塌陷对地表水体的影响途径采煤塌陷对地表水体产生重要影响，主要通过两种途径（１）采煤塌陷消减地表水体的补给源，矿区内河流的补给方式主要有两种一是降雨入渗补给，二是沟泉侧向补给。由于采煤塌陷形成许多地裂缝使得降雨补给来源大部分渗漏到地下，使地表径流明显减少，对河流的补给也相应减少；采煤塌陷使矿井顶板坍塌，使潜水与矿坑直接沟通，造成潜水位大幅下降，影响地下水通过泉水进行排泄，结果使泉出流量减少甚至干涸，引起河流的侧向补给来源明显减少。采煤塌陷作用通过影响河流的两种补给来源，从而使河流径流量受到一定程度的影响。（２）采煤塌陷截取地表水体径流，采煤塌陷作用产生的地裂缝、塌陷洞、塌陷盆地等若发生在河道、泉沟谷道以及水库下，将使沟水、泉水沿地裂缝、塌陷洞等渗漏到地下，直接影响到地表水体的流量以及迁移路径。从目前神府东胜矿区采煤塌陷对地表水体的影响看，采煤塌陷对地表水体补给源的影响居于主要地位。２．２采煤塌陷对包气带水的影响采煤塌陷改变了包气带岩土结构，使包气带垂向裂隙十分发育，增加了入渗通道和岩土水分蒸发面积，以致在非降雨期间，塌陷区包气带岩土水分蒸发强烈，水分亏缺度增大（聂振龙等，１９９８）。而当降雨充沛时，雨水首先需充分补偿表层水分的亏缺量，之后到达较深层存在塌陷裂隙的位置后，则主要沿塌陷裂隙入渗，入渗方式由活塞式为主转变为捷径式为主，入渗速度明显增加。当遇到贯通裂系（缝）时，入渗深度也明显增大。采煤塌陷对包气带水的影响可以从补给、运移、蒸发３方面来进行讨论。２．２．１对包气带土壤水补给的影响采煤塌陷使塌陷区地表产生诸如地裂缝、塌陷坑、塌陷洞、塌陷阶地、塌陷盆地等多种塌陷形态（图２（ｅ），（ｆ）），造成塌陷区微地貌的改变，由此影响到地表径流途径及径流量，从而影响对包气带土壤水的补给。如地裂缝、塌陷洞等对地表径流产生明显的截流作用，使降雨补给倾向于从这些裂缝、塌陷洞下渗；塌陷坑、塌陷盆地等则使降水汇集在坑洼地底部，之后集中下渗。无论何种塌陷形态，都增加了降雨对包气带的补给分布的不均一性。２．２．２对包气带土壤水分运移的影响煤矿塌陷区包气带的一个重要特征就是塌陷裂缝的存在，使包气带由原来的孔隙结构发展到现阶段的裂隙孔隙结构。包气带结构的改变必然会对包气带水分运移产生影响。在神府东胜矿区，由于特殊的地质条件和采煤工艺使得采煤塌陷有别于其它地区，塌陷坑、塌陷洞等塌陷特征虽然存在，但更主要的特征是塌陷裂隙的普遍存在塌陷区发育着宽窄不同、长度不同、位置不同、分布密度不同的许多裂缝或裂缝带，特别是４２５地球学报２００７年 CAGS 在塌陷区与非塌陷区交界处更为突出，这是由“ 全厚切落” 式整体下塌方式所决定的。塌陷裂缝对生态环境影响极大，是塌陷非稳定阶段影响土壤水分运移的主要因素。据已有研究表明，塌陷裂隙在地面积水条件下具有导水作用，在地面无积水但包气带饱水条件下也具有导水作用，但是当这两个条件都不具备时，裂隙中的水分可以完全被土体细小孔隙夺走而形成充气通道。裂隙充气后，其导水作用也就消失了，从而形成孔隙通道为主的包气带水下渗过程。神府东胜采煤塌陷区，虽然暴雨较多，但由于风积砂等土体入渗性能好，产生地表积水（或包气带饱水）的情况并不多见（即使存在，持续时间也不会太久），而且塌陷使该区包气带具有深厚性特点，裂隙导水作用的影响深度再大也难以超越包气带厚度，在更多的时候塌陷裂隙导水作用主要发生在包气带浅部。２．２．３对包气带土壤水蒸发的影响土壤蒸发强度是由大气蒸发力和土壤导水性质共同决定的（荆继红等，２００７）。尽管采矿塌陷使岩土体的孔隙性有所降低，但同时也造成了土壤的垂向裂隙（缝）十分发育（张发旺等，２００３）。尤其是在塌陷初始阶段，如在补连塔塌陷区进行的野外测量显示，初塌阶段的地裂缝十分发育，一般表现为一组长二、三百米的平行裂缝，走向基本垂直于主巷道，且裂缝宽度较大，可以达到５～２０ｃｍ，使土壤内部的水汽可以直接从这些裂隙（缝）扩散到大气中去，比经过弯曲度极大的土壤孔隙要快得多。本项研究结果表明，与非裂缝部位相比，塌陷裂缝带土壤水分损失几乎达５０％，接近或低于凋萎系数，对植被的生存、生长构成威胁。另外，裂缝的大面积发育，也使土壤的抗侵蚀能力减弱，在风沙盛行的冬春季节以及暴雨洪水泛滥的夏季，采煤塌陷使塌陷区土壤更易遭受风力、水力的侵蚀，土壤中的物理性粘粒被大量挟走，使土壤颗粒粗化（表２），持水能力明显降低，结果再度削弱了土壤的抗侵蚀能力，增加了土壤的蒸发强度，从而陷入不可逆转的恶性循环。２．３采煤塌陷对地下水的影响煤层开采后，上覆岩层不断发生冒落，形成冒落带及导水裂隙带，从而使含水层结构和地下水径流、排泄条件发生变化。第四系松散层潜水由水平径流、排泄为主转化为以垂向渗漏为主，地下水位发生较大变化（张发旺等，２００６）。表２塌陷区和非塌陷区各土壤粒组总体含量／％Ｔａｂｌｅ２Ｓｏｉｌｐａｒｔｉｃｌｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａａｎｄｎａｔｕｒｅａｒｅａ／％粘粒含量粉粒含量砂粒含量砾粒含量塌陷区０．３２０８．２５０７７．７１０１３．７２０非塌陷区２．５４３２５．５２９７０．４００１．５２９２．３．１采煤塌陷对地下水补给的影响在神东地区，潜水主要靠降雨入渗补给。由于采煤塌陷造成的地裂缝的存在，当降雨强度很大，地面出现积水并产生径流时，径流经过塌陷裂缝时都会被截流，从而缩短了降雨入渗补给时间，减少蒸发，加大入渗量。另一方面，神府东胜矿区自煤矿开采以来，由采煤活动（矿坑疏干排水以及采煤塌陷）造成地下水位大幅下降，从而形成了厚度可达４０ｍ左右的深厚包气带。这种深厚包气带对上部接收到的水分具有明显的滞后分配作用，当包气带厚度很大时，这种滞后分配作用的时间尺度甚至可以达到年，其结果是降水通过深厚包气带对潜水实现均匀补给。因此，采煤塌陷使降雨入渗补给量增加，并且通过深厚包气带实现对潜水的均匀补给，对地下水补给的影响为正效应。２．３．２采煤塌陷对地下储水空间及地下水运动的影响采煤塌陷往往会破坏潜水含水层，使其与地下采空区连通，成为新的、统一的含水层，称之为“ 含水层再造” （张发旺等，２００６）。由于含水层与采空区相连通，明显加大了地下水的储水空间，形成一个 “ 含水层再造” 后的地下水库。在天然条件下，煤、水资源共存于地质体中，并且各有其自身的赋存条件和变化规律。由于煤矿排水以及塌陷渗漏打破了地下水原有的自然平衡状态，形成以矿井为中心的降落漏斗，使地下水向矿坑汇流，在其影响半径内，地下水流速加快，水位下降，贮存量减少，局部由承压转为无压，使地下水运动受到明显影响。因此，采煤塌陷将加大地下储水空间，并改变地下水的运动规律。２．３．３采煤塌陷对地下水排泄的影响如前所述，采煤塌陷造成地下含水层再造，使原本相对独立的含水层变成统一含水体，引起潜水位降低，导致地下水流场、水头压力发生变化，形成以矿井为排泄点的新的地下水排泄方式。进而使原有５２５第６期张发旺等神府东胜矿区采煤塌陷对水环境影响效应研究 CAGS 的地下水排泄点干枯或泉流量减少。如大柳塔井田２０１工作面，该工作面上部为第四系萨拉乌苏组含水层，属母河沟泉域，沙层厚度２０～５０ｍ，含水层厚度０～３０ｍ，富水性中等至强，采矿前，地下水以母河沟泉为排泄点，而开采后，由母河沟排泄变成了矿井排水（通过疏放排水钻孔和导水裂隙带进入矿井）排泄；活鸡兔矿试生产时间不长，其顶部也出现了地面裂隙和塌陷，引起了含水层水位下降，其中王家壕一带地下水位也由开矿前埋深１ｍ左右，降至６ｍ左右；布袋壕一带煤矿开采前，地下水位埋深仅１～２ｍ，低洼地带常年积水形成海子，近年来随着煤矿的开采地下水位已下降至４ｍ以下，多数海子已经干枯。矿区内民井水位也有明显下降趋势（李连娟，２００５）。２．３．４采煤塌陷对地下水资源量的影响神东地区的地下水资源，主要是赋存于第四系松散含水层中的潜水，其次是烧变岩中的基岩裂隙水，二者为统一的含水系统，具有统一的水位和良好的水力联系，第四系松散含水层中的潜水，是其下伏烧变岩裂隙潜水的补给来源。采煤塌陷对地下水资源量的影响主要来自两方面。（１）采煤塌陷造成含水层结构破坏，使原来水平径流为主的潜水，沿导水裂隙垂直渗漏，转化为矿坑水；在采矿疏干水过程中又被排出到地表，在总量上影响地下水资源。（２）采煤塌陷形成塌陷坑、自上而下的贯通裂隙，使当地本就稀缺的地表水、地下水进入矿坑而被污染，使地下水质受到影响，进而影响到地下水的可用资源量。在神府东胜矿区，采煤塌陷一方面使萨拉乌苏组含水层中地下水与细沙大量涌入矿坑，造成井下突水溃沙事故；另一方面矿坑排水需大量排放地下水，既浪费了宝贵的水资源，又破坏了矿区的水环境。２．４采煤塌陷对水体污染的影响采煤塌陷对水体污染的影响主要是指由于塌陷裂缝、塌陷洞等的存在，增加了各种污染物进入包气带和含水层的渠道，从而对包气带水和地下水体造成污染。神府东胜矿区侏罗系属低变质阶段的长焰煤及不粘煤，其挥发分高，对ＣＯ２反应性好，自然发火的倾向性强。而且本区煤中丝炭含量高，煤的着火点低，煤层极易自燃。煤炭燃烧排入大气的二氧化硫和氮氧化物在大气中经氧化与雨水相遇可转化为硫酸与硝酸，形成酸雨（Ｐｈ值小于５  ６）。由于采煤塌陷造成的地表裂缝的存在，酸雨随着塌陷裂缝渗入土壤中及地下水体，可使包气带水、地下水呈酸性。酸雨随降水进入地表或地下水体，造成水体的污染，不仅危及水生动植物的生长，且对人体健康造成极大威胁。另外，采煤过程中所产生的废渣、废料、粉尘等污染物质也将随着降水沿地裂缝等被带到地下，污染地下水，表现为水中总悬浮物和矿化度的增加，以及水化学类型的不稳定。３结论与建议通过上述分析得出以下主要结论及建议，以期为解决矿区水资源供需矛盾问题以及水环境改善等提供参考，为当地政府相关部门制定水资源可持续利用规划提供决策依据。（１）采煤塌陷对水环境造成影响的最重要因素是塌陷裂缝。其存在不但增加了包气带水分的蒸发，造成地表沟泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入渗通道，从而导致土壤水和地下水体的污染。因此，在采煤塌陷区，特别是针对塌陷裂缝带，要及时平整土地，弥补裂缝，保住水分。（２）采煤塌陷直接造成塌陷区地下水位下降，由于地下水具有流动性，采煤塌陷以及煤矿疏干水等采煤活动对地下水位的影响已不再局限于塌陷区，对塌陷区周边地区也产生了重要影响，并使周边地区产生了与塌陷区类似的环境问题。因此，在开展塌陷区生态治理的同时，应同时考虑对受塌陷影响的非塌陷区的治理。（３）在降雨强度很大，产生地表径流时，采煤塌陷造成的地裂缝将截流地表径流，从而缩短降雨入渗补给时间，减少蒸发，增加地下水的入渗补给量，并通过深厚包气带实现对潜水的均匀补给。因此，采煤塌陷对地下水补给的影响为正效应。（４）采煤塌陷后形成的“ 含水层再造” 后的地下水库，加大了地下储水空间。今后应加强对含水层再造后的地下水系统进行水循环、水资源量评价、水体净化等各方面的研究，最终实现经济有效地利用这种改造后的人工水库，这将成为解决矿区水资源供需矛盾的有效途径。致谢笔者在承担国家自然科学基金项目的过程中，得到中国地质科学院水文地质环境地质研究所荆恩春研究员、周骏业研究员及韩占涛博士的协６２５地球学报２００７年 CAGS 助，特此表示感谢参考文献荆继红，韩双平，王新忠，等．２００７．冻结冻融过程中水分运移机理．地球学报，２８（１）５０～５４．李连娟．２００５．榆神矿区矿山开发对水环境的影响及防治措施探讨．中国煤田地质，１７（５）４７～５０．李树志．２００３．西部煤炭开发引起的主要生态问题及防治对策．选煤技术，１（１）１～３．李志忠，康世勇．２００１．神府东胜矿区供水泉域水土流失治理技术．煤矿环境保护，１５（１）４５～４７．聂振龙，张光辉，李金河．１９９８．采矿塌陷作用对地表生态环境的影响以神木大柳塔矿区为研究区．勘查科学技术，４１５～２０．劭爱军，张发旺，邵太升，等．２００５．煤矿地下水．北京地质出版社．张平仓，王文龙，唐克丽，等．１９９４．神府东胜矿区采煤塌陷及其对环境影响初探．水土保持研究，１（４）３５～４４．张发旺，侯新伟，韩占涛，等．２００３．采煤塌陷对土壤质量的影响效应及保护技术．地理与地理信息科学，１９（３）６７～７０．张发旺，周骏业，申保宏，等．２００６．干旱地区采煤条件下煤层顶板含水层再造与地下水资源保护．北京地质出版社．ＲｅｆｅｒｅｎｃｅｓＪｉｎｇＪｉｈｏｎｇ，ＨａｎＳｈｕａｎｇｐｉｎｇ，ＷａｎｇＸｉｎｚｈｏｎｇ，ｅｔａｌ．２００７．ＴｈｅＭｅｃｈａ  ｎｉｓｍｏｆＷａｔｅｒＭｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅＦｒｅｅｚｉｎｇＴｈａｗｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ．ＡｃｔａＧｅｏ  ｓｃｉｅｎｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，２８（１）５０～５４（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅｗｉｔｈＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｒ  ｔａｃｔ）．ＬｉＬｉａｎｊｕａｎ．２００５．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＭｉｎｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎｔｈｅＡｑｕａｔｉｃＥｎｖｉ  ｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＭｅａｓｕｒｅｓｉｎＹｕｌｉｎ  ＳｈｅｎｍｕＭｉｎｉｎｇＡｒｅａ．ＣｏａｌＧｅｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，１７（５）４７～５０（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅｗｉｔｈＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｒ  ｔａｃｔ）．ＬｉＳｈｕｚｈｉ．２００３．ＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅＭａｉｎＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｂｌｅｍｓＲｅ  ｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍＷｅｓｔｅｒｎＣｏａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ＣｏａｌＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏ  ｇｙ，１（１）１～３（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅｗｉｔｈＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｒｔａｃｔ）．ＬｉＺｈｉｚｈｏｎｇ，ＫａｎｇＳｈｉｙｏｎｇ．２００１．ＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｌｏｓｓｏｆｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｉｎｇｓｐｒｉｎｇｒｅｇｉｏｎｉｎＳｈｅｎｆｕ  Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇｍｉｎ  ｉｎｇａｒｅａ．ＣｏａｌＭｉｎｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，１５（１）４５～４７（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅｗｉｔｈＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｒｔａｃｔ）．ＮｅＺｈｅｎｌｏｎｇ，ＺｈａｎｇＧｕａｎｇｈｕｉ，Ｌｉｊｉｎｈｅ．１９９８．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｎｉｎｇｃｏｌ  ｌａｐｓｉｎｇａｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  ｔａｋｉｎｇＳｈｅｎｍｕＤａｌｉｕｔａｍｉｎｉｎｇａｒｅａａｓｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ．Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．ｓｃｉｅｎｃｅ＆ｔｅｃｈ  ｎｏｌｏｇｙ，４１５～２０（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅｗｉｔｈＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｒｔａｃｔ）．Ｓｈａｏ＇ａｉｊｕｎ，ＺｈａｎｇＦａｗａｎｇ，ＳｈａｏＴａｉｓｈｅｎｇ，ｅｔａｌ．２００５．ＣｏａｌＭｉｎｅＧｒｏｕｎｄＷａｔｅｒ．ＢｅｉｊｉｎｇＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ（ｉｎＣｈｉ  ｎｅｓｅ）．ＺｈａｎｇＰｉｎｇｃａｎｇ，ＷａｎｇＷｅｎｌｏｎｇ，ＴａｎｇＫｅｌｉ，ｅｔａｌ．１９９４．ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｏａｌｍｉｎｉｎｇＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｄＩｔｓＥｆｆｅｃｔｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎＳｈｅｎｆｕ  ＤｏｎｇｓｈｅｎｇＣｏａｌＡｒｅａ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，１（４）３５～４４（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅｗｉｔｈＥｎｇｌｉｓｈａｂｓｒｔａｃｔ）．ＺｈａｎｇＦａｗａｎｇ，ＨｏｕＸｉｎｗｅｉ，ＨａｎＺｈａｎｔａｏ，ｅｔａｌ．２００３．ＩｍｐａｃｔｏｆＣｏａｌＭｉｎｉｎｇＳｕｂｓ

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 东胜矿区采煤塌陷水环境影响效应研究施工组织煤矿开采 20201110180508932268 煤矿开采采矿技术煤矿文库，行业标准法律法规培训课件案例分析规程措施技术规范煤矿论文考试题库技术方案技术标书施工组织技术总结安全管理通知公告设计图纸实用文档图书资料文档下载在线阅读视频课程培训视频

矿业文库所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。