盂县煤炭开采对水资源的破坏分析

（阳泉市水文水资源勘测分局）

1 县域简况

盂县位于山西东部的太行山间，属阳泉市管辖，地理坐标为：东经112°55′-113°49′，北纬37°57′-38°31′。东临太行山与河北平山、井陉二县接壤，西依两岭山与太原市阳曲县形成天然界线，南与晋中市的寿阳县及阳泉市郊区、平定县为邻，北倚牛道岭与忻州市的五台、定襄二县相连。县域四面环山，地势呈西南高、东北低之势。北部崇山峻岭，东部高山深谷，西部为山间盆地，中南部为丘陵地带。最高海拔1 803.6 m，最低海拔392 m，相对高差达1 400余m。县域东西长75 km，南北宽63 km，总面积为2 442 km2。年降水量529.9 mm，年蒸发量1 881.3 mm，蒸发率（蒸发量与降水量之比值）3.6，属轻度半干旱地区。

2 煤炭开采与损耗水资源情况

孟县含煤面积大，煤炭资源丰富，是山西省的采煤大县，采煤业是全县的主导产业。据有关专家测算：20世纪80年代，每采1 t煤，大约破坏与损耗地下水0.8 t。据2005年国家发改委和山西省政府组织的煤炭可持续发展专题调研成果，每生产1 t原煤，损耗水资源2.48 t。据此测算，2010年全县原煤产量1 085万t，年损耗水资源量2 690.8万m3；2011年，全县原煤产量1 230.38万t，年损耗水资源量3 051.3万m3；2012年，全县原煤产量1 565.48万t，年损耗水资源量3 882.4万m3。2013年后，随着煤炭资源整合，原煤限产，产量下降，损耗水资源量也随之下降。在各业对水资源的损耗上，采煤业首屈一指。

3 采煤对水资源的破坏分析

盂县不仅是煤炭大县，也是水资源严重短缺的一个县。在煤炭开采为当地经济发展做出突出贡献的同时，相应也给生态环境尤其是水资源带来了相当大的破坏。

3.1 对地下水的破坏分析

据地质勘探资料，盂县煤炭地层是由沙岩、页岩、灰岩和煤组成的互层地层，其煤层属于相对隔水层，地下水赋存于含煤层间，水量相对稳定，水质也符合国家饮用水的水质标准。

煤炭埋藏在地下，采煤时一般由浅到深，分层开采，先开采上层组煤，后开采下层组煤。由于地下水赋存于含煤层间，在开采原煤的同时，需要疏干地下水，以便于煤炭生产。可以说，在煤炭开采的同时，也就要相应地破坏地下水。在采煤初期，由于煤层较浅，开采规模较小，矿坑涌水主要来自于煤系地层本身，因此涌水量较小，且涌水量也比较集中，水质较好，还可以加以利用。采煤到了中期，随着原煤产量的不断增加，地下采空区逐渐扩大，加之煤炭开采过程中的回采放顶、放炮震动，使煤层顶板形成破碎，甚至塌陷。由于采空区上层的区域性构造断裂和相互沟通，造成相应煤层以上的含水层相互渗透，加上地表径流、河道径流沿塌陷区及次生构造的下渗补给，因而使得矿坑涌水量越来越大，且水质亦迅速恶化。与此相应，原煤上层区域的含水层，地下水储量不断被疏干、渗漏和外排，使得地下水的降落漏斗不断扩大，造成地下水的补径排条件逐步被破坏。在这一时期，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量。当地下采空区达到一定规模时，地下水的降落漏斗也具有了更大的渗透能力。同时，采煤地层中形成的裂缝，也在不断发展延伸，有的甚至延伸到地表，与地表的裂缝相互串通，使地表水经裂缝下渗到地下形成矿坑水。

3.2 对地表水的破坏分析

原煤开采不仅对地下水形成破坏，而且对地表水的影响也十分剧烈。据调查，盂县的许多煤矿分布在河道沿岸，由于煤炭开采，在造成许多水井干枯的同时，泉溪、河流也随之断流。

煤炭开采对地表水的影响，主要反映体现在地表河流的基流上。盂县煤系地层（砂页岩）区内的天然基流，主要来源于天然降水入渗补给及基岩孔隙水，并沿地层裂隙层理，就近排泄至附近河道，且沿程呈现不断增加趋势。采煤后，矿坑附近的基岩裂隙水不再排向河道，而是排向地下矿坑，从而减少了河道基流的来源。随着地下采空区的扩大，地表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转化，导致地表基流大幅度减少，甚至造成河道断流。据大量调查，在煤炭开采剧烈地区，河道基本上都呈断流状态。由于矿坑排水重新排放到河道，部分河道从表面看水量似乎不减，但实际上大都是矿坑废水，天然基流基本上为零。

阳泉市水文勘测部门，曾对辖区的地表泉水流量进行过实地调查与水质测定。据对盂县温河流域各河流的流量进行实测：北河孙家庄镇西崖底村北断面，流量72.4 L/s；招山河路家村镇路家村东断面，流量0.949 L/s；招山河孙家庄镇乌玉村南断面，流量0.514 L/s；温河牛村镇温池村南(上)断面，流量255 L/s；温河牛村镇温池村南（下）断面，流量251 L/s；山底沟路家村镇榆林垴村南（上）断面，流量0.848 L/s；大河路家村镇榆林垴村南（下）断面，流量12.8 L/s。据水质分析，以上7处实测流量成果中，除西崖底村北断面流量中含有城市污水外，其他断面流量中主要为煤矿矿坑废水。由此来看，煤炭开采不仅疏干了地表水，也造成了水质污染，使水资源紧缺状况如雪上加霜。

3.3 对水资源破坏的综合分析

由于煤炭开采，改变了地下水的自然循环规律，使原本水质良好的地下水变成了矿坑水，再经过采煤工作面的污染转变成了矿坑废水。煤炭开采对水质的影响，主要是受有机物污染。据调查，孟县的水化学类型一般为重碳酸钙水、硫酸钙水、重碳酸钙镁水及硫酸钙镁水，硬度普遍均较大。当矿坑水排入河道后，由于河道基流量微小甚至为零，河水的自净能力差，致使河道水质迅速恶化。当流域上游煤矿的矿坑水排入河道后，则又通过采煤形成的地表裂缝渗入到下游矿井，矿坑排水则使下游河道的水质亦随之恶化，从而严重影响到人畜饮水安全，以及农作物及林草植被的生长发育，形成恶性循环。长期大量的煤炭开采，不仅破坏水资源，而且对水环境的影响尤为突出，且这种影响在短期难以彻底逆转。

4 结语

总之，孟县由于采煤人为原因，引起岩体松动、破裂、地表变形、开裂甚至下陷，导致天然降水时地表产流量大减，河川径流量或基流量大量减少甚至消失，对地表水资源产生强力破坏；同时，也改变了地下水资源原有的补、径、排关系，特别是矿坑涌水疏干排泄，使地下水量大幅减少，从而对地下水资源产生破坏。采煤对水资源的破坏，是永久性的，也是不可逆转的，对于水资源严重短缺的孟县来讲，带有毁灭性，必须引起高度重视。随着现代工业、现代农业、城市化进程的快速发展，各行各业对水资源的需求与日俱增，水资源的可持续利用及人为活动对水资源的破坏影响已引起社会各方面的高度关注。探明人为活动对水资源破坏的成因，采取相应的对策措施，对实现水资源的可持续利用和社会经济发展具有重要意义。