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1、2.1 采煤对地下水资源量的影响采煤对地下水资源量的影响2.1.1 改变地下水流场 采煤不断改变着矿区含水层的分布和含水状况,导致矿区水文地质条件的变化,进而使地下水动力场发生改变。在煤矿开采中,浅中层地下水逐渐被疏干,形成了区域性的地下水水位下降漏斗,使煤系及上伏含水层由承压转为无压。在影响半径内,地下水由水平流动为主变为垂向流动,并且流速加快,存储量减少,补径排关系不断改变,形成新的地下水系统。而新的地下水系统会诱发新的水文地质效应,使地下水系统在一定的开采方式、强度和规模控制下不断变化,产生连锁式的水文地质效应。2.2 采煤对地下水环境的影响2.2.1 形成酸性矿坑水煤矿区大规模巷道开挖
2、造成地表植被的破坏、岩溶塌陷、地面塌陷及裂缝等相应引起地表渗透条件变化、含水层破坏或边界条件改变,产生人为导水通道,增大含水层间的水力联系,地下水地球化学环境由封闭变得相对开启,天然的还原状态变为开放的氧化状态,煤层中硫含量较大,同时伴生有较多的黄铁矿结核。在氧化状态下,水中溶解的氧与黄铁矿发生作用,形成易溶于水的硫酸亚铁,从而使地下一 51 水 S 碳一离子浓度剧增。另一方面,矿井疏排水成为地下水主要的排泄途径,潜水位不断下降,机井干涸,泉水断流,深层承压水水压大幅度下降,地下水脱碳酸作用显著,因此 c 扩十、Hcos-离子浓度降低。太原西山矿区矿坑水水质全分析和污染分析结果表明:煤矿区地下
3、水水化学类型转变主要表现为可 HCoa-)降低而尸(S 碳一)迅速增加,使得 PH 值约为 6.4,形成矿化度高、硬度偏大、铁离子浓度大的酸性矿坑水。由于煤矿开采致使顶板的隔水性被破坏,某些地段大量的酸性矿坑水渗漏于深层,使深部岩溶水含水层水质被污染,在地下形成潜在的水污染源。另外在浅部“三带”连通地段,地表水转化为地下水,涌人矿坑再排出,在下游又转为地表水,形成不良循环,使矿坑水的污染治理难度加大。2.2.2 产生废弃物污染地下水采掘和洗煤过程中排出的煤歼石若未经过处理,长期露天堆放,经日晒雨淋、风化侵蚀,天长日久便发生自燃,释放出大量的有害气体,污染大气降水,一部分有害组分经雨水淋滤或地表
4、水的人渗对地下水造成污染。淋滤液中的重金属(Pb、珑、C 沪、As)元素毒性大,污染严重,通过土壤向浅层地下水迁移,导致矿区地下水质恶化。粉煤灰是电厂的工业废渣,长期堆积使得有毒有害成分向地下渗透,先在土壤中聚集,进一步向浅层地下水中迁移,同样造成了地下水资源的污染。2.2.3 产生老窑水太原西山煤炭开采历史较长,许多矿区分布有废弃闲置的煤窑。由于长时间不排水,煤窑中贮存了大量的积水,加剧了 S 碳一及矿化度的积累,形成老窑水。一般老窑水均属酸性强腐蚀性,且这些老窑区分布无规律,地表无痕迹,积水范围、积水量不清楚,一旦与矿坑连通,不但会造成透水事故,并且会造成水污染。矿山开采对水资源量的影响矿
5、山开采对水资源量的影响3.1.2 矿坑水对水资源的污染 矿坑水是井下揭露的来自各种水源的混合水,其对水环境的污染方式主要包括:矿坑水自矿坑中排出后对水环境构成的直接(地表水)或间接(地下水)污染,以及由于地下水位回升或下降导致的含水层之间的“串层”污染,例如有色金属矿山排出的水中重金属含量高,也含有其它有害物质,排放后,将污染地表、地下水。3.2 间接污染开采矿产对水资源的间接污染主要表现在由于地下水大幅度下降及地表塌陷的发生,导致了污水通过干枯的河道、泉眼及塌陷坑直接回灌或渗入地下,带来了不堪设想的后果。例如对岩溶水的间接污染,矿山开采引起地表塌陷,而地表塌陷又沟通了第四系含水层和岩溶含水层
6、之间的直接联系,为污染物进入岩溶含水层开辟了途径;又因为第四纪含水层主要由亚砂土、砂砾石组成,而砂砾石与河床相通,被污染的河水通过砂砾石层经塌陷再进入岩溶含水层,造成岩溶水污染;此外,由于地下水位下降,迫使人们弃浅采深,但在开采岩溶水过程中,又因凿井时需穿过上层水质不好的水层,上层水中的污染物通过井管外壁进入岩溶含水层。4 结束语矿山开采对水循环、水量、水环境均有较大影响。由于矿坑水的排放使各含水层及河流清水量均受到直接或间接影响,从而使水资源可利用量减少。 “水资源”尽管不像其它固体矿产资源,但它仍是有限的,并且分布很不均匀。对于缺水的北方地区来说,保护水资源及其环境,是各行各业义不容辞的责
7、任。为此,对于矿山开采业,建议如下:(1)提倡矿山堵水。实践证明,采矿中“内排外取”的方案忽视了环境问题,矿山排水与环境保护之间的矛盾的解决,应当采取根本性的措施。建议大力提倡在搞清矿区水文地质的基础上,在主要来水通道上采用帷幕灌浆的办法堵截来水途径。尽管这种办法一次性投资较大,但从长远考虑则是既经济又能保护水资源环境的有效方法,这种方法近年来得到广泛地应用。例如,济钢张马屯铁矿采取帷幕注浆工程堵截岩溶地下水,不仅经济效益显著,而且对保护岩溶地下水资源起到了重要作用。因此,应实施堵水为主、排水为副的方针,以达到既能进行矿山开发,又能保护水资源环境的目的。(2)增强废石、尾矿等废弃物的资源化意识
8、。废石、尾矿等废弃物的资源化(如进一步作建筑材料等),既能提高采矿的综合效益,又能保护水资源环境。(3)采取矿山排水与供水结合方式。矿山排水量是相当大的,在水资源供需矛盾越来越突出的今天,大量的矿坑排水与供水相结合,走综合利用之路,就显得格外迫切,并且有较大的现实意义。(4)要加强地表水与地下水动态观测系统的工作。要做开发阶段矿区实际排水量、水位和水质等动态监测记录和水情预报,掌握规律,预报突水。此外,还要查明疏排水后地下水补给和排泄条件的变化,做到在开采矿山资源的同时,尽量保护水资源环境。矿产开发对地下水失衡影响及其控制对策矿产开发对地下水失衡影响及其控制对策含水层结构的破坏采矿使围岩变形和
9、移动。在采空区上覆岩层直至地面, 出现冒落带、弯曲带和裂缝带。 3 围岩移动引发含水层结构受到破坏, 隔水层与含水层相对关系发生变化, 蓄水构造受到破坏, 地下水赋存条件发生改变, 降低了地下水的调蓄能力,地下水位大幅度下降, 水流态和动态也发生了十分明显的变化。地下水循环规律改变前的基流和潜流排泄为主, 变为以矿坑排水为主。例如, 陕北林海煤矿在采矿前是地下水补给地表水, 2005 年 5 月 21 日发生突水后, 导致含水层之间的补给关系发生了变化。在开采 3- 1 煤层矿产开发导致地下水补排关系变化，几乎在所有矿区都有发生, 而且十分明显。采煤过程中,含水层结构发生了破坏, 致使水循环规
10、律和水量平衡条件发生很大变化, 从而改变了矿区水环境条件。地下水的补给径流和排泄条件变异,地面径流、基流和潜流中各有一部分或全部转为矿坑水; 地下水的运动, 由采煤前的以横向运动为主,变为以垂向运动为主, 地下水由以过程中, 由于其工作面顶板冒落带裂隙沟通了上覆烧变岩含水层, 而烧变岩空洞裂隙又极为发育, 致使烧变岩含水层中聚集的地下水储存量迅速涌入煤矿矿坑中, 形成矿坑涌水, 人工排水导致潜水面快速下降达 20 余 m, 造成煤矿北部捣不赖沟上游地下水位下降和烧变岩大泉干涸。水体严重污染地下水环境的变化, 导致岩石淋蚀作用加强,水中有毒有害成分增加。水中含有 较多的有机和无机悬浮固体物质,
11、导致pH 值偏低, SO2- 4、Ba2+ 、F- 、酚类化 合物、Fe 、Ge 、Mg 以及放射性物质超标等。矿坑排水污染主要表现在浑浊 度和肉眼可见物等感官性状指标上, 污染物主要是悬浮在排水中的煤、岩微粒, 属以煤尘、岩粉为主的单纯性物理污染。根据对狼窝渠煤矿和神源煤矿进行水 质采样分析, 其色度均为5, 未超标;浊度分别为大于200和180, 均属严重 超标; 无臭但含有煤焦油气味, 水体中均混有煤粉、岩粉颗粒, 感官性状指标大 部分严重超标; 除Hg、As、Cr+ 6、Cn 等未超标外, 挥发酚类均超标; 一般化学 指标中, 部分煤矿排水化学耗氧量、硫酸盐、氟化物超标外, 大部分煤矿
12、化学耗 氧量严重超标, 主要为SO4 HCO3Ca Na 型和HCO3Na Mg 型水, 矿化 度在0 782 0 440g/ L 之间。矿产开发对水资源保护措施（1） 提高科技含量, 大力发展循环经济循环经济发展模式体现了生态化和可持续发展的要求, 是一条可持续发展道路。它在强调资源节约的前提下, 实行 资源- 生产( 减少污染) 消费 资源再生( 废弃物回收再利用) 的物质不断循环流动的过程, 是对传统工业化过程资源浪费和环境破坏的跨越。在当今世界面临发展经济的巨大压力之下, 是选择传统的粗放型、以资源和能源的巨大耗费提升区域经济总量的老路子, 还是选择新的科学发展理念、走可持续、跨越式的
13、发展道路, 不但是一个经济发展路径的问题, 也是一个伦理学意义的问题。只有提升科技含量, 大力发展循环经济, 人类才能持续发展,中华民族才能昌盛不衰。人与自然关系的张力不断加大并且濒临崩溃, 那么这种经济发展就没有意义。人与自然的和谐, 是人类一切关系赖以存在和发展的基础, 如果没有这个基础, 其他一切都会成为无源之水、无本之木。（2）加快“采矿保水”的法制建设进入 21 世纪以来, 随着我国经济快速发展,国家对矿产资源需求日益俱增, 矿产品价格持续高位徘徊, 相对利润空间较大, 吸引了大量社会资金投入到地质勘查和矿产开采行业。虽然我国在地表矿山环境保护方面出台一些政策, 矿山企业除交纳少量资
14、源税和矿产资源补偿费外, 几乎再无其他成本。大多数矿山企业为了获得高额利润, 野蛮开采资源, 对地下水造成较大破坏, 这种破坏在法律上又无依据, 应尽快建立“采矿保水“法律机制。具体措施建议如下: ( 1) 建立地下水补偿专项基金。建议国家征收因矿产开发造成地下水破坏费用, 该项经费专项支持地下水保护工作。( 2) 科学划分地下水破坏程度等级。地质矿产业主管部门应组织专家对企业采矿造成地下水破坏程度进行调查研究, 科学厘定因矿山开采造成地下水破坏对环境的影响程度, 建立国家级的矿山开采对地下水破坏等级序列标准。( 3) 建立地下水破坏评估机构, 对矿山企业采矿造成地下水破坏程度进行评估。根据破
15、坏程度, 作为矿山企业交纳地下水失衡补偿费的主要依据。加强矿山企业准入管理中华人民共和国矿产资源法第 55 条明确规定,地质矿产主管部门、地质工作单位和国有矿山企业, 应当按照积极支持、有偿互惠的原则, 向集体矿山企业和个体采矿提供地质资料和技术服务。但并未对采矿企业资格做出明确规定, 造成部分不具有采矿资格的中小企业和个体进入到采矿行业, 它们是地下水破坏最大源泉。据有关数据显示, 我国 90% 以上的污染来自中小企业。地质矿产部门应加强矿山企业准入管理, 对不具备资质矿山企业坚决予以关闭, 取缔破坏大、污染重、产量低小型矿山。强化地下水保护论证管理地质矿产主管部门应加强“采矿保水”论证管理
16、工作。矿山开采前, 企业必须征得省级地矿主管部门批复的“采矿保水“论证意见。亦就是说, 企业须对采矿时采取保水方案进行论证, 只有通过论证, 才能进行施工采矿。浅议矿山地下水的保护和利用浅议矿山地下水的保护和利用对保护和利用矿山地下水的讨论与建议立足于矿井水的保护和利用,在进行矿床勘探时,应详尽地查明矿区的水文地质条件、各种充水因素和水质;探索有无帷幕注浆堵水的必要性和可能性;探索何种充水因素和水质可供利用;查明矿床开采时各开采水平的涌水量;预测采矿生产对水质的污染程度,以及矿床疏干对地表水体的影响,圈定各开采时期地下水位降落漏斗的范围,为矿山地下水的利用准备足够的水文地质资料。在矿床开采设计阶段,必须对矿山地下水的保护、排出和利用进行统一规划设计。在设计排水系统时,必须考虑相应的供水系统,使“排”和“供”两个系统同时设计,同时建设。在设计的指导思想上,既要考虑矿山效益,又要考虑长期效益。此时,对矿床开采设计的某些原则和传统观念就要进行重新审查。在矿山设计与生产过程中,选择合理的井田范围、开采顺序、开采方法,可减少矿坑涌水量,甚至可在一
