盂縣煤炭開采對水資源的破壞分析

（陽泉市水文水資源勘測分局）

1 縣域簡況

盂縣位于山西東部的太行山間，屬陽泉市管轄，地理坐標為：東經(jīng)112°55′-113°49′，北緯37°57′-38°31′。東臨太行山與河北平山、井陘二縣接壤，西依兩嶺山與太原市陽曲縣形成天然界線，南與晉中市的壽陽縣及陽泉市郊區(qū)、平定縣為鄰，北倚牛道嶺與忻州市的五臺、定襄二縣相連?？h域四面環(huán)山，地勢呈西南高、東北低之勢。北部崇山峻嶺，東部高山深谷，西部為山間盆地，中南部為丘陵地帶。最高海拔1 803.6 m，最低海拔392 m，相對高差達1 400余m。縣域東西長75 km，南北寬63 km，總面積為2 442 km2。年降水量529.9 mm，年蒸發(fā)量1 881.3 mm，蒸發(fā)率（蒸發(fā)量與降水量之比值）3.6，屬輕度半干旱地區(qū)。

2 煤炭開采與損耗水資源情況

孟縣含煤面積大，煤炭資源豐富，是山西省的采煤大縣，采煤業(yè)是全縣的主導產(chǎn)業(yè)。據(jù)有關專家測算：20世紀80年代，每采1 t煤，大約破壞與損耗地下水0.8 t。據(jù)2005年國家發(fā)改委和山西省政府組織的煤炭可持續(xù)發(fā)展專題調研成果，每生產(chǎn)1 t原煤，損耗水資源2.48 t。據(jù)此測算，2010年全縣原煤產(chǎn)量1 085萬t，年損耗水資源量2 690.8萬m3；2011年，全縣原煤產(chǎn)量1 230.38萬t，年損耗水資源量3 051.3萬m3；2012年，全縣原煤產(chǎn)量1 565.48萬t，年損耗水資源量3 882.4萬m3。2013年后，隨著煤炭資源整合，原煤限產(chǎn)，產(chǎn)量下降，損耗水資源量也隨之下降。在各業(yè)對水資源的損耗上，采煤業(yè)首屈一指。

3 采煤對水資源的破壞分析

盂縣不僅是煤炭大縣，也是水資源嚴重短缺的一個縣。在煤炭開采為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展做出突出貢獻的同時，相應也給生態(tài)環(huán)境尤其是水資源帶來了相當大的破壞。

3.1 對地下水的破壞分析

據(jù)地質勘探資料，盂縣煤炭地層是由沙巖、頁巖、灰?guī)r和煤組成的互層地層，其煤層屬于相對隔水層，地下水賦存于含煤層間，水量相對穩(wěn)定，水質也符合國家飲用水的水質標準。

煤炭埋藏在地下，采煤時一般由淺到深，分層開采，先開采上層組煤，后開采下層組煤。由于地下水賦存于含煤層間，在開采原煤的同時，需要疏干地下水，以便于煤炭生產(chǎn)?？梢哉f，在煤炭開采的同時，也就要相應地破壞地下水。在采煤初期，由于煤層較淺，開采規(guī)模較小，礦坑涌水主要來自于煤系地層本身，因此涌水量較小，且涌水量也比較集中，水質較好，還可以加以利用。采煤到了中期，隨著原煤產(chǎn)量的不斷增加，地下采空區(qū)逐漸擴大，加之煤炭開采過程中的回采放頂、放炮震動，使煤層頂板形成破碎，甚至塌陷。由于采空區(qū)上層的區(qū)域性構造斷裂和相互溝通，造成相應煤層以上的含水層相互滲透，加上地表徑流、河道徑流沿塌陷區(qū)及次生構造的下滲補給，因而使得礦坑涌水量越來越大，且水質亦迅速惡化。與此相應，原煤上層區(qū)域的含水層，地下水儲量不斷被疏干、滲漏和外排，使得地下水的降落漏斗不斷擴大，造成地下水的補徑排條件逐步被破壞。在這一時期，礦坑涌水量主要來源于含水層中的疏干水量和地表水的補給量。當?shù)叵虏煽諈^(qū)達到一定規(guī)模時，地下水的降落漏斗也具有了更大的滲透能力。同時，采煤地層中形成的裂縫，也在不斷發(fā)展延伸，有的甚至延伸到地表，與地表的裂縫相互串通，使地表水經(jīng)裂縫下滲到地下形成礦坑水。

3.2 對地表水的破壞分析

原煤開采不僅對地下水形成破壞，而且對地表水的影響也十分劇烈。據(jù)調查，盂縣的許多煤礦分布在河道沿岸，由于煤炭開采，在造成許多水井干枯的同時，泉溪、河流也隨之斷流。

煤炭開采對地表水的影響，主要反映體現(xiàn)在地表河流的基流上。盂縣煤系地層（砂頁巖）區(qū)內的天然基流，主要來源于天然降水入滲補給及基巖孔隙水，并沿地層裂隙層理，就近排泄至附近河道，且沿程呈現(xiàn)不斷增加趨勢。采煤后，礦坑附近的基巖裂隙水不再排向河道，而是排向地下礦坑，從而減少了河道基流的來源。隨著地下采空區(qū)的擴大，地表裂縫也隨之加大加深，致使地下水垂直排向礦坑，加速了地表水向地下水轉化，導致地表基流大幅度減少，甚至造成河道斷流。據(jù)大量調查，在煤炭開采劇烈地區(qū)，河道基本上都呈斷流狀態(tài)。由于礦坑排水重新排放到河道，部分河道從表面看水量似乎不減，但實際上大都是礦坑廢水，天然基流基本上為零。

陽泉市水文勘測部門，曾對轄區(qū)的地表泉水流量進行過實地調查與水質測定。據(jù)對盂縣溫河流域各河流的流量進行實測：北河孫家莊鎮(zhèn)西崖底村北斷面，流量72.4 L/s；招山河路家村鎮(zhèn)路家村東斷面，流量0.949 L/s；招山河孫家莊鎮(zhèn)烏玉村南斷面，流量0.514 L/s；溫河牛村鎮(zhèn)溫池村南(上)斷面，流量255 L/s；溫河牛村鎮(zhèn)溫池村南（下）斷面，流量251 L/s；山底溝路家村鎮(zhèn)榆林垴村南（上）斷面，流量0.848 L/s；大河路家村鎮(zhèn)榆林垴村南（下）斷面，流量12.8 L/s。據(jù)水質分析，以上7處實測流量成果中，除西崖底村北斷面流量中含有城市污水外，其他斷面流量中主要為煤礦礦坑廢水。由此來看，煤炭開采不僅疏干了地表水，也造成了水質污染，使水資源緊缺狀況如雪上加霜。

3.3 對水資源破壞的綜合分析

由于煤炭開采，改變了地下水的自然循環(huán)規(guī)律，使原本水質良好的地下水變成了礦坑水，再經(jīng)過采煤工作面的污染轉變成了礦坑廢水。煤炭開采對水質的影響，主要是受有機物污染。據(jù)調查，孟縣的水化學類型一般為重碳酸鈣水、硫酸鈣水、重碳酸鈣鎂水及硫酸鈣鎂水，硬度普遍均較大。當?shù)V坑水排入河道后，由于河道基流量微小甚至為零，河水的自凈能力差，致使河道水質迅速惡化。當流域上游煤礦的礦坑水排入河道后，則又通過采煤形成的地表裂縫滲入到下游礦井，礦坑排水則使下游河道的水質亦隨之惡化，從而嚴重影響到人畜飲水安全，以及農(nóng)作物及林草植被的生長發(fā)育，形成惡性循環(huán)。長期大量的煤炭開采，不僅破壞水資源，而且對水環(huán)境的影響尤為突出，且這種影響在短期難以徹底逆轉。

4 結語

總之，孟縣由于采煤人為原因，引起巖體松動、破裂、地表變形、開裂甚至下陷，導致天然降水時地表產(chǎn)流量大減，河川徑流量或基流量大量減少甚至消失，對地表水資源產(chǎn)生強力破壞；同時，也改變了地下水資源原有的補、徑、排關系，特別是礦坑涌水疏干排泄，使地下水量大幅減少，從而對地下水資源產(chǎn)生破壞。采煤對水資源的破壞，是永久性的，也是不可逆轉的，對于水資源嚴重短缺的孟縣來講，帶有毀滅性，必須引起高度重視。隨著現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、城市化進程的快速發(fā)展，各行各業(yè)對水資源的需求與日俱增，水資源的可持續(xù)利用及人為活動對水資源的破壞影響已引起社會各方面的高度關注。探明人為活動對水資源破壞的成因，采取相應的對策措施，對實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。