礦區(qū)含水層破壞程度評(píng)價(jià)

摘 要：在環(huán)境保護(hù)與資源開發(fā)都日益緊急的情況下，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理分區(qū)設(shè)計(jì)有利于在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行資源開發(fā)。而礦山地質(zhì)環(huán)境這塊，含水層破壞程度的評(píng)價(jià)，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理分區(qū)起到至關(guān)重要的作用。文章在各種資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，同時(shí)對(duì)廣達(dá)礦礦山對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境的含水層破壞進(jìn)行了現(xiàn)狀評(píng)估。對(duì)廣達(dá)礦礦山地質(zhì)環(huán)境的治理分區(qū)具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：廣達(dá)礦；含水層；現(xiàn)狀評(píng)估

1 概述

隨著煤礦業(yè)的快速發(fā)展，在為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供重要物質(zhì)保障的同時(shí)，累積了大量的地質(zhì)環(huán)境問題。在長(zhǎng)期的煤礦資源開發(fā)利用過程中，以浪費(fèi)資源和破壞環(huán)境為代價(jià)，礦山生態(tài)破壞和環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重，成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素[1]。當(dāng)今人類面臨著嚴(yán)重的水資源問題，地下水作為一種重要的水資源，在世界上許多國(guó)家己經(jīng)成為了人民生產(chǎn)生活用水的主要來源，世界范圍內(nèi)約有1/3的人口使用地下水作為飲用水[2]。近年來煤礦開采對(duì)地下水造成嚴(yán)重影響，直接對(duì)人類造成危害，研究煤礦開采對(duì)含水層的破壞意義重大[3]。煤炭開采對(duì)淺表含水層的破壞主要形式有：以防治礦井水害為目的進(jìn)行的人為疏干排水；采動(dòng)形成的導(dǎo)水裂隙對(duì)上部含水層的自然疏干；由于采動(dòng)形成的地表沉陷和裂縫，對(duì)地下水原始徑流的破壞[4]。

2 研究區(qū)概況

平頂山市廣達(dá)煤業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱廣達(dá)公司）屬平頂山市衛(wèi)東區(qū)集體企業(yè)，位于平頂山市程平路以北，平頂山-郟縣公路以西，魏寨村西北約1500m處，南距平頂山至許昌公路約1.5公里，距北環(huán)路北200m，西與洛寶路相連，東距大烏路200m，有碎石公路通往礦區(qū)，交通便利。礦井井田位于平煤十礦井田范圍內(nèi)，廣達(dá)公司四周及深部均為平煤十礦井田范圍。該礦行政區(qū)劃屬河南省平頂山市衛(wèi)東區(qū)東高皇鄉(xiāng)管轄。原廣達(dá)煤礦為立井單水平下山開拓，開采水平標(biāo)高-36m，開采煤層為五2煤（丁5-6），主井、風(fēng)井井筒落底五2煤層底板5m處，技改后主采四1（戊11）煤層。

3 含水層破壞現(xiàn)狀分析

含水層破壞現(xiàn)狀分析主要基于現(xiàn)階段礦區(qū)井巷開拓?cái)?shù)據(jù)、本次地下水現(xiàn)狀調(diào)查、礦方提供的地下水觀測(cè)資料及基礎(chǔ)水文地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行。分析內(nèi)容主要有含水層結(jié)構(gòu)破壞、水位下降等方面。

3.1 垮落帶和導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算

覆巖移動(dòng)變形對(duì)含水層的影響主要受垮落帶、導(dǎo)水裂隙帶控制，根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中推薦的公式，垮落帶、導(dǎo)水裂隙帶及防水煤巖柱高度以下式計(jì)算：

垮落帶高度公式：

（1-1）

式中：Hm-垮落帶高度（m）；M-煤層的開采厚度（m）

導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算公式：

（1-2）

式中：HLi-導(dǎo)水裂隙帶高度（m）

廣達(dá)公司五2、四2煤回采已經(jīng)基本結(jié)束，現(xiàn)主采四1煤。五2煤平均厚度2.19m，計(jì)算其垮落帶高度和導(dǎo)水裂隙帶高度分別為9.68m和36.43m；四2煤平均厚度4.78m，計(jì)算其垮落帶高度和導(dǎo)水裂隙帶高度分別為13.73m和44.39m；四1煤平均厚度1.40m，計(jì)算其垮落帶高度和導(dǎo)水裂隙帶高度分別為7.67m和29.57m。

3.2 含水層結(jié)構(gòu)破壞分析

由地層和煤層資料可知，五2煤位于二疊系上統(tǒng)下石盒子組上部，直接頂為砂巖裂隙含水層，因此五2煤開采會(huì)造成頂板含水層結(jié)構(gòu)破壞；四2煤位于二疊系上統(tǒng)下石盒子組中部，距離頂板最近的砂巖裂隙含水層平均17m，因此四2煤開采不會(huì)造成頂板含水層結(jié)構(gòu)破壞；四1煤位于二疊系上統(tǒng)下石盒子組中部，直接頂為砂巖裂隙含水層，因此四1煤開采會(huì)造成頂板含水層結(jié)構(gòu)破壞。

3.3 水位動(dòng)態(tài)分析

廣達(dá)公司批準(zhǔn)開采五2、四1和四2煤層，現(xiàn)階段主采四1煤層，通過本次調(diào)查，礦區(qū)及周圍地表水體未見漏失，主要供水含水層（淺層地下水）水位下降幅度不明顯前述計(jì)算表明，五2、四2和四1煤層開采后，形成導(dǎo)水裂隙帶高度分別為36.43m、44.39m和29.57m，遠(yuǎn)大于煤層至最近含水層段的距離（0m、17m和0m）。由于五2、四2和四1煤層頂板砂巖含水層富水性較弱，加之廣達(dá)公司和相鄰的十礦、十二礦、一礦、二礦開采排水，煤層頂板砂巖含水巖組目前已經(jīng)干枯無水。

3.4 礦山開采對(duì)含水層影響綜述

現(xiàn)狀條件下，礦山開采造成五2和四1煤層頂板砂巖含水層結(jié)構(gòu)破壞，并在四1、四2煤和五2煤頂板砂巖含水層中形成導(dǎo)水裂隙帶，但由于廣達(dá)公司及附近相鄰的十礦、十二礦、一礦和二礦的開采排水活動(dòng)，致使煤層頂板砂巖含水層呈疏干狀態(tài)，范圍波及整個(gè)廣達(dá)公司礦區(qū)，面積為1.3478km2。因五2、四2和四1煤頂板砂巖含水層富水性差，致使其不具有供水意義，不是當(dāng)?shù)刂饕┧畬樱V區(qū)村莊居民主要活飲用水取自礦區(qū)附近水井，由管道送入，供水距800m，礦山開采對(duì)區(qū)內(nèi)居民生活用水影響不明顯。廣達(dá)公司礦井正常涌水量為120m3/d，預(yù)測(cè)最大涌水量為240m3/d，均小于3000m3/d。礦區(qū)東部有一條季節(jié)性河流月臺(tái)河，經(jīng)調(diào)查確認(rèn)開采活動(dòng)并未造成地表水體流失。

綜合認(rèn)為，對(duì)照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)及壓煤開采規(guī)范》附錄E，現(xiàn)狀評(píng)估礦山開采活動(dòng)對(duì)地下含水層影響程度較嚴(yán)重。

參考文獻(xiàn)

[1]武強(qiáng)，劉伏昌，李鐸.礦山環(huán)境研究理論與實(shí)踐[M].北京：地質(zhì)出版社，2005.

[2]United Nations Environment Program（UNEP）[M]. Earth scan. UK，1999.

[3]張凱，王少龍，郭鑫，等.某煤礦開采中含水層的破壞及其防治措施[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2012，1：64-67.

[4]李衛(wèi)東，李智勇.漳村煤礦開采對(duì)淺表含水層影響研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，12：112-115+119.

作者簡(jiǎn)介：王京（1991-），男，碩士，成都理工大學(xué)。