大同地区矿山地质环境综合评价研究.pdf

成都理工大学 硕士学位论文 大同地区矿山地质环境综合评价研究 姓名郭豫宾 申请学位级别硕士 专业地图学与地理信息系统 指导教师何政伟 20100601 摘 要 大同地区矿山地质环境综合评价研究大同地区矿山地质环境综合评价研究 作者简介郭豫宾，性别，男，1983 年 4 月生，师从成都理工大学何政伟 教授，2010 年 06 月毕业于成都理工大学地图学与地理信息系统专业，获得理学 硕士学位。 摘摘 要要 采矿引起的一系列矿山环境问题不仅威胁到人们生命财产安全， 而且严重影 响和制约着经济的发展，也引发了一系列社会问题和矛盾。对矿山开发地质环境 影响程度进行评估分区， 可以为政府部门对进行矿山地质恢复治理工作及矿产资 源合理开发利用规划提供科学依据，具有重要的理论意义和实用价值。 本文以山西大同地区为研究区，通过对大同地区矿山进行实地调查，并结合 矿山开发环境遥感解译,获得矿山开发地质环境背景、矿山开发现状及现有地质 问题等第一手资料。在对获得的资料分析研究基础上，通过对该区煤矿采空区塌 陷形成原因分析，指出其影响因素与煤层特征、埋深与煤层的开采厚度和岩层情 况等相关， 并得出大同地区最主要的矿山地质环境问题是以煤矿开采引发的煤矿 区地面塌陷。 在评价方法上借鉴区域地质灾害评价体系，结合大同矿山开发实际情况，从 区域地质环境背景、资源损毁和地质环境问题现状三个方面选取评价因子，建立 评价指标体系，选用要素指标加权分值综合评价模型及层次分析法，对评价指标 进行量化，并基于 ARCGIS 平台得出大同地区矿山地质环境影响评价分区。论 文得出以下结论 （1）大同矿产资源以煤炭资源为主，煤层埋藏较浅、可采煤层厚度大，开 采条件优越，决定了该区矿山开发将以煤矿大规模、高强度开发为主的特点。 （2）大同矿山开发引起的地质环境问题有①矿山开发占用及破坏土地资 源,植被破坏严重，加剧水土流失②破坏地下水资源,加剧水资源矛盾③煤矿开采 引起的地面塌陷等矿山地质灾害。其中以煤矿开采引起的地面塌陷尤为严重； （3）矿山地质环境影响程度总体为中等。只要采取适当的工程对策措施， 矿山开采是可行的。 （4）选取的评价体系和方法是可靠有效的，较符合实际情况。并对大同地 区进行了矿山地质环境影响分区评述。 关键词关键词地质环境 地面塌陷 遥感 地质灾害 I 成都理工大学硕士学位论文 uation of The Mine Goe-environment in Datong district Introduction of the author Guo Yu-bin， male， was born in April，1983 whose tutor was Professor He Zheng-wei． He graduated from Chengdu University of Technology in Cartography and Geography Ination System major and was granted the Master Degree in June，2010． Abstract A series of mining-induced environmental problems threaten the lives and property of people, and seriously affect and constrain the development of economy. That dividing mining geo-environment can provide scientific basis for the government carry the case of protecting and treating mining geo-environment, and rational exploit mining resources, so the research is of great actual meaning and theory value. On the basis of investigation on the Datong spot and research at the mine geological environment has got lots of first hand data for the paper such as mining geo-environment background, exploit and mining develop current situation. By the fact that analysis to mining geo-environment background and mining geo-environment problem studies, finding out that the main mining geo-environment problem of Datong District is that coal mining land collapse. And its mainly influencing factor is the coal burying depth, coal thickness, coal mining , and covering rock characteristic through analyzing ing mechanism of coal mining land collapse. Unifies the Datong mine development actual situation, from the regional geology environment background, the resources damage and the geological environment question present situation three aspects selects the appraisal factor, carries on the quantification, establishes the appraisal model, has carried on Essential factor target weighting minute value quality synthetic uation model to the Datong area mine geology environmental effect. The paper draws following conclusion are as follows （1） Datong mineral resource by the coal resources primarily, the coal bed buries shallowly, may mine coal level thickness to be big, the mining condition will be superior, has decided this area mine development massively by the coal mine, the high II Abstract strength development primarily characteristic. （2）The Datong mine development causes the geological environment question includes①The mine development takes and the destruction land resource table vegetation destruction is serious, aggravating soil erosion；②The destruction ground water resources, the aggravating water resources are contradictory；③Coal mine mining causes mine geology disasters and so on fall of ground，in which the fall of ground which causes by coal mine mining especially is serious； （3） Mine mining geology environment influence overall for medium. So long as takes the suitable project countermeasure measure, mine mining is feasible. （4）The selection appraisal system and the are reliable effective, which cons to the actual situation, and has carried on the mine geology environmental effect district narration to the Datong area. Key words Geo-environment Land Collapse RS Geological Disaster III 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 成都理工大学 或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 2010 年 06 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 成都理工大学 有关保留、 使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和 借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名 学位论文作者导师签名 2010 年 月 日 第 1 章 绪 论 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 选题依据选题依据 受中国国土资源航空物探遥感中心委托,由成都理工大学承担“晋陕蒙能源 成矿带与辽宁主要矿集区矿山开发遥感调查与监测”（基[2007]增 08-02-01）课题 中的山西省大同地区矿山地质环境分析与评价研究,工作期限 2009 年 9 月至 2010 年 6 月，论文中数据来源由航空物探遥感中心提供。 1.2 选题目的选题目的 随着社会经济发展，环境问题越来越突出。人类对环境的破坏使水土流失、 “沙尘暴”现象、水体污染、草场退化、地面变形、采矿废石占地效应等愈来愈严 重，采矿引起的一系列矿山环境问题不仅威胁到人们生命财产安全，而且严重影 响和制约着经济的发展，也引发了一系列社会问题和矛盾。近年来，地质环境和 生态系统问题已逐渐受到人们的重视， 科学开发矿产资源与保护生态环境已成为 人们的共识[1]。 目前,在地质灾害勘查、防治和管理工作中，就如何评估灾情程度，迄今还 没有科学的理论与切实可行的方法，以致影响了减灾决策和项目的优选与管理。 特别是矿山地质环境影响程度评估工作展开较晚， 迄今没有形成一套较为完整科 学的矿山地质环境影响评估体系。 矿山地质环境影响评价是在矿山地质环境调查 研究的基础上，对矿山开发造成的矿区地质环境影响程度做出定性或定量评判， 判别存在的最主要地质环境问题和影响因素，为政府实施矿山环境问题防治工 程、矿山开发规划等问题提供科学的参考依据[2]。 本文以大同地区矿山开发影响评价为例，从大同市矿山地质环境问题入手， 结合大同地区地质环境背景，选取合理的评价指标体系，借鉴目前较为成熟的区 域地质灾害评价模型方法，试图建立一套系统的矿山地质环境影响评价体系，为 大同市矿山地质恢复治理工作及矿产资源合理开发利用规划提供科学依据。 对推 动矿山评估工作走向成熟和完善有重要作用，也为防灾减灾提供科学依据，具有 一定的实践和理论意义。 1.3 研究意义研究意义 近两年来，能源需求不断加大，使得矿山建设引发的地质灾害也不断增多。 全国因采矿引起的塌陷 180 多处，塌陷坑 1600 个，塌陷面积约 1150km2。全国 发生采矿塌陷灾害的城市近 40 个，造成严重破坏的有 25 个，每年因采矿地面塌 陷造成的损失达 4 亿元以上。矿山存在不同的环境地质问题,而矿山环境地质问 1 成都理工大学硕士学位论文 题的动态变化又决定了矿山不同时期存在不同类型、严重程度不同的环境问题。 可见要通过矿山环境地质问题的评价来反映矿山地质环境质量是一项复杂的系 统工程[3]。 如何将复杂的矿山环境地质问题构建在一个模型中， 在制定地质环境量化指 标体系的基础上,选择合适的数学模型将单指标、多指标、多层次、多阶段的评 价值,有机地综合成一个评价值,使评价结果具有科学性、客观性、全面性和可比 性,则是一项复杂而具有创新意义的研究工作。 通过对矿山地质环境的评价，判别出最主要的环境地质问题，从而有效的指 导矿山环境保护工作和规划实施矿山环境问题防治工程，真正做到“在开发中保 护，在保护中开发”，对我国矿业可持续发展战略实施具有一定的的理论指导意 义和实用价值[4]。 1.4 国内外研究现状国内外研究现状 1.4.1 国外研究现状国外研究现状 20 世纪 60 年代以前，灾害研究主要局限于灾害机理及预测研究，重点调查 分析灾害形成条件与活动过程。70 年代以后，随着自然灾害破坏损失的急剧增 加，一些发达国家首先拓宽了灾害研究领域、在继续深入研究灾害机理的同时， 开始进行灾害评估工作。1987 年，联合国通过会议，确定在 20 世纪最后十年开 展“国际减轻自然灾害十年”活动。90 年代初，Cendrero等提出了基于自然单元分 级体系的环境质量评价新思路， 该方法将人类环境视为由许多不同的环境因子构 成的自然单元，每一单元具有相对的均一性，高级单元的性状用低级单元的综合 指标来表征。 评价环境因素和整体环境的质量时， 根据问题性质， 选择评价因子， 并将其转化为可比的指标，然后，按评价指标的相对重要性加权综合，用环境因 素质量的综合指标来衡量整体环境的质量[5-7]。 近年来，专门性的地质灾害风险评价研究也得到长足进展，特别是在滑坡、 泥石流等灾害危险性评价方面，更是蓬勃发展。Mario Mejia-Navarro水位降落漏斗在有断地扩大,中心水位在不断降低。 18 第 2 章 区域概况 ②深层地下水水位动态受侧向径流,浅层水越流补给和人工开采的综合制合 制约。近几年的时间里,水位一直呈下降趋势,深层水位年内变化不大,降落漏斗 均位于开采量大的水源地,水位降落的影响范围正在逐年扩大。 1）地下水水位年内动态变化）地下水水位年内动态变化 地下水水位变化主要受气候制约，每年春季解冻后，其包气带岩层的解冻水 补给地下水，水位略有上升，一般峰值多出现在 4 月初，5 月以后受降水、开采、 蒸发的控制，地下水位上下波动；610 月主要受开采、蒸发的影响，地下水位 呈“V”字型低谷；10 月以后，地下水开采量减少，水位逐渐回升，如果年内补给 条件较好，水位即可恢复。 该区山前倾斜平原呈条带状分布于边山向平原的过渡地带， 十里河将其分为 南北两部分， 由第四纪冲洪积物构成， 其主要补给源是山前侧向径流和大气降水。 据孤山观测孔资料可知，高水位一般出现在 24 月，最低水位出现在 11 月，年 变幅不大，在 5-6m 左右，10 月以后回落恢复。 该区冲积平原分布于东部，主要补给源是山区侧向径流和降雨入渗补给。据 大同市和平村、大同市种猪厂观测孔资料可知34 月农田灌溉用水逐渐增大， 水位开始下降，7 月下降值达最大，89 月水位开始回升，次年 12 月水位达 到最高。 该区十里河洪积扇分布于新平旺、 平旺、 时庄、 王家园一带， 由洪积物组成， 是城西水源地的主要开采区。据深层水观测孔资料可知年内水位下降 1.6m 左 右，水位受开采影响，以下降为主，89 月受降水和地表径流补给影响，水位 有所上升； 深层水受局部地带开采影响明显， 全年开采量大于补给量， 水位下降。 2）地下水位年际动态变化）地下水位年际动态变化 大同市南郊区地下水监测从 20 世纪 80 年代初开始建立地下水监测网。 根据 21 年的水位动态资料及全区机井普查水位资料分析，全区地下水位呈下降趋势。 该区冲积平原区的良种厂监测站从 19842000 年 17 年浅层地下水位下降 12.9m，年均下降 0.76m。山前倾斜平原区的孤山监测站从 19862000 年 15 年 浅层地下水位下降 16.27m，年均下降 1.1m。这两个区域地下水位下降主要是由 于大同市、御河区南、北水源地地下水水源区开采集中且开采量逐年增大，导致 地下水位大幅下降[54]。 19 成都理工大学硕士学位论文 第第 3 章章 矿山开发利用现状矿山开发利用现状 3.1 矿产资源概况矿产资源概况 大同地区矿产资源非常丰富，是一个典型的资源型城市，以煤炭为主的矿产 资源采掘业是全市的支柱产业，另外还有金、银、铜、铁、铅、锌、锰、镓、锗、 硫铁矿、白云岩、磷、普通萤石、耐火粘土、石墨、石棉、沸石、水泥用灰岩、 水泥配料用粘土、饰面用花岗岩、珍珠岩、饰面用大理石、地热水等资源。 大同是著名的煤都，煤田主要含煤地层为侏罗纪和石炭二叠纪，含煤地层总 面积为 1827km2，其中侏罗纪煤田主要赋存在大同市境内，面积 772km2，石炭 二叠纪煤田面积 1739km2，二者重合面积 684km2。已探明地质储量 312 亿吨， 占山西省煤炭资源储量的 11。现在开采的侏罗纪煤炭探明储量 70 亿吨，石炭 二叠纪煤炭探明储量 242 亿吨。“大同煤”以其低灰、低硫、低磷、高发热量而著 称于世，年产量近 1 亿吨，约占全国的 1/15，山西省的 1/4，煤炭外销量占全国 省际间调运量的 1/5，山西省的 1/4，出口量占全国的 1/3，山西省的 1/2。建国 以来，大同累计生产原煤 20 亿吨，发电 1520 亿度，为全国经济建设做出了巨大 贡献。 大同煤矿总体服从于山西省煤田总体格局，东及东南部地层倾角较大，一般 在 30以下。煤田地层、褶曲、断裂的形态特征基本是一致的，地层走向、倾角 及倾角的变化受煤田向斜主轴控制， 褶曲和断裂的分布及形态同样受向斜主轴和 边缘主干断裂带的控制和影响。 该区煤田储量丰富、 煤质优良、 埋藏较浅。 煤层主要赋存于两套煤系地层中 上煤系属侏罗纪，下煤系属石炭纪，整个煤田属双纪煤田。煤层主要赋存于石炭 系上统太原组和山西组中，厚度由北向南逐渐变薄。煤质特征石炭纪各层煤变 质程度低，煤种单一，属于气煤是省内重要的炼焦煤基地之一；侏罗纪各层煤， 变质程度也很低，煤质变化小，绝大部分属于半亮型弱粘结煤。大型煤矿以露天 开采方式为主，小型煤矿开采以硐采方式为主。 3.2 煤矿资源开发现状煤矿资源开发现状 大同煤矿区现有 38 个矿，48 对井，分布在山西省北部大同、忻州、朔州 3 个地区 2 个煤田。按地区划分大同地区 23 个矿，忻州地区 8 个矿，朔州地区 7 个矿；按煤田划分大同煤田 30 个矿，宁武煤田 8 个矿；按开采煤系划分 开采侏罗系煤炭资源的 22 个矿，开采石炭系资源的 16 个矿，主要煤矿资源分布 情况（图 3-1） 。 20 第 3 章 矿山开发利用现状 图图 3-1 研究区煤矿开发利用现状图 大同市有 15 个生产矿井，有 4 个矿永定庄矿、白洞矿、挖金湾矿、王村矿 因资源枯竭已于 2000 年破产重组为大同煤矿集团煤业公司，煤峪口矿、同家梁 矿、四老沟矿、忻州窑矿 4 个矿为股份公司所属矿，经济类型为有限责任公司， 其中国家股持有者为大同煤矿集团有限责任公司，持股比例为 90.89，国有法 人股有 7 个单位，持股比例为 9.11，经济类型为国有；其余 7 个矿（雁崖矿、 晋华宫矿、马脊梁矿、大斗沟、云岗矿、燕子山矿、四台矿）为大同煤矿集团有 限责任公司国有矿。 大同矿区分别分布在忻州、朔州、大同三个地区，开采侏罗系、石炭系两个 时代的煤炭资源。忻州地区有石门矿、榆树底矿、石湖矿、陈家沟矿，朔州地区 有王坪矿、小峪矿、焦煤矿、南阳坡矿、增子坊矿、新峪矿、官沟矿，大同地区 21 成都理工大学硕士学位论文 有青磁窑矿、姜家湾矿、杏儿沟矿、东州窑矿、马口矿。 3.3 矿产资源总体规划矿产资源总体规划 （（1）重点开发区）重点开发区 该区资源环境承载能力较强，聚集经济和人口条件较好的主城区的口泉区、 御东新区和县区驻地镇，以及沿京包、大秦、京原铁路，干线公路所在集镇和 19 个工矿点所在地，以及大同市矿产资源规划中确定的 22 个鼓励开发区， 定位为重点开发区域[18]。 （（2）禁止开发区 ）禁止开发区 大同市设立的云冈国家森林公园、恒山国家森林公园、恒山风景名胜区、桦 林背森林公园、灵丘黑鹳自然保护区、城头会泉域重点保护区、南壶森林公园； 水神堂、城头会、神溪泉三个岩溶大泉和大同火山群、六棱山汉白玉石林、广灵 冰川遗址、天镇古脊椎哺乳动物化石群、赵家沟恐龙化石、灵丘桃花溶洞六个遗 迹保护区；册田水库、赵家窑水库、文瀛湖水库、下河湾水库、孤峰山水库等周 边水源保护区及上游流域区和拟申报的桑干河湿地保护区； 交通干线 （包括铁路、 公路）直观可视范围、军事禁区、广播电视转播台、航空及测绘标志区、基本农 田保护区、新建的生态工程项目区等需要避让的地区，定位为禁止开发区域。 （（3）限制开发区 ）限制开发区 非重点开发区和禁止开发区外，且资源环境承受能力较弱，大规模聚集经济 和人口条件较差的生态环境脆弱区域， 定位为限制开发区域。 采煤沉陷区 450km2 范围内、主城区周边地下水超采区及城市供水水源地范围。实行保护优先、适度 开发的方针，既要加强生态环境整活等工程性措施，因地制宜发展本地可承载的 特色产业，更要引导超载人口逐步有序地转移到重点开发区域，缓解人与自然关 系紧张的状况。 22 第 3 章 矿山开发利用现状 第第 4 章章 矿山开采引起的环境地质问题矿山开采引起的环境地质问题 在矿产开采活动中，都易发生矿山地质环境问题，其中选矿和冶矿过程主要 容易引起资源毁坏和环境污染问题，而采矿过程容易产生地质灾害问题。在煤矿 区中，由于产煤地主要是中低山地区，一般采用井下开采，产生的较多地质环境 问题是滑坡、塌陷、地下水漏失、地裂缝、煤矿石堆放等；金属矿区主要分布于 高山地带，多数采用露天开采，产生的较多地质环境问题是边坡失稳、尾矿库堆 放、泥石流、占用土地等；非金属矿区主要分布于中高山，产生的较多地质环境 问题是边坡失稳、塌陷、地下水漏失、地裂缝等。 研究区内因采矿引起的主要矿山环境问题包括矿区土地资源的占用或破 坏、对地表生态破坏、对水资源的影响、地质灾害等。据调查分析，矿区最主要 地质环境问题是煤矿开采引起的地面塌陷。 4.1 矿区土地资源的占用或破坏矿区土地资源的占用或破坏 工作区矿山开发占地总面积为 5517.22 公顷，其中因煤矿开采活动压占、破 坏的土地面积约 5215.43 公顷，占矿山开发占地总面积的 94.53。中转场地占 地面积达 2630.04 公顷， 占总面积的 47.67， 固体废弃物占地面积达 1486.87 公 顷，因采矿引发地面塌陷面积 5.42 公顷。 堆煤场在平原区占地面积很大，大同重点区平原区堆煤场主要沿公路分布， 数量达 421 个，几乎全部占用耕地，占地面积达 1230.73 公顷，占大同重点区中 转场地的 48.68％。而将近一半的堆煤场已经停止使用，但未进行复垦。宁武关 键区有堆煤场 145 个，占地面积达 101.76 公顷，主要沿公路分布[56]。 矿山开发占用了大量土地，包括相关的各类占地如堆煤场、洗煤场等，不 仅严重破坏了矿山生态环境，造成难以自然恢复的矿山环境失衡，同时，堆煤场 废弃后长期得不到复垦，造成了土地资源的极大浪费（图 4-1） 。 图（a）遥感图片为堆煤场占地 图（b）为照片（2009.10） 图图 4-1 大斗沟煤矿 23 成都理工大学硕士学位论文 4.2 对地表生态的破坏对地表生态的破坏 大同矿产的开采， 对生态环境都会有一定的破坏作用， 造成局部水资源短缺， 草地面积退化， 质量持续下降， 导致草地生态承载力降低， 草地生态功能下降[55]。 据调查统计，九十年代末，草地退化面积已达 380000 公顷，占草地总面积的 85.07，重度退化的草地，地表呈裸露、半裸露状态，使其护土、涵养水源功能 减弱[59]（图 4-2 及图 4-3） 。 工作区周边受影响的生态破坏面积达 218912.30hm2。矿界范围内共占地 136792.09 hm2， 其中占用有林地 12959.10hm2， 疏林地 907hm2， 灌木林地 8810.70 hm2，未成林的造林地 19360.90hm2，无立木林地 594hm2，宜林地 22354hm2，苗 圃地 215.50hm2，辅助林业用地 7.70hm2；全市矿区占用非林地 17634.59hm2。其 中，采矿场占地 10200.30hm2，堆场占地 3814.30hm2，建筑物占地 1890.99 hm2， 专用运输道路占地 1729hm2，湿地占地 13hm2，沙地占地 68298.50hm2。 图（a）为植被 432 波段组合遥感图片 图（b）为照片2009.10） 图图 4-2 大斗沟煤矿 24 第 3 章 矿山开发利用现状 图图 4-3 研究区植被盖度图 4.3 对水资源、水环境的影响对水资源、水环境的影响 （（1）煤矿开采及排水现状）煤矿开采及排水现状 工作区境内矿井日排水总量达0.421108m3。 煤矿开采排水,首先是改变了采区 的地下水补给、径流、排泄关系;其次是局部改变了地下水的流场、流向。在矿 井三带影响范围内,地下水流入矿井；三是局部改变了降水与地表水、地下水的 转化关系。在自然条件下,降水补给河水,河水补给地下水,而在矿井影响范围内 “三水”均补给矿井水；四是由于矿井长期排水,导致采区水井水位下降,井泉流量 减少,进而影响当地人畜吃水；五是由于煤矿开采导致煤系各含水层发生了水力 联系,引起含水层的水位下降,水量发生变化。 25 成都理工大学硕士学位论文 （（2）） 煤矿开采对水环境的影响煤矿开采对水环境的影响 从目前各煤矿的水文地质条件和排水现状分析,采煤对水环境的影响主要表 现在一是煤矿长期排水,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；二是煤矿开拓过程中,穿透含煤地层向下部矿井渗漏,使上部含 水层的水量减少,水位下降,进而造成当地居民的用水困难；三是由于长期排水形 成以矿井排水为中心的降落漏斗,使采区水位下降,井泉水量减少或局部断流,河 流径流量减少,进而影响河流下游的水量正常补给；四是煤矿停采后,地下采空区 成为集水空间, 形成地下水库。 同时各含水层水位逐渐得以恢复,地下储水量逐步 增加,为今后的工农业利用提供新的水源。 ①煤矿开采对地表水的影响 由于煤矿绝大多数分布于河谷及其临近地段，煤矿开采对地面水的影响比较 明显。其一是由于部分煤矿长期大量排水，形成以矿井排水为中心的降落漏斗。 在其影响范围内，地下水水位下降，造成井泉水量的减少或断流，而以泉水为补 给水源的河流则径流减少。其二是矿井排水补充地面水。矿井排水注入河床，一 部分转化为地面水，一部分转化为潜流和渗入地下含水层。由于矿井排水，使得 有些原已干枯的河段又出现了水流。如口泉河，河水靠矿井水补给，当矿井排水 停止，河水随之枯竭。 ②煤矿开采对地下水的影响 据谢先军（2008） ，煤矿开采抽排矿井水，致使地下水位下降，流量减少。分 布于十里河及其流域的有马口、车周窑、代家沟、鹊儿山、窑沟等93个煤矿，年 总排水量达5.66108m3。 大同市从上世纪80年代至今地下水连年超采, 2004年地下水超采达 8.356108m3，水资源严重短缺。 （（3）煤矿开采对供水的影响）煤矿开采对供水的影响 工作区是大同煤田煤矿分布较多的地区,也是工业和人口密集区。随着煤炭工 业的发展,供需水矛盾也集中在这里。据有关资料,工作区范围内多年平均地下水 资源总量为3.2108108m3 ,平均可采资源量为1.9608108m3 。其中十里河流域地 下水资源量为1.920108m3,可采量为1.0479108m3；口泉河流域地下水资源量为 1.2908108m3,可采量为0.9129108m3。十里河、口泉河平均年末水量为 2.6125108m3 含矿区各类污水1.844108m3 。其中口泉河为1.2875108m3 含矿 区污水1.083108m3 ,十里河为1.325108m3 含矿区污水0.761108m3 。 因矿井水 及矿区各类污水直接排放于两河中,河水污染明显,已不能作为矿区供水水源。由 于地表水水质污染,目前矿区主要开发地下水资源。 矿区范围内共有开采井150 眼,1988 年取水量为0.4769108m3。其中,煤矿自 备井52眼,取水量为0.4077108m3；农田灌溉用井42 眼,取水量为0.0407108m3； 26 第 3 章 矿山开发利用现状 矿井排水2.39108m3。以上总计为2.8669108m3。实际地下水取水量已超过地下 水多年的平均可采资源量46.21 ,属地下水超采区,已无扩大开发利用前景。 4.4 地质灾害地质灾害 矿区井田内存在的地质灾害主要是由于采煤活动引发的,主要有地面塌陷、 地裂缝以及由此引发居民房屋破坏，由于地裂缝导通采空区，使采空区自燃的 CO等有毒气体沿裂缝大量泄出，以及由于开采引发的水资源破坏等[20]。据不完 全统计，大同矿区地表采煤沉陷区总面积达 450km2。 研究区有很多黄土覆盖区由于植被稀少，历经多年雨水冲刷，形成了多处陡 立土崖，有滑坡危险。永定庄煤矿黄崖底东部和大南湾南部有发生滑坡的危险。 地裂缝破坏了农田、林地，在雨季到来之前要求对地裂缝进行充填，以免雨水沿 裂缝灌入井下必将造成井下突水事故的发生。 长期的风化剥蚀及雨水冲刷，导致山体裸露处出现大面积裂缝，再加上历史 的原因，矿区内开山造地建房，导致居民住户离山体仅有几米距离的情况不少。 由于所修的护坡年久失修，抵御山体滑坡的能力下降，裸露悬挂的岩石随时都有 崩塌危险， 四老沟矿就曾发生山体塌落的岩石将居民阳台砸落的事故， 同家梁矿、 永定庄矿、白洞煤业公司、王村矿等矿要加强对此类隐患点的观测[21]。 研究区矿山地质灾害的主要类型[22-23] （（1）地面塌陷）地面塌陷 调查显示，大同重点区塌陷坑数量达 146 个（图 4-4） ，主要分布在左云县、 大同南郊区和平鲁区（图 4-5）[56]。 ，按照 200m2/个计算，塌陷坑毁坏土地面积 2.92 公顷。 宁武关键区塌陷坑集中分布在薛家洼附近的李家梁煤矿和大石煤矿矿 区（图 4-6） 。塌陷坑数量达 125 个，毁坏土地面积 2.5 公顷。塌陷坑直径一般为 5－10m不等，大的达十几米，坑深 2－3m，最大体积达到 800m2，个别塌陷坑 附近的煤矿还有煤田自燃现象存在。目前，大同地区部分矿区地表沉陷情况（表 4-1） 。 27 成都理工大学硕士学位论文 图图 4-4 山西大同地区地面塌陷分布图 图 4-5 大同地区塌陷坑分布统计 28 第 3 章 矿山开发利用现状 图 4-6 宁武县薛家洼采煤形成的塌陷坑 表表 4-1 大同地区同煤集团地表沉陷分类面积 井田分区 沉陷总面积m2塌陷裂缝区m2缓慢沉陷区m2 煤峪口 14.73 6.91 7.82 永定庄 16.44 7.02 9.42 同家梁 26.23 13.20 13.03 四老沟 33.40 14.26 19.14 忻州窑 14.45 2.12 12.33 白 洞 11.62 4.96 6.66 雁 崖 14.32 6.25 8.07 挖金湾 32.37 14.82 17.55 晋华宫 34.28 12.64 21.64 马脊梁 19.97 8.53 11.44 大斗沟 21.87 11.64 10.23 王 村 13.88 5.92 7.96 云 冈 61.19 26.13 35.06 燕子山 53.61 22.89 30.72 四 台 84.71 36.17 48.54 合 计 453.07 193.46 259.61 100 42.7 57.3 下面以矿为单位将部分存在地面塌陷隐患的重点防范区系列如下 ①煤峪口矿 煤峪口矿北中学西部， 该地地表下沉导致住宅区塌陷， 墙体开裂并停止使用。 该矿南部居民住宅区房屋裂缝及塌陷严重（图 4-7） 。 29 成都理工大学硕士学位论文 图（a）遥感图片为煤峪口塌陷区 图（b）为塌陷区照片（2009.10） 图图 4-7 煤峪口矿 ②忻州窑矿 该矿大北沟家属区住宅楼产生不同程度的裂缝，由于塌陷严重而被迫于 2002 年 8 月拆除，部分地段塌陷严重（图 4-8） 。 图（a）遥感图片为忻州矿塌陷区（部分） 图（b）为该区照片（2009.10） 图图 4-8 忻州窑矿 ③白洞煤业公司 该矿面窑沟居民区曾于 1983 年 9 月 15 日 14 时 30 分发生了震级为 2.7 级的 大面积采空区陷落地震，当时沉陷中心附近下沉量达 1m 左右，顷刻间大批建筑 物遭到破坏，造成该区居民整体搬迁，时至今日那次陷落地震已过去 20 年了， 过去被破坏的建筑物经过不同程度的修复，仍有住户在那里工作生活着，该区内 有 289 户居民由于地面塌陷房屋出现裂缝（图 4-9） 。 30 第 3 章 矿山开发利用现状 图图 4-9 地面塌陷引起房屋开裂（大同白洞矿，据同煤集团地勘处, 2004 年） （（2）地表裂缝）地表裂缝 地表裂缝是煤矿开采带来的最普遍的一种地质灾害类型， 其主要危害是影响 矿井通风和地面建筑物的安全，在沟谷地带地表裂缝是矿井补给水的良好通道， 对矿井安全造成较大威胁。 据观察， 地表裂缝有长有短， 有宽有窄， 短的几十米， 最长可达四、五百米，宽度一般在 0.10.5m，最宽可达 2m 多，各矿每年都要 抽调一定人力物力对地表裂缝进行充填（图 4-10） 。 图图 4-10 大同矿区地表裂缝（大同南郊，据同煤集团地勘处, 2004） 大同地区内各矿均有不同程度的地表裂缝，由于裂缝多在山上、荒地上，一 般不需要充填，但若裂缝位