煤炭資源井工開采區(qū)含水層影響評價(jià)分析

晁峰

[摘要]：本文以“神府礦區(qū)”井工開采一煤礦為例，采用類比法預(yù)測了煤礦開采后導(dǎo)水裂隙帶高度，并進(jìn)行了含水層結(jié)構(gòu)、水位、水質(zhì)預(yù)測影響，綜合分析了煤礦開采后對地表水體、村民生產(chǎn)生活用水影響。

[關(guān)鍵詞]：井工開采；導(dǎo)水裂隙高度；含水層；預(yù)測

1 前言

井工煤礦開采過程中，導(dǎo)水裂隙溝通地下水含（隔）水層，對含水層結(jié)構(gòu)、水位等產(chǎn)生一定的影響。覆巖移動(dòng)變形對含水層的影響主要受垮落帶、導(dǎo)水裂隙帶高度的控制[1]，本文以“神府礦區(qū)”升富煤礦為例，針對可采煤層2-2號、3-1開采后，其上覆巖層移動(dòng)變形對主要含水層的影響進(jìn)行預(yù)測評估。

2 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

升富煤礦采用長壁式綜采，地面場地包括工業(yè)場地、炸藥庫及場外道路。本區(qū)屬半干旱大陸性氣候，年降雨量375～400mm。區(qū)內(nèi)無地表徑流，僅在煤礦東南角外，討素海則村西分布有2個(gè)海子，季節(jié)性積水，海子1的面積0.2萬m2，水深0～2m，海子2的面積0.3萬m2，水深0～1m。煤礦地表全部被風(fēng)積沙覆蓋，含（隔）水層分為第四系松散巖類孔隙含水層、新近系紅土隔水層、侏羅系碎屑巖類裂隙水含水層三種類型，其中侏羅系中統(tǒng)碎屑巖類裂隙水含水層全區(qū)分布。目前煤礦尚未開工建設(shè)，區(qū)內(nèi)各含水層均處于原生狀態(tài)。

3 含水層預(yù)測評估

3.1含水層結(jié)構(gòu)影響預(yù)測評估

3.1.1導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算

含水層結(jié)構(gòu)、水位所受影響程度主要受導(dǎo)水裂隙帶高度控制。根據(jù)陜西省地質(zhì)調(diào)查院的研究成果，榆神礦區(qū)導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度與采高的比值一般為26倍，本次利用該值預(yù)測導(dǎo)水裂隙帶的高度。計(jì)算結(jié)果見表1。導(dǎo)水裂隙帶之上為彎曲下沉帶，該帶巖層只產(chǎn)生彎曲變形，含水層水位受影響的可能性小。

表1導(dǎo)水裂隙帶高度預(yù)測結(jié)果表

開采階段 煤層 煤厚（m） 導(dǎo)水裂隙帶高度（m）

近期 2-2 最小 2.6 67.6

最大 3.1 80.6

中期 2-2 最小 0.92 23.9

最大 3.5 91

3-1 最小 2.9 75.4

最大 3.38 88.9

3.1.2近期開采區(qū)

由表1可知，近期開采2-2煤層4個(gè)工作面后，導(dǎo)水裂隙高67.6～80.6m。根據(jù)地層巖性，導(dǎo)水裂隙將溝通直羅組砂巖裂隙含水層、風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層，使其結(jié)構(gòu)破壞，水位大幅下降。

3.1.3中期開采區(qū)

由表1可知，中期2-2煤層開采后形成的導(dǎo)水裂隙高23.9～91.0m，根據(jù)地層巖性，導(dǎo)水裂隙將溝通直羅組砂巖裂隙含水層、風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層。3-1煤層開采后形成的導(dǎo)水裂隙高75.4～88.9m，導(dǎo)水裂隙將溝通煤層上覆延安組砂巖裂隙含水層、直羅組砂巖裂隙含水層。3-1煤層距離2-2煤層27.82～36.52m。在2-2煤層賦存區(qū)，3-1煤層開采后，導(dǎo)水裂隙將延伸到2-2煤層采空區(qū)，將溝通直羅組砂巖裂隙含水層、風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層。

隨著兩層煤的開采，最終將形成較大范圍的影響區(qū)域，全區(qū)溝通煤層上覆延安組、直羅組砂巖裂隙含水層，2-2煤層賦存區(qū)還溝通直羅組風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層，使其結(jié)構(gòu)破壞，水位大幅下降，影響嚴(yán)重。

2-2煤層無煤區(qū)，直羅組砂巖裂隙含水層與風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層可能局部聯(lián)通，影響局部直羅組風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層，使其水位下降幅度較大，影響較嚴(yán)重。

上覆其他含水層位于彎曲下沉帶內(nèi)，特別是薩拉烏蘇組、離石組含水層還受到下伏保德組隔水層的保護(hù)，水位下降幅度小，影響較輕。

3.2生產(chǎn)生活用水影響預(yù)測

3.2.1村民生產(chǎn)生活用水

評估區(qū)內(nèi)村民以井水作為生產(chǎn)生活用水，含水層主要為薩拉烏蘇組孔隙潛水含水層，局部有離石組黃土孔隙潛水含水層。

前梁壕、任家壕村位于保護(hù)煤柱內(nèi)，鄰近地區(qū)只開采3-1煤層，地面塌陷深度1.8～1.9m，引發(fā)的含水層水位下降幅度小，村莊水井水位下降幅度小，影響村民生產(chǎn)生活用水的可能性小，影響程度較輕。討素海則村位于開采區(qū)邊界148m以外，鄰近討素海則村，本礦開采2-2、3-1煤層，累計(jì)地面塌陷深度2.8～3.0m，引發(fā)的含水層水位下降幅度相對較大，可能引發(fā)討素海則村的水井水位有所下降，影響村民生產(chǎn)生活用水，影響程度較嚴(yán)重。

3.2.2養(yǎng)殖場用水

近期開采區(qū)有3個(gè)養(yǎng)殖場，開采前將對養(yǎng)殖場進(jìn)行搬遷，因此近期開采對養(yǎng)殖場用水影響較輕。中期開采區(qū)有1個(gè)養(yǎng)殖場，開采前搬遷，影響較輕。

3.2.3地表水體

在煤礦東南邊界外40～55m處分布有兩個(gè)海子，季節(jié)性積水，水未利用。海子一帶較周圍地表低1～2m，為兩個(gè)洼地，東北側(cè)的薩拉烏蘇組、離石組孔隙潛水向西南徑流、排泄到洼地形成海子。

兩個(gè)海子北側(cè)為地面塌陷區(qū)，累計(jì)地面塌陷深度2.8～3.0m，塌陷區(qū)內(nèi)薩拉烏蘇組、離石組含水層受影響下沉，水位下降，周圍地區(qū)的地下水將向塌陷區(qū)的含水層補(bǔ)給、徑流，引發(fā)鄰近地區(qū)的含水層水位下降，可能造成海子水體部分漏失，影響程度較嚴(yán)重。

3.3含水層水質(zhì)影響預(yù)測

煤層開采中，被導(dǎo)水裂隙影響到的各含水層地下水合并滲漏形成礦井水，使原有的水質(zhì)發(fā)生變化，成為混合水質(zhì)。當(dāng)進(jìn)入采掘巷道后，則會受到井下開采的影響，增加了水體懸浮物和COD的含量。這些礦井水隨著開采的進(jìn)行不斷排出地表，進(jìn)入礦井水處理站處理達(dá)標(biāo)后全部回用，因此，對含水層水質(zhì)影響程度較輕。

總體上，含水層預(yù)測評估影響程度嚴(yán)重。

4 結(jié)論和建議

a.本文通過井工開采區(qū)含水層結(jié)構(gòu)、水位、水質(zhì)預(yù)測，分析了煤礦開采后對地表水體、村民生產(chǎn)生活用水的影響；b.井下開采條件異常復(fù)雜，尤其在雨季或非正常狀態(tài)下，煤礦一定做好礦井涌水量及水質(zhì)監(jiān)測，采前探測并疏干老窯積水，保證礦井、地表建構(gòu)物的用水安全。

[參考文獻(xiàn)]：

[1] 馬本秀.煤炭開采對地下水含水層的影響與預(yù)測分析[J].山西科技，2015，30（3）：56–59.

[2]《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與土地復(fù)墾方案編制指南》.