陜北侏羅紀煤田地下水保護與開采的分析

摘 要：本篇文章主要是對陜北侏羅紀煤田地下水的保護以及開采進行詳細地研究分析，闡述了煤炭開采對地下水的影響以及地下水保護與開采利用的對策，希望可以為有關人員提供一些參考及其幫助。

關鍵詞：煤田；地下水；保護與開采

1 概述

該煤田位于鄂爾多斯盆地的東南部，在現(xiàn)在已經(jīng)探明的煤炭資源儲量當中，該區(qū)內的侏羅紀煤田是我們國家最大的煤田之一，陜北侏羅紀煤田的儲量大約占我國煤總量的百分之十四。這個地區(qū)更以優(yōu)越的開采技術條件、簡單的地質構造、優(yōu)良的煤質、豐富的儲量非常受到人們的關注。按照國家的規(guī)劃，21世紀這里會是煤炭工業(yè)首選的西移基地，將對國民經(jīng)濟有著很重要的意義?？紤]到環(huán)境保護的問題，限制了這個地方的地下水開采，已經(jīng)禁止工廠使用地下水資源。然而，開采這個地方的煤炭，這個地方的地下水嚴重地影響了礦工的生命安全，在采煤之前，必須把煤礦上面的水資源排除干凈。這一點與保護地下水政策正好相反，并且面臨著水資源的嚴重浪費。所以我們要研究措施，找到兩全其美的辦法，既不破壞水資源又能開采煤炭，從而帶來經(jīng)濟效益。

2 煤炭開采對地下水的影響

一般情況下，隔水層存在于上覆的松散巖類含水層與煤系地層的含水層之間，這兩個水層之間并沒有什么關系。但是當開采煤礦時，地面下就會形成很多的巷道和巷井，它們縱橫交錯著成為“冒裂帶”，外層地面也會出現(xiàn)裂隙或者塌陷區(qū)，這樣含水層結構也會跟著發(fā)生變化。松散層潛水就是因為水平排泄或者徑流轉變成以垂向的滲漏為主。

2.1 采煤對地下水的影響 由于本地區(qū)的地質條件和煤層特征，在開采煤炭時會產(chǎn)生冒落帶或者裂縫帶，然后會發(fā)展引發(fā)到第四系的薩拉烏蘇組含水層底部，影響地表，疏干到第四系的地下水。如果開采就可能導致大幅度降低地下水位，就需要外圍的緩沖，采取措施，達到既保水又采煤的完美結果。榆神礦區(qū)的西部區(qū)將是安全的開采區(qū)，采煤的同時不會損壞地下水層。

最早的采煤礦井是大柳塔煤礦，它的開采就會影響到地下水。這個礦井內有一條完整的河泉，煤層是藏在泉域的下部，煤層的厚度約為6～7m，深度為80～90m，可以開采的厚度是4m。以當時的科技，想要開采它又不會觸到水資源是很艱難的，如果沒有好的措施不但會影響開采的數(shù)量和質量，還會威脅到煤礦工人的生命安全。從1995年7月開始開采，一年后開采結束。那時在開采前對整個地下水位作了大量的研究，制定并采取了很多措施，利用了疏降水鉆孔的方法保護了地下水層，完成了煤炭開采工作。

2.2 影響程度研究 本次工作在充分研究榆神礦區(qū)薩拉烏蘇組含水層水文地質特征、底部隔水層厚度、分布穩(wěn)定性及隔水性能、煤層上覆基巖及基巖風化帶的工程地質特征、煤層賦存特征的基礎上，想要更好地保護水資源不受到任何破壞，同時還能最大限度的開采更多的煤礦資源，從這種角度上看，陜北地區(qū)的煤炭開采及其對地下水的影響程度可以劃分為3個區(qū)，即采煤保水區(qū)（Ⅰ）、采煤失水區(qū)（Ⅱ）、采煤無水區(qū)（Ⅲ），分區(qū)情況如圖1所示。

圖1 保水采煤區(qū)

采煤保水區(qū)（Ⅰ）：該類型區(qū)主要由沙層-土層-風化帶-基巖組合而成，沙層為主要含水層，一般厚度20～40m，其下為隔水層（土層、基巖風化帶），一般厚度60～80m，分布連續(xù)、厚度大，而且上覆基巖厚度普遍大于100m。因此，保水條件良好。該類型區(qū)主要分布在2-2煤燒變巖以西地區(qū)。

采煤失水區(qū)（Ⅱ）：第一種，薩拉烏蘇組含水層零星分布，地下水資源貧乏，并且煤層上覆基巖厚度薄，隔水層分布不連續(xù)，如果留設防水煤柱，必然使大量煤層不能開采。因此，沒有必要舍棄大量煤炭而保護少量地下水。

無水采煤區(qū)（Ⅲ）：煤層覆巖結構類型為土層-基巖或基巖直接出露的類型，無薩拉烏蘇組含水層分布，采煤時不受含水層影響，主要分布在研究區(qū)外的禿尾河以東、神北礦區(qū)擰條塔井田等地區(qū)。

3 陜北侏羅紀煤田地下水保護與開采利用對策

3.1 礦區(qū)地下水保護對策

3.1.1 隨著對地下水資源不斷地增加，影響也變得越來越大，為此可以在影響強烈的地區(qū)建立一些煤水共采區(qū)，還可以建設水源地，可以大力地開采地下水資源，然而，增大開采水資源的同時，還可以對生態(tài)植被進行一系列的補償，制定一些有效的修復方案，可以利用開采出來的地下水以及補償?shù)馁M用對植被進行合理的修復，并且可以利用一系列的人工干預措施對生態(tài)植被進行保護，這樣就可以很好地避免生態(tài)環(huán)境發(fā)生急劇地惡化。

3.1.2 在水資源需求量非常小的階段里，可以先釆對地下水影響比較小的，并且植被和地下水沒有什么關系的煤礦資源，對于地下水對侏羅紀煤田資源影響非常大的地區(qū)，應該限制開采，而對于影響非常大的地區(qū)應該實施煤與水共采方案，并且在影響非常大的地方區(qū)建設一些水源地，這樣就可以很好的對植被生態(tài)進行補償以及修復。

3.2 礦區(qū)地下水保護性開采利用方案

3.2.1 保護性開采利用的目標。煤礦的地下水保護性的開采利用主要的目標就是應該建立既有城鎮(zhèn)及工業(yè)區(qū)集中供水，還可以保障采煤安全的綜合性的水源工程。

3.2.2 開采模式。結合陜北侏羅紀的水文地質資料，煤田的地下水開采應該適當?shù)剡M行運用超量的疏干以及適量截流相互結合的開采模式。因為疏干開采地下水，可以形成以采煤工作面為重點的地下水位降落的漏斗，并且在一定的范圍里可以適當?shù)貙Φ叵滤倪\動特征以及天然流場進行改變。其中指導思想就是在直接影響的地區(qū)按照采煤安全的要求疏干進而抽取煤田地下水，而在間接影響的地區(qū)通過截流的方式對開采井田的側向流入量進行適當?shù)臏p少。所以，間接影響的地區(qū)應該從動態(tài)的角度進行考慮，可以把直接影響的地區(qū)當中的近幾年采煤影響不到的地區(qū)也分到間接影響區(qū)域里面。

這個工程可以設計為由很多個水源地組成，并且以侏羅紀煤田地下水系統(tǒng)為單元進行適當?shù)匾?guī)劃建設，這樣就可以很好地對每個井田一一實施部署進行避免。結合我國“五年”的每一類規(guī)劃以及采煤的進度，水源地的服務年限不得小于二十年。而水源地的開采井布置以及集中取水的地區(qū)應該設置一系列的設施，這樣就可以避免煤礦發(fā)生塌陷事故，確保了采煤系統(tǒng)的安全性，而開采井應該設計一個大口徑管井。對于疏干開采必須設置在直接影響的地區(qū)，而開采井必須保持集中，一定要恰當?shù)剡h離煤炭開采的地區(qū)，開采井之間的距離以及數(shù)量必須結合采煤的進度以及地下水富水性的強弱等一系列的因素進行確定。對于截流開采井，必須垂直于地下的水流向，要適當合理地進行開采，一定要控制在勘查評價的可采的范圍里。在開采的過程當中，截流開采必須隨著采煤推進向著疏干開采進行轉化，開采量也必須隨著數(shù)量的增多而加大。

3.3 制定區(qū)域地下水資源開發(fā)一煤炭開采規(guī)劃。為了減少資源浪費，保護水資源與生態(tài)環(huán)境，我們需要建立區(qū)域性地下水資源以及煤炭資源管理的機構，必須結合陜北侏羅紀煤田地區(qū)的環(huán)境條件、地下水資源以及煤炭資源的賦存情況等一系列的因素進行合理地規(guī)劃，一定要考慮到每個礦區(qū)不同的水文地質條件，適當?shù)匕殃儽辟_紀煤田資源開采以及地下水資源的開發(fā)恰當?shù)亟Y合起來?，F(xiàn)在煤礦的采煤規(guī)劃，對地質條件、地下水資源考慮的太少，對地下的含煤情況考慮的太多。因此，必須結合陜北侏羅紀煤田的環(huán)境地質條件、工程地質以及水文地質條件，選擇科學的方法，制定出來合理的開發(fā)規(guī)劃，這就是陜北侏羅紀煤田開發(fā)的必經(jīng)之路。

風沙灘地區(qū)河流是全排型河流，為了可以實現(xiàn)地下水資源合理利用，并與生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展，采取下面對策措施： ①必須以流域為單元進行合理的開發(fā)；②應該因地制宜，制定合理的地下水開發(fā)模式；③必須建立健全合理水資源管理體系，強化水資源管理工作。

4 結束語

綜上所述，該地區(qū)的地下水開采過程當中，涉及了很多的復雜問題，結合陜北侏羅紀煤田的水文地質條件以及一些政策，更好地利用煤田地下水，解決水資源的短缺，滿足該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的水資源需求，無疑是有效保護環(huán)境以及陜北地區(qū)水資源的最佳選擇，對陜北侏羅紀煤田地下水保護以及開采進行分析顯得十分必要和緊迫。

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作者簡介：李建文，1965年4月生，漢族，中共黨員，陜西銅川人，本科，現(xiàn)今在陜西煤監(jiān)局榆林分局先后任書記、局長，期間于2011年9月至2014年7月在中央黨校在職經(jīng)濟管理研究生班學習。