大型煤炭基地地下水“雙控”研究
——以侏羅紀(jì)煤田陜西部分為例

孫勝祥，王力堅

（1.陜西省地下水管理監(jiān)測局，710003，西安；2.陜西省水利水電工程咨詢中心，710004，西安）

一、大型煤炭基地地下水“雙控”研究背景

為緩解能源供需緊張矛盾、增加煤炭供給，2003年年初國家規(guī)劃了神東、陜北等14個大型煤炭基地，形成了若干個億噸級煤炭骨干企業(yè)。神東基地包括神東、萬利、準(zhǔn)格爾、包頭、烏海和府谷6個礦區(qū)，陜北基地確定了榆神、榆橫2個礦區(qū)。2個基地中只有府谷礦區(qū)屬石炭—二疊紀(jì)煤田，其余均為侏羅紀(jì)煤田。侏羅紀(jì)煤田為我國煤炭資源富集程度高、煤質(zhì)好、埋藏淺、開發(fā)前景廣闊的大煤田。

神東（陜西部分）、陜北2個大型煤炭基地位于陜西省榆林市北部，其中神東（陜西部分）基地位于神木縣和府谷縣，陜北基地涉及靖邊、橫山、榆陽、神木4區(qū)縣（靖邊境內(nèi)煤炭尚未開采）。兩基地礦區(qū)面積約1萬km2，煤炭預(yù)測資源量 2 720億 t，探明儲量1 376.6億t。兩基地從21世紀(jì)初開始，開發(fā)速度不斷加快，規(guī)模迅速擴大，目前煤炭開采量維持在年產(chǎn)3.6 億 t。

煤炭資源的開采為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供了極大的支撐，與油、氣、鹽等資源一起催生了“國家級能源重化工基地”建設(shè)。陜北雖富煤、油、氣、鹽等礦產(chǎn)，但卻是水資源較匱乏之地，榆林市人均水資源量889 m3，是全國人均占有量的42%。兩基地大部分區(qū)域處在風(fēng)沙灘地區(qū)，干旱少雨是該區(qū)域最大氣候特點之一，煤、油、氣、鹽等資源的大量開采對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成一定影響。侏羅紀(jì)煤田埋藏較淺，在神東礦區(qū)不足40 m，最深的榆橫礦區(qū)，在靖邊紅墩界處也僅580 m。目前，開采的2-2煤層因埋藏淺，其開采對地下水?dāng)_動較大。兩基地多處已出現(xiàn)大范圍地下水水位下降區(qū)。在大型煤炭基地如何貫徹落實最嚴(yán)格水資源管理制度，實現(xiàn)地下水用水總量控制和地下水水位控制，使煤炭開采對地下水資源和生態(tài)環(huán)境人為擾動最小化，這是亟須研究的問題。為此，選取神東、陜北兩大基地侏羅紀(jì)煤田陜西部分作為研究對象，尋找在生態(tài)上合理、經(jīng)濟上可行、社會可接受的地下水“雙控”管理方法，服務(wù)于當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)和管理。

二、大型煤炭基地地下水資源管理狀況

1.地下水資源管理制度建設(shè)

在2012年 《國務(wù)院關(guān)于實行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》印發(fā)后，榆林市相繼制訂、完善了多項水資源管理制度，與地下水資源直接相關(guān)的有《榆林市人民政府關(guān)于印發(fā)榆林市地下水資源保護管理辦法的通知》（簡稱《管理辦法》）、《榆林市人民政府關(guān)于實行最嚴(yán)格水資源管理制度的實施意見》（簡稱《實施意見》）。

《管理辦法》第十六條要求：“煤礦、油氣等大量開采和排泄地下水資源的單位，要同步有地下水資源保護方案和措施?！钡谑艞l要求：“興建地下工程設(shè)施或者進行地下勘探、采礦、采油氣等活動擾動地下水的公民、法人和其他組織，必須按照‘誰開發(fā)、誰保護’的原則，對開發(fā)活動涉及的區(qū)域進行地下水監(jiān)測，依據(jù)地下水監(jiān)測等資料成果，制定保護地下水資源的方案?！?/p>

《實施意見》要求：“建立開發(fā)企業(yè)自行保護地下水資源的自律機制，礦產(chǎn)（包括石油和天然氣）開采和地下工程建設(shè)前，應(yīng)充分論證對地下水的影響，制訂保護方案，同步規(guī)劃建設(shè)監(jiān)測和保護設(shè)施，并與主體工程同步驗收投入使用。”

另外，2016年 4月 1日施行的《陜西省地下水條例》第二十七條規(guī)定：“開采礦藏或者建設(shè)地下工程必須疏干排水的，采礦單位或者建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)向縣級以上水行政主管部門報送疏干排水方案，并按照批準(zhǔn)的疏干排水方案進行疏干、回收利用或者排放，不得擅自擴大疏干區(qū)域和變更排放地點”“因疏干排水導(dǎo)致地下水水位下降、水源枯竭或者地面塌陷的，采礦單位或者建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)及時采取工程技術(shù)措施，予以補救；給他人生活和生產(chǎn)造成損失的，依法給予補償?！?/p>

這些辦法、意見、條例，明確了煤炭基地地下水管理各方職責(zé)，給基地地下水管理提供了支撐和依據(jù)。

2.基地地下水管理現(xiàn)狀

（1）地下水水位持續(xù)下降

神東、陜北兩基地地下水水位總體特征：2000年以前，區(qū)域地下水無人為擾動，水位隨氣候干旱、雨澇而變化；2001—2006年煤炭開采緩慢上升期地下水出現(xiàn)了變化，例如位于橫山區(qū)的301號井，該井位所在的榆陽煤礦，6年間地下水水位下降0.95 m；2007—2015年礦區(qū)各煤礦開采量大幅度提高，多處地下水水位大幅度下降，301號井7年間下降了7.66 m。

露天煤礦煤炭開采對地下水的影響更直接。位于神木縣西灣露天煤礦附近的監(jiān)測井，從2007年到2015年，地下水水位下降了14.7 m。而此段時間西灣露天煤礦在剝離上覆地層以及高強度開采，地下水水位變化與其同步進行。

（2）采煤對地下水水位影響明顯

由2000年以前兩基地的地下水水位埋深等值線圖對比看，圖形大致相同，即區(qū)內(nèi)地下水水位埋深基本不變，榆橫礦區(qū)北區(qū)地下水水位埋深基本小于3 m，榆神礦區(qū)和神東礦區(qū)地下水埋深主要在3～6 m之間。煤炭沒有開采，水位沒有波動。

2000年兩基地開始采煤活動后，到2006年年底，地下水水位開始波動，榆橫北區(qū)地下水水位埋深雖然仍以3 m為主，但地表原有的海子面積明顯縮小，地下水水位0～3 m埋深區(qū)域面積也明顯減少；榆神礦區(qū)地下水水位埋深已下降到6～15 m區(qū)間內(nèi)；神東礦區(qū)地下水水位下降較小，埋深主要在3～9 m之間。可見煤炭開采對地下水水位影響很明顯。

2007—2015年間，榆神礦區(qū)地下水水位繼續(xù)下降，埋深主要在9～15 m之間；神東礦區(qū)地下水水位下降較明顯，埋深已到15 m以下。榆橫北區(qū)地下水水位先降后升，2012年下降到低點，從2013年開始緩慢上升，埋深0～3 m的區(qū)域有所增加。這主要是因為礦區(qū)內(nèi)的榆陽煤礦于2013年年末關(guān)閉，榆橫北區(qū)其他煤礦尚未生產(chǎn)。說明煤炭開采與地下水水位變化關(guān)聯(lián)密切。

（3）礦坑涌水量疏于管理

根據(jù)對兩基地正常開采煤礦的礦坑涌水量調(diào)查，以榆陽區(qū)為例，目前達(dá)產(chǎn)煤礦34座，年礦坑涌水量8 351萬m3，其中煤礦自用2 103萬m3，外排4 852萬m3，已建成配套用水項目利用水量1 396萬m3。涌水量超過了榆陽區(qū)當(dāng)年年報地下水開采量。按各煤礦噸煤平均排水量，粗估兩基地年煤礦開采礦坑涌水量約1.74億m3，相當(dāng)于榆林市全年淺層地下水的開采量，是榆陽、橫山、神木3區(qū)縣年地下水利用量的總和。該部分涌水目前仍有大部分經(jīng)簡單處理后直接外排，沒有得到很好利用。

目前煤炭行業(yè)主管部門對礦坑涌水的關(guān)注點多集中在是否對礦井構(gòu)成安全隱患，水行政主管部門的關(guān)注點多集中在涌水是否被優(yōu)先利用，尚未將礦坑涌水管理納入日常工作。

（4）日常監(jiān)管較弱

按照最嚴(yán)格水資源管理制度的要求，市級政府對各區(qū)縣下達(dá)了水資源管理控制目標(biāo)，同時按考核細(xì)則和實施辦法每年進行考核，但礦區(qū)地下水水位每年下降1 m，且連年下降的區(qū)域仍存在，說明有監(jiān)管漏洞。

煤礦區(qū)地下水水位變化既未納入當(dāng)?shù)刈顕?yán)格水資源管理考核內(nèi)容，也未劃入地下水水位超采區(qū)、水功能區(qū)等管理范圍，目前除了煤礦項目立項時的“建設(shè)項目水資源論證”及生產(chǎn)中繳納水資源費外，尚未有其他管理內(nèi)容。按照目前衡量年度地下水水位是否穩(wěn)定的考核標(biāo)準(zhǔn)要求，考核范圍尚未延伸到礦區(qū)；在項目立項時要求“布設(shè)相應(yīng)的地下水水位觀測孔”，更是未見有觀測資料公布。

三、大型煤炭基地地下水“雙控”措施

1.地下水用水總量控制

（1）礦坑涌水實質(zhì)是對地下水資源的開采

礦坑涌水屬煤炭開采的副產(chǎn)品，實質(zhì)是地下水資源，年末統(tǒng)計煤炭開采量時，應(yīng)該對礦坑涌水進行統(tǒng)計，并計入?yún)^(qū)域地下水開采量中。煤炭企業(yè)占用水資源量應(yīng)是礦坑涌水總量及企業(yè)利用其他水資源量的總和。

礦坑涌水對煤炭開采而言屬安全隱患，需要及時應(yīng)對處理；對于地下水資源管理而言屬人為破壞。在煤炭開采過程中，如何減少對地下水資源的人為破壞，尋找在生態(tài)上合理、經(jīng)濟上可行、社會可接受的大型煤炭基地地下水雙控管理，需要煤炭開采單位和行業(yè)主管部門、水行政主管部門集思廣益，統(tǒng)一聯(lián)動。

（2）礦坑水、疏干水納入縣級用水總量

礦坑涌水量應(yīng)計入年度地下水開發(fā)利用總量中，按地下水開采總量管理。煤炭的開采使地下水資源得到被動開采，而開采了地下水，就應(yīng)將其數(shù)量計入當(dāng)?shù)禺?dāng)年地下水開采總量中。對于在煤炭開采過程中，為保證人身、設(shè)備安全而排空的地下水量，也應(yīng)納入地下水開采總量。

按這一理念，神東（陜西部分）、陜北基地涉及的區(qū)縣，地下水資源年度開發(fā)利用總量會在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上約增加1倍。因此制訂5年用水控制目標(biāo)時，需要考慮此部分水量。

在神東、陜北兩基地，地下水的消耗主要源自煤炭開采，其次才是農(nóng)業(yè)用水、城鄉(xiāng)居民生活用水。由2015年行業(yè)用水統(tǒng)計看，榆陽、橫山和神木3區(qū)縣地下水總開采量為1.28億m3，當(dāng)年基地礦坑涌水量1.74億m3，3個區(qū)縣當(dāng)年地下水開采量應(yīng)該是3.02億m3，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出控制指標(biāo)，也就是地下水消耗總量已遠(yuǎn)大于目前年報統(tǒng)計量。

傳統(tǒng)年報中地下水開采量均有對應(yīng)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、公用設(shè)施等社會行業(yè)利用，而此部分水如果納入年報，會出現(xiàn)沒有對應(yīng)行業(yè)利用的問題。這部分水是被動開采或附帶開采，而非為某種用途開采，該問題如何在年報中體現(xiàn)還需后續(xù)研究。

2.地下水水位控制

（1）采煤對地下水水位的影響

由前述分析可知，兩基地煤炭開采與地下水水位變動關(guān)聯(lián)密切。露天礦需要對地下水疏干，對地下水水位的影響很直觀，而井工礦采煤對地下水水位影響有一定的隱蔽性，并且注意力多集中在礦井透水而帶來的煤礦安全事故上，少有關(guān)注地下水水位的大幅度下降。

根據(jù)范立民、王雙民等學(xué)者在該區(qū)域的研究成果，神東（陜西部分）、陜北兩大煤炭基地因采煤引起地下水水位下降，甚至出現(xiàn)含水層被疏干，泉水、湖淖干涸，河川基流量衰減及至斷流，流域生態(tài)變異和地表生態(tài)環(huán)境惡化等一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題。

近些年，為了減少采空區(qū)帶來的危害，往往采用居住戶整體搬遷的方法。當(dāng)居住戶遠(yuǎn)離煤區(qū)后，人們對地下水水位下降給周圍環(huán)境帶來的不利影響感受就會淡漠，如果再缺少監(jiān)管，沙化將進一步加劇。

采煤引起地下水漏失不可避免，但維持地下水水位在一定埋深更不容忽視，煤炭開采不能重蹈“開發(fā)—破壞—治理”的老路。

（2）有計劃地控制基地地下水水位下降

礦區(qū)在開采前應(yīng)制訂完善的地下水保護方案。管理部門對不能保水的采煤單元，應(yīng)提前規(guī)劃排水途徑，使該部分水資源得到合理利用，即使是直接入河，也應(yīng)規(guī)劃入河時段；對地下水影響較小的采煤單元，應(yīng)按規(guī)劃對該片區(qū)地下水進行開采，減輕煤礦生產(chǎn)安全壓力。

對兩個基地的露天礦開采，應(yīng)提前應(yīng)對，而非疏干水直接入河。對有紅土隔水層的榆神礦區(qū)，一方面要做好保水采煤，另一方面要適當(dāng)加大上覆薩拉烏蘇層地下水的排水，在保證地表生態(tài)用水的前提下，提前有余量地降低地下水水位，減輕采煤安全生產(chǎn)壓力。

四、結(jié) 語

全國煤炭在短期內(nèi)的消耗量不會減少，其開采量和強度在大型煤炭基地一個時期內(nèi)只會增強，不會減弱。因此，國家確立的14個大型煤炭基地嚴(yán)格貫徹執(zhí)行最嚴(yán)格水資源管理制度十分必要，而如何落實這一制度又是重中之重。

①礦坑涌水實質(zhì)就是對地下水資源的開采，開采量應(yīng)納入地方當(dāng)年地下水開采量統(tǒng)計中，作為當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)的一部分進行管理。

②礦坑涌水納入年報會出現(xiàn)沒有對應(yīng)用水行業(yè)的問題，需加強后續(xù)研究。

③有計劃地對煤層上含水層進行適當(dāng)開采，既可減少滲漏，減輕礦井安全事故壓力，也可使該部分地下水得到合理利用，發(fā)揮最優(yōu)用途。

④對礦坑涌水引起的地下水滲漏進行多目標(biāo)評估，應(yīng)以生態(tài)為紅線，尤其在陜北生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)，煤炭開采要綜合考慮多種因素。

⑤與煤炭開采相伴而生的礦坑涌水，屬于地下水被動開采或是附帶開采，而非為某種用途開采，相關(guān)問題還需加強后續(xù)研究。

[1]榆林市人民政府.關(guān)于實行最嚴(yán)格水資源管理制度的實施意見[R].2014.

[2]陜西省地下水條例[S].2013.

[3]王雙明，等.陜北生態(tài)脆弱礦區(qū)煤炭與地下水組合特征及保水開采[J].金屬礦山，2009（增刊）.