煤炭开采对水资源的影响及对策探讨

杨俊军

(山西省水文水资源勘测局太原分局)

1 煤炭开采对水资源的影响

山西省煤炭地层是由沙岩、页岩、灰岩、煤组成的互层地层,煤层属相对隔水层。地下水赋存于煤层间,水量相对稳定,水质符合饮用水水质标准。采煤过程一般由浅到深逐步开采,先开采上层组煤,后开采下层组煤。由于地下水赋存于煤层间,煤炭开采的同时,需要疏干地下水。

1.1 煤炭开采对地下水的影响

采煤初期,由于煤层较浅,规模较小,矿坑涌水主要来自煤系地层本身,因而涌水量较小,且涌水量比较集中,水质较好。采煤到了中期,随着原煤产量的不断增加,采空区逐渐扩大,加之由于煤炭开采过程中回采放顶和放炮震动,造成了煤层顶板破碎,甚至塌陷。由于采空区上层区域性构造断裂相互沟通,造成相应煤层以上含水层相互渗透,加之地下水及坡面径流、河道中的地表水沿塌陷区及次生构造下渗补给,因此使矿坑涌水量越来越大,并且水质迅速恶化。与此相应,上层区域性含水层地下水储量不断疏干渗漏,地下水降落漏斗不断扩大,造成地下水的补排条件逐步被破坏。这一时期,矿坑涌水量主要来源于含水层中的疏干水量和地表水的补给。当采空区达到一定规模时,地下水降落漏斗具有了很大的渗透能力。同时,采煤地层中造成的裂缝也在不断发展延伸,有的延伸到地表,与地表的裂缝相互串通,地表水经裂缝下渗到地下,形成矿坑水。我省许多煤矿都分布在河道沿岸,造成许多水井干枯,泉溪断流。因此,煤炭开采是影响开采区域水资源量减少的主要原因。

1.2 煤炭开采对地表水的影响

煤炭开采对地表水的影响主要反映在地表基流上。煤系地层(砂页岩)区内的天然基流主要来源于基岩裂隙水的补给,并沿地层裂隙层理就近排泄至河道,并且是沿程增加趋势。采煤后,矿坑附近的基岩裂隙水不再排向河道,而排向矿坑,减少了河道基流来源。随着采空区的扩大,裂缝也随之加大加深,致使地下水垂直排向矿坑,加速了地表水向地下水的转化,导致地表基流大幅度减少。大量资料证明,在煤炭开采集中地区,河道基本断流。由于矿坑排水重新排放到河道,部分河道表面看水量似乎不减,但实际上都是矿坑废水,天然基流量很少。例如在大同十里河、口泉河,怀仁小峪河,朔州七里河,阳泉桃河,孝义兑镇河,左权清漳河,晋城长河等地均有此类现象。事实说明,煤炭开采是地表水减少的主要原因。

1.3 煤炭开采对水质的影响

煤炭开采改变了地下水的循环规律,使水质良好的地下水变成了矿坑水,经过采煤工作面的污染变成了矿坑废水。煤炭开采对水质的影响,主要是受了有机物的污染。水化学类型一般为重碳酸钙水、硫酸水、重碳酸钙镁水及硫酸钙镁水,硬度普通较大。矿坑水排入河道后,由于河道基流量小,自净能力差,致使河道水质迅速恶化。如大同市矿坑排水口主要分布在口泉河和十里河沿岸,当上游煤矿的矿坑水排入河道后,又通过采煤形成的裂缝渗入到下游矿井,形成了下游河道出口水质的恶化,严重影响人畜饮水安全和农作物及林草植被正常生长。

2 应采取的对策

2.1 坚持依法办矿,科学开采的原则

各级地方政府应认真贯彻执行国家制定的《矿产资源法》、《水法》、《环境保护法》等法律法规,在煤炭开采的同时,必须考虑对水资源的影响。发改委、煤炭、建设部门在编制审批项目可行性研究报告时,必须编制环境质量报告(包括水资源环境)一并审批,将采煤对水资源的影响降到最低限度。煤炭开采应建立科学的基础上,做到科学规划,合理开发,综合利用,切实减少对水资源的影响。

2.2 加强煤矿生产水资源论证制度

煤和水共存于地下岩层中,煤炭开采也是对水资源的开采,是对地下水环境的开发。为了降低煤炭开采对水资源的影响程度,必须加强煤炭工业建设项目的水资源论证制度。论证范围应为新建、改建、扩建的煤炭工业建设项目,论证内容应包括开采和加工取水用量、矿坑排水量等,对水资源和水环境的影响及其防治措施。论证后须经水行政主管部门审查批准,方可办理取水许可的相关手续。

2.3 开展煤炭开采对水资源影响的监测和评价

要将煤炭开采对水资源的影响程度降到最低,就必须在全省范围内对所有煤矿生产过程进行水资源影响程度的全面实时监测。通过全面监测,分析评价煤炭开采过程中水量、水质等变化情况,为煤炭工业的持续发展与水资源管理与合理利用,提供科学的决策依据和应采取的防治保护措施。

2.4 加大煤矿矿坑排水综合利用力度

我省天然水资源量严重不足,要在大力开展节约用水,建立节水型社会上狠下功夫,同时要合理开发、高效利用好现有的天然水资源。除此外,加大废污水处理回用和矿坑排水的综合利用,也是缓解水资源紧缺矛盾的良策。

中水利用是当今世界废污水资源化的一种新技术,矿坑排水综合利用,就是经过处理后,作为对水质要求不太高、与人体不直接接触的场合用水,如喷洒草坪、道路、消防等生态用水,对控制污染、节约用水有着积极作用。据调查统计测算,我省煤矿矿坑排水量每年约为 3.0亿 m3左右,除约 30%被矿井生产利用外,约 70%排放到附近沟谷和河道,既浪费了水资源,又对地表水、地下水及水环境造成严重污染。因此,煤矿矿坑水必须经处理达标后方可排放,同时必须加大对煤矿矿坑水的综合利用力度。

2.5 建立煤炭开采对水资源影响的补偿机制

《中华人民共和国水法》第三十一条规定,“开采矿藏或建设地下工程,因疏干排水导致地下水位下降、水源枯竭或者地面塌陷,采矿单位或者建设单位应当采取补救措施;对他人生活和生产造成损失的,依法给予补偿。”根据这一法律规定,各级政府必须建立煤炭开采对水资源影响的补偿机制,除开征水资源补偿费外,要从煤炭收入中提取一定比例的费用作为水环境改善资金,以改善因采煤对水资源环境造成的影响和破坏。征收的范围应为:煤炭开采企业、煤炭洗选企业、煤炭炼焦企业。这些补偿费应由水行政主管部门负责征收,征收后一并上缴省财政,专款专用,主要用于大中型新水源工程建设、水资源保护、生态环境修复及解决因煤炭开采所造成影响区域的人畜饮水解困工程。

3 结语

水资源溃乏是困扰山西当前经济社会发展的最大难题之一,按人均和国土面积综合平均,山西水资源指数在全国各省市区中列倒数第二,人均占有水资源量仅相当于全国平均水平的 1/6。长期大量的煤炭开采,对水资源、水环境的影响尤为突出,导致水资源不断衰减,水环境不断恶化。如何解决好经济发展中山西省煤炭生产与水资源的矛盾,将是一个非常紧迫的研究课题。