礦井水害防治與地下水保護(hù)利用關(guān)系研究

段繼平 晉城市煤礦安全生產(chǎn)管理中心 048000

礦井水害防治與地下水保護(hù)利用關(guān)系研究

段繼平 晉城市煤礦安全生產(chǎn)管理中心 048000

礦井水害防治和地下水利用與保護(hù)是煤礦水文地質(zhì)學(xué)研究的兩個(gè)基本任務(wù)。二者雖然研究的對(duì)象相同（均為地下水），研究方法相近（均水文地質(zhì)學(xué)的基本方法），但因研究目的不同（一為防治水，一為供水或利用水），對(duì)被研究對(duì)象形成的認(rèn)識(shí)和看法則明顯相左(同一對(duì)象，待遇迥異；是害是利，莫衷一是),形成了“開(kāi)礦怕水，供水盼水”的矛盾局面。這一現(xiàn)象的背后，其實(shí)體現(xiàn)的是現(xiàn)實(shí)利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的博弈問(wèn)題……煤礦水害防治把礦井涌水作為有害因素來(lái)對(duì)待；地下水利用，主要是從供水角度而言，它把地下水作為一種資源來(lái)保護(hù)；客觀而言，地下水的形成只不過(guò)是自然界水循環(huán)過(guò)程中的一個(gè)環(huán)節(jié)，僅此而已。

水害防治；地下水保護(hù)；關(guān)系

在人們的習(xí)慣性思維中，一提到“礦井水害”，往往給人的聯(lián)想是“礦難”。因?yàn)榈V井突水來(lái)勢(shì)迅猛，一旦發(fā)生煤礦水災(zāi)事故，輕者人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失；重者，在一些水文條件復(fù)雜的礦井，甚至是滅頂之災(zāi)。相對(duì)水害防治而言，礦井水利用則相對(duì)簡(jiǎn)單，很少提及，甚至被忽略；而實(shí)際上煤礦開(kāi)采對(duì)地下水資源的破壞、污染和浪費(fèi)是相當(dāng)嚴(yán)重的。特別是在我國(guó)一些干旱缺水地區(qū)，煤礦開(kāi)采造成的缺水，嚴(yán)重的已影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活，甚至是煤礦生產(chǎn)。因此，在煤礦勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)、開(kāi)采及閉坑之后的各個(gè)階段，必須辯證認(rèn)識(shí)礦井水現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)中的利弊，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，在確保煤礦安全生產(chǎn)的前提下，充分保護(hù)、合理利用礦井水資源，減少煤礦開(kāi)采對(duì)環(huán)境和地下水資源的影響和破壞。

一、煤礦水害防治與地下水保護(hù)利用的前提是“認(rèn)識(shí)水”

“認(rèn)識(shí)水”就是不能只把地下水看作是引發(fā)礦井水災(zāi)的有害因素，更要把地下水的形成作為自然界水循環(huán)過(guò)程中的一個(gè)環(huán)節(jié)加以研究，要把地下水作為資源來(lái)加以開(kāi)發(fā)利用。無(wú)論地表水或地下水，都是自然界水循環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，均以大氣降水為其補(bǔ)充水源，降水是一個(gè)地區(qū)地下水補(bǔ)給的最主要來(lái)源。一個(gè)地區(qū)水資源的豐富程度主要取決于降水量的多寡。由于降水在時(shí)間上分配得不均勻，在總徑流量中占主要地位的地表徑流由于循環(huán)速度快，利用率受到限制；而地下水徑流比較滯緩，分布也較廣泛，無(wú)論在時(shí)間上和空間上均可起到一定調(diào)節(jié)作用，從而地下水資源在整個(gè)水資源中的價(jià)值和地位更為重要和突出。一個(gè)地區(qū)可長(zhǎng)期供給利用的水量是該地區(qū)經(jīng)常參與水循環(huán)的那部分水量，當(dāng)用水量超過(guò)參與水循環(huán)的總水量時(shí)，就不得不提取多年積存的地下水；使用掉的這部分地下水量是難于短期恢復(fù)補(bǔ)充的，從實(shí)際利用的角度而言，有時(shí)甚至是無(wú)法恢復(fù)的。

“認(rèn)識(shí)水”還應(yīng)了解地下水資源具有的系統(tǒng)性、可恢復(fù)性、可寶貴性和復(fù)雜性四個(gè)特征。

地下水按含水巖體空隙類型的不同，分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三類。盡管形成空隙的地質(zhì)因素各不相同，空隙的形式各異，空隙連通的方式和程度差異更大，無(wú)論哪一種形式的空隙，必然在一定程度和一定范圍內(nèi)相互連通；在互相連通的通道中，作為流體，水可以從勢(shì)能大的地方向勢(shì)能小的地方運(yùn)動(dòng)，巖體內(nèi)相互連通的空隙就形成一個(gè)系統(tǒng)。凡是能提供相當(dāng)水量而作為供水水源的地下水，一般都是補(bǔ)給較為豐富的地下水含水系統(tǒng)。這就是地下水資源的系統(tǒng)性。

地下水資源的可恢復(fù)性認(rèn)為，只要有補(bǔ)給來(lái)源，地下水系統(tǒng)都或多或少地可以恢復(fù)其水量，恢復(fù)的程度主要取決于補(bǔ)給期間，系統(tǒng)中容納水的空間的大小和系統(tǒng)與外界之間的通道的大小和多少。

地下水的可寶貴性體現(xiàn)在三方面。首先，地下水是自然界最好的飲用水。無(wú)論從化學(xué)成分，還是從潔凈程度上，地下水都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于地表水。其次，地下水分布廣泛，供水條件趨于均衡，供水能力相對(duì)穩(wěn)定。第三，地下水具有時(shí)間上的調(diào)節(jié)作用。不但可作為非降水季節(jié)的水源，而且是構(gòu)成地表水流枯水流量的主要成分。

地下水資源的復(fù)雜性體現(xiàn)在兩方面，一方面，地下水資源形成過(guò)程無(wú)法從地面直接觀察，另一方面是地下水資源的勘查工作本身具有的復(fù)雜性。

二、煤礦水害防治與地下水保護(hù)利用的關(guān)鍵是“摸清水”

“摸清水”就是查明礦區(qū)內(nèi)地下水的分布形成規(guī)律，查明地下水的賦存狀態(tài)、水量及其導(dǎo)通性，充分理解水文地質(zhì)過(guò)程的機(jī)制，正確劃分礦井水文地質(zhì)類型，正確評(píng)價(jià)和定量預(yù)計(jì)各個(gè)階段的礦井涌水量和來(lái)源，有效避免突水事故的發(fā)生，定量預(yù)測(cè)煤礦開(kāi)采活動(dòng)干預(yù)下的水文地質(zhì)過(guò)程的發(fā)展，提出合理有效的興利除害措施。

（一）“摸清水”可以減少或避免水災(zāi)事故的發(fā)生。從煤礦防治水的角度來(lái)看，凡影響、威脅礦井安全生產(chǎn)、使礦井局部或全部被淹沒(méi)并造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的礦井涌水事故都稱為礦井水災(zāi)。煤礦水災(zāi)事故發(fā)生有三個(gè)必要條件：(1)水源。包括地表積水、洪水、松散層水、巖溶裂隙水、砂巖裂隙水、采空區(qū)水、灌注漿水、運(yùn)煤水、生產(chǎn)用水等。造成重大或特別重大事故的水源往往是巖溶裂隙水和采空區(qū)水。(2)導(dǎo)水通道。它包括自然通道和人工通道兩類。自然通道主要有斷層、裂隙、陷落柱等，人工通道有鉆孔、開(kāi)挖面、井口、生產(chǎn)用水管路等。(3)釋放水空間。釋放水空間是人們根據(jù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需要開(kāi)挖出來(lái)的一個(gè)空間，包括井筒、巷道、硐室、工作面及采空區(qū)等。

礦井防水是利用各種工程措施，防止礦井大量涌水，特別是防止發(fā)生災(zāi)害性突水事故。其主要措施有：減少滲入礦井的水源；把有威脅的地下水疏干或降壓；阻隔水進(jìn)入井巷；利用地質(zhì)、水文地質(zhì)條件減少或防止發(fā)生突水。具體地，減少滲入礦井的水源的措施分為地面防水和井下防水兩種。地面防水，即在地面構(gòu)筑防、排水和隔水防滲工程，用以限制大氣降水、地表水和淺層地下水補(bǔ)給深部礦井水的措施。常用的方法有：填堵通道、挖溝排（截）洪、處理河道、排除積水等。井下防水措施有留高防水礦（巖）柱、修筑防水閘門(mén)和防水墻。阻隔水進(jìn)入井巷的技術(shù)措施主要是堵水和截流，即堵截地下水流入井巷的通道，以減少礦井排水量或使被淹礦井恢復(fù)生產(chǎn)。具體方法是把配好的漿液壓入需封堵空間（含水層、溶洞、突水點(diǎn)、斷裂等）內(nèi)，擴(kuò)散至某一距離，固結(jié)后形成地下“堤壩”，達(dá)到切斷補(bǔ)給源、增大巖石強(qiáng)度和加強(qiáng)圍巖隔水能力等目的?？煞譃榫植啃远滤腿珔^(qū)域性截流。

為了防止突水，煤礦開(kāi)拓采掘過(guò)程中還要求依據(jù)水文地質(zhì)條件不斷地進(jìn)行探水工作。井下探（放）水系指采掘中，用超前鉆孔查明周?chē)w、含水層和含水構(gòu)造等的具體位置、產(chǎn)狀和水量。如探知探水對(duì)象水量較小或以貯存量為主，則可用一定數(shù)量的鉆孔將水放出以降低水壓，減少突水危險(xiǎn)，這就是放水。如水量很大，需用綜合措施進(jìn)行處理。目前要求礦井遵循“物探先行、鉆探驗(yàn)證、化探跟進(jìn)”的綜合探測(cè)程序進(jìn)行探（放）水，如配合使用得好則可達(dá)到安全生產(chǎn)的目的

（二）“摸清水”，才能利用水。從供水的角度看，“摸清水”就是找到水。能夠造成長(zhǎng)期大量礦井涌水的地下水，必定與較大的含水系統(tǒng)有關(guān)。這類含水系統(tǒng)，只要水質(zhì)適宜，就是良好的供水水源。

三、采礦與地下水破壞的矛盾不可避免

采礦以取得礦產(chǎn)為目標(biāo)，供水以取得水量為目標(biāo)。水、煤共生，采礦必然影響地下水。礦井在建設(shè)和生產(chǎn)期間，通常都將巷道、采場(chǎng)涌出的水，匯集到下部巷道的水倉(cāng)中，然后排出地表。由于排出的水已受到污染，不僅不宜于飲用，且嚴(yán)重地污染環(huán)境，危害農(nóng)作物和破壞生態(tài)平衡。礦床疏干，是在開(kāi)采頂?shù)装鍨楹畬踊蚴歉羲畬拥黄鸶羲饔玫牡V床，所采取的消除突水威脅的最重要的防治水措施。按照疏干與礦床開(kāi)采時(shí)間上的關(guān)系，可分為預(yù)先（超前）疏干和并行（開(kāi)采）疏干。預(yù)先疏干是在掘進(jìn)井巷前進(jìn)行的，經(jīng)排水將地下水位（水壓）全部或部分降低之后才開(kāi)始掘進(jìn)井巷；并行疏干則是排水與采掘工作同時(shí)進(jìn)行。國(guó)內(nèi)外相當(dāng)數(shù)量的礦區(qū)是先用預(yù)先疏干，開(kāi)掘井巷后則轉(zhuǎn)為并行疏干。為確保采礦安全，大力進(jìn)行礦坑排水的結(jié)果，在相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)疏干了地下水，造成缺水。在我國(guó)北方半干旱地區(qū)，尤其是可溶巖層發(fā)育地區(qū)，這一矛盾更為突出。

四、解決采礦與供水之間矛盾的建議

首先，要轉(zhuǎn)變觀念，樹(shù)立地下水也是資源的理念，提倡采礦與供水并重。就是要把地下水的形成作為自然界水循環(huán)過(guò)程中的一個(gè)環(huán)節(jié)加以研究，把地下水資源提升到和礦產(chǎn)資源一樣的高度來(lái)開(kāi)發(fā)利用保護(hù)和防治，不能單純認(rèn)為礦井水是采礦過(guò)程中的有害因素，更多的是要把礦井水作為一種資源，來(lái)加以珍惜、重視和保護(hù)。其次，礦產(chǎn)資源應(yīng)與地下水資源聯(lián)合設(shè)計(jì)、共同開(kāi)發(fā)。對(duì)于礦層頂?shù)装搴畬铀烤薮?、水質(zhì)好又無(wú)隔水層的礦床可以暫緩開(kāi)采，待具備安全條件和保護(hù)地下水資源條件成熟之后再開(kāi)采礦產(chǎn)資源，或者先開(kāi)發(fā)地下水資源然后開(kāi)采礦產(chǎn)資源，亦或二者聯(lián)合設(shè)計(jì)、共同開(kāi)發(fā)；第三、應(yīng)大力減少采礦（煤）對(duì)地下水資源的影響和破壞。盡量不采用疏干方式采礦；在條件適當(dāng)時(shí)可采取堵截、供水與排水結(jié)合的措施，切斷地下水的側(cè)向補(bǔ)給，既取得顯著的疏干效果，也起到保護(hù)附近水源的良好效果；若非采用疏干排水，也要把排出的水進(jìn)行綜合利用，以解決供水與排水的矛盾。第四，綜合利用礦井水。對(duì)于排出地表的礦井水應(yīng)進(jìn)行沉淀和凈化處理，重復(fù)利用。根據(jù)凈化后的水質(zhì)，區(qū)別對(duì)待，宜用盡用，可用作礦井生產(chǎn)、洗選用水、井下除塵、礦區(qū)綠化、農(nóng)田灌溉、建筑用水。第五、對(duì)礦井排放實(shí)行許可管理。這也是當(dāng)務(wù)之急，目標(biāo)是要把礦井廢水的污染程度控制到最小和不破壞生態(tài)平衡作為首要目標(biāo)加以控制。對(duì)于礦井水處理達(dá)標(biāo)排放者發(fā)放許可證，準(zhǔn)許排放；對(duì)于礦井水難于處理或處理后仍不達(dá)標(biāo)者可停止其采礦資格。第六、在有條件的已關(guān)閉的礦區(qū)，可以涵養(yǎng)水源，逐步恢復(fù)地下水。

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作者：段繼平，男，漢族，（1969--），工程師，經(jīng)濟(jì)師，注冊(cè)安全工程師，工程碩士，現(xiàn)在晉城市煤礦安全生產(chǎn)管理中心工作。