務(wù)川縣金旗煤礦水環(huán)境問(wèn)題及保護(hù)建議

陳 林，崔原萍

（貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴陽(yáng)550008）

1 自然地理

金旗煤礦位于貴州省務(wù)川縣泥高鄉(xiāng)，面積約10km2，海拔1150～1500m，屬黔北巖溶地貌區(qū)。區(qū)域處在芙蓉江和洪渡河分水嶺地帶，地勢(shì)相對(duì)高。區(qū)內(nèi)溶洞、落水洞、巖溶洼地發(fā)育，地形東、南、西部高，中部和北部低，為一半封閉的向斜洼地。

該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，氣候溫和、雨量充沛，春末夏初多暴雨；年平均氣溫15.5℃，年平均降水量1275mm，最大降水量1605mm，最小降水量933mm，春夏兩季降水量占全年降水量的70%；年平均蒸發(fā)量1214mm[1]。

2 水文地質(zhì)概況

礦區(qū)處于泥高向斜水文地質(zhì)單元的南部揚(yáng)起端，地形為向斜谷。區(qū)內(nèi)出露地層由下至上依次為茅口組（P2m）、吳家坪組（P3w）、長(zhǎng)興組（P3c）、夜郎組（T1y）、茅草鋪組（T1m）等。煤層位于吳家坪組（P3w）底部，與下伏茅口組灰?guī)r強(qiáng)含水層有1層鋁土質(zhì)泥巖，厚度1.42～3.70m。

區(qū)內(nèi)地下水類型有巖溶水和基巖裂隙水，以巖溶水為主。區(qū)內(nèi)調(diào)查井泉共15眼，主要泉點(diǎn)S2，S4，S5，S6，S11，S12位置如圖1。巖溶水主要賦存于茅口組、長(zhǎng)興組和茅草鋪組等灰?guī)r地層中?；鶐r裂隙水主要賦存于夜郎組、吳家坪組地層中，巖性以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，地下水徑流途徑較短，強(qiáng)度較弱，富水性弱。

圖1 金旗煤礦

以分水嶺為界，區(qū)域內(nèi)存在兩套地下水系統(tǒng)：分水嶺以北由P3w～T1地層所組成的淺部地下水系統(tǒng)：P3w～T1系統(tǒng)內(nèi)地下水主要靠大氣降水補(bǔ)給，地下水由向斜兩翼向核部富集，由南向北、向著傾伏端運(yùn)移，主要通過(guò)區(qū)內(nèi)S2，S6，S11號(hào)等巖溶泉排泄，排泄基準(zhǔn)面標(biāo)高1160m。分水嶺以南由P2m地層組成的深部地下水系統(tǒng)：P2m系統(tǒng)內(nèi)地下水為巖溶水，主要靠大氣降水補(bǔ)給，大氣降水匯入各巖溶洼地后直接灌入地下，為巖溶管道流，花洞～貓門巖口一帶為向斜構(gòu)造裂隙發(fā)育帶，該區(qū)域構(gòu)成地下水的主徑流帶。地下水由兩翼向礦區(qū)南東部沖溝徑流，通過(guò)S4，S12等泉點(diǎn)排泄于沖溝中，排泄基準(zhǔn)面標(biāo)高1160m。

3 水資源現(xiàn)狀

該區(qū)為巖溶地貌區(qū)，地下水位埋藏較深，雨季水量充沛，枯季缺水嚴(yán)重，屬于工程性缺水區(qū)。區(qū)內(nèi)除金旗煤礦外，無(wú)大型工礦企業(yè)。

3.1 地下水

目前區(qū)內(nèi)居民主要用出露的泉水做飲用和灌溉水源。2015年4月至2016年4月對(duì)區(qū)內(nèi)主要泉點(diǎn)做了動(dòng)態(tài)觀測(cè)，結(jié)果如表1。

表1 主要泉點(diǎn)流量

在主要泉點(diǎn)取水樣分析，地下水清澈，為二類水質(zhì)，水質(zhì)類型為重碳酸氫鈣型，除細(xì)菌指標(biāo)外，均達(dá)到GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。部分泉點(diǎn)水質(zhì)分析成果如表2。

表2 部分泉點(diǎn)水質(zhì)分析成果

3.2 地表水

區(qū)內(nèi)主要地表水為泥高小河，該河主要靠區(qū)內(nèi)泉水補(bǔ)給流量1.0m3/s（2015.4.27），河水流量主要受大氣降水控制，隨季節(jié)變化較大，水位會(huì)增高1～2m，枯季流量較小或干枯，從南向北流，沿泥高小河居住有大量人口，村民將生活垃圾和廢水排入河溝，河水受到污染。

4 采煤活動(dòng)對(duì)水資源的影響

4.1 地下水位下降

過(guò)量排出地下水，造成地下水位下降，會(huì)引起一系列嚴(yán)重的環(huán)境退化現(xiàn)象[2]。據(jù)調(diào)查，隨著采空區(qū)擴(kuò)大，采煤產(chǎn)生的采動(dòng)裂隙發(fā)育高度可達(dá)100m以上，使得礦井溝通上覆含水層，上覆含水層中的地下水涌入礦井，含水層水位下降。S5號(hào)水井位于采空區(qū)（如圖1），淺部開采已經(jīng)導(dǎo)致其干枯；開采范圍進(jìn)一步擴(kuò)大后，疏干排水會(huì)加劇該區(qū)地下水位下降，使得區(qū)內(nèi)S11，S12等泉水流量減小甚至干枯。

對(duì)于下伏茅口組巖溶水，區(qū)內(nèi)煤層與茅口組含水層之間隔水層薄，但茅口組地下水壓大。根據(jù)鉆孔資料及S4，S11號(hào)泉出露標(biāo)高，統(tǒng)計(jì)得茅口組平均靜止水位1160m，參考極限突水系數(shù)0.15[3]，作用于煤層底板上的極限安全水頭壓力為0.2MPa（0.15×1.42m=0.2MPa），因此，可能發(fā)生底板突水的開采標(biāo)高為1160-20=1140m。當(dāng)?shù)V井開采標(biāo)高低于1140m后，茅口組巖溶水極可能突破底板涌入礦井，最可能的地帶為沿礦區(qū)南東向巖溶泉串珠狀分布的沖溝延伸地帶，該地帶為一張性節(jié)理發(fā)育帶。當(dāng)茅口組巖溶水將會(huì)向礦井匯集后，使得S4，S12泉水流量減小甚至干枯。由于區(qū)內(nèi)地表水主要靠地下水補(bǔ)給，還將導(dǎo)致泥高小河流量減小甚至干枯。如不采取措施，未來(lái)礦井開采將引起地表嚴(yán)重缺水，礦方需重視對(duì)水資源的破壞問(wèn)題。

4.2 水質(zhì)污染

區(qū)內(nèi)煤及矸石中含有較多的黃鐵礦結(jié)核，還含有少量有害物質(zhì)，主要有磷、砷、氟等元素。煤層暴露在空氣中破壞了原有的還原環(huán)境，為含硫成分的氧化創(chuàng)造了條件，使硫鐵礦通過(guò)化學(xué)作用形成硫酸鹽，從而使礦井水呈酸性[4]，且含大量有害物質(zhì)。目前礦井凈水設(shè)施不完善，礦井廢水排入的沖溝兩側(cè)的土壤遭受污染。礦區(qū)工業(yè)廣場(chǎng)堆放煤及矸石，降雨后，有害物質(zhì)滲入地下，污染地下水或隨雨水流入溪溝。

目前礦井排水量較小，污染范圍較小，對(duì)地下水的影響相對(duì)較輕，但是隨著采礦規(guī)模擴(kuò)大后排水量增加，污染將加劇，還會(huì)造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境破壞。

5 水資源保護(hù)建議

（1）按環(huán)保部門要求礦井水資源化，完善污水處理設(shè)施，將礦井排水凈化排出，可將處理后的水用于消防、洗煤等。

（2）對(duì)于雨水受矸石堆污染，建議修筑攔擋，在周圍修建集水溝渠，將場(chǎng)地內(nèi)雨水和與淋溶水引入處理站一并凈化。

（3）加強(qiáng)頂板管理，控制導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育高度，減少對(duì)上覆含水層的破壞。

（4）為保護(hù)茅口組地下水，建議不要開采南部區(qū)域安全開采標(biāo)標(biāo)高（+1140）以下的煤層。

（5）留設(shè)一定區(qū)域作為保水煤柱，最好不要開采地下水主徑流帶附近（貓門—花洞一帶、長(zhǎng)興組出露區(qū)域下部煤層）的煤層，減少對(duì)含水層的破壞。建議做進(jìn)一步的水文地質(zhì)工作圈定范圍。

（6）在礦區(qū)內(nèi)植樹造林，加強(qiáng)水土保持，涵養(yǎng)水源。

6 結(jié)語(yǔ)

金旗煤礦所在地區(qū)為嚴(yán)重缺水區(qū)，目前采煤活動(dòng)對(duì)礦區(qū)水環(huán)境的影響較小，但隨著開采范圍的擴(kuò)大，除污染環(huán)境外，還將破壞當(dāng)?shù)叵∪钡乃Y源，加劇用水矛盾。通過(guò)對(duì)該區(qū)水文地質(zhì)條件的分析，提出一些建議，以保護(hù)當(dāng)?shù)氐乃Y源。

[1]貴州省煤田地質(zhì)局.務(wù)川縣泥高鄉(xiāng)金旗煤礦資源儲(chǔ)量核實(shí)及勘探報(bào)告[R].2016.

[2]王大純.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)出版社，2006.

[3]MT/T 1091—2008，煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]王心義.專門水文地質(zhì)學(xué)[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.