采煤塌陷對水體的影響及治理措施

姜珊珊，王佳琪，孫遠(yuǎn)佶

（中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

據(jù)統(tǒng)計，我國每開采1萬t煤約使1000～3000 m2的土地遭受不同程度的塌陷。采煤塌陷常發(fā)生在地下水位相對較高的低洼礦區(qū)，表現(xiàn)為下沉盆地積水，易形成積水塌陷區(qū)或季節(jié)性積水塌陷區(qū)，淹沒耕地，造成農(nóng)作物絕產(chǎn)。

據(jù)調(diào)查，我國重點煤礦區(qū)中有71%面臨缺水，其中40%的礦區(qū)屬嚴(yán)重缺水，礦區(qū)能源開發(fā)與水資源緊張的矛盾已嚴(yán)重制約了煤炭工業(yè)和國民經(jīng)濟的總體發(fā)展。今后我國國有大中型煤炭工業(yè)企業(yè)的發(fā)展趨勢是逐步實現(xiàn)一體化，伴隨著煤炭需求量的增大、生產(chǎn)能力的提高，煤礦和電力企業(yè)的生產(chǎn)和生活用水量也會增加。礦區(qū)塌陷水體的合理開發(fā)和利用有助于進一步解決礦區(qū)失地農(nóng)民的生計問題，并且合理利用塌陷水體對于煤礦區(qū)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展來說，也是一個重要舉措。充分合理利用塌陷水體的淡水資源，具有巨大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。

1 采煤塌陷對水體的影響

采煤塌陷對區(qū)域水環(huán)境的影響，主要表現(xiàn)在4個方面，即對地表水體的影響、對包氣帶土壤水的影響、對地下水系統(tǒng)的影響以及對水體污染的影響。采煤塌陷會通過消減補給來源和直接截取地表水體兩種方式使河、泉等地表水體流量減小，最終甚至?xí)珊浴?/p>

采煤塌陷也可能通過形成地裂縫、破壞土壤結(jié)構(gòu)和改變微地貌等方式，影響包氣帶土壤水分的補給、運移及蒸發(fā)。通過影響地下水補給方式、改變含水層結(jié)構(gòu)、加大儲水空間和減少地下水可用資源量對地下水系統(tǒng)造成影響。如果出現(xiàn)地裂縫、塌陷洞等現(xiàn)象，則直接增加了采礦廢水、矸石山淋溶污水等污染物的入滲通道，使得水體污染進一步加劇。

1.1 采煤塌陷對水體污染的影響

采煤塌陷對水環(huán)境造成影響的最重要因素是塌陷裂縫。其存在不但增加了包氣帶水分的蒸發(fā)，造成地表溝泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入滲通道，從而導(dǎo)致土壤中所含水分和地下水體的污染。因此，在采煤塌陷區(qū)，特別是對于塌陷裂縫帶，要及時平整土地，彌補裂縫，保住水分，防止其過量蒸發(fā)。

煤炭燃燒后排入大氣中的二氧化硫和氮氧化物在大氣中經(jīng)氧化與雨水相遇可轉(zhuǎn)化為硫酸與硝酸，形成酸雨。由于采煤塌陷造成的地表裂縫的存在，酸雨隨著塌陷裂縫滲入土壤中及地下水體，可使包氣帶水、地下水呈酸性。酸雨隨降水進入地表或地下水體造成的水體污染，不僅危及水生動植物的生長和生存，而且對人體健康也造成了極大的威脅。另外，采煤過程中所產(chǎn)生的廢渣、廢料、粉塵等固態(tài)的污染物質(zhì)也將隨著降水沿地裂縫等被帶到地下，污染地下水，表現(xiàn)為水中總有懸浮物和礦化度的增加，以及水化學(xué)類型的不穩(wěn)定。還有可能因為重金屬含量的增加而使水體對周圍環(huán)境和人體的毒副作用顯著增強，危害人體健康。

1.2 采煤塌陷對地下水補給的影響

由于采煤塌陷造成的地裂縫的存在，當(dāng)降雨強度很大，地面出現(xiàn)積水并產(chǎn)生徑流時，徑流經(jīng)過塌陷裂縫時都會被截流，從而縮短了降雨入滲補給時間，減少蒸發(fā)，加大入滲量。因此，采煤塌陷使降雨入滲補給量增加，并且通過包氣帶實現(xiàn)對潛水的補給，對地下水補給的影響為正效應(yīng)，但也因此影響了水在自然界的正常循環(huán)，導(dǎo)致地表水含量減少。

2 塌陷積水區(qū)保護治理措施

2.1 污染監(jiān)治

要加強污染源管理治理：首先，污染應(yīng)從源頭抓起，周圍廠礦要認(rèn)真實施污水排放標(biāo)準(zhǔn)；其次，做好水位和水質(zhì)的監(jiān)測工作，對工業(yè)污水、生活廢水進行妥善處理，減少排入塌陷水域的廢水及污染物質(zhì)。為防止限制性元素磷元素的含量過高，應(yīng)著重加強對生活污水的排放管理和處理力度。

2.2 水資源綜合利用

塌陷水域水體中含有一定的天然餌料,且水位較為穩(wěn)定，底部有較厚土層、水深適宜，是有利于底棲、浮游生物生長的極佳場所，具備了水產(chǎn)養(yǎng)殖的良好條件。從生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，可以大力發(fā)展魚類等的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。同時，塌陷區(qū)湖岸是發(fā)展魚、禽、畜、草等綜合養(yǎng)殖的天然場所。其次，塌陷水域的水可以應(yīng)用于工業(yè)冷卻用水和洗滌用水，可以將水用于發(fā)電廠、洗煤廠和降塵用水，還可以用于農(nóng)林業(yè)灌溉。對于水質(zhì)為Ⅲ類、面積較大的塌陷水域建議開發(fā)成飲用水水源地或精養(yǎng)魚塘。

2.3 環(huán)境保護措施

在環(huán)境保護方面，首先要做好周邊矸石山的綠化和固化工作，增加其穩(wěn)定性，減少發(fā)生自燃或崩塌的可能性。其次，水域邊緣區(qū)域可以種植速生耐水樹種，如垂柳、水松、池杉等。實施綠化工作不但可以降解水中的有機物，還可以改善景觀、綠化塌陷水域的周邊環(huán)境。最后，由于塌陷水域中水生植物較多，且塌陷深度不同，可開發(fā)成濕地公園。根據(jù)水深種植不同種類水生植物，例如，水淺地區(qū)可以種植一些茅草，水較深地區(qū)種植蘆葦?shù)龋瑺I造良好的濕地景觀，建成供人們健身休閑的公園，改善礦業(yè)城市的生態(tài)環(huán)境，帶來良好的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，促進礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

2.4 未來研究方向

煤礦塌陷區(qū)是一個自然、社會的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，多年來，淮南礦區(qū)在經(jīng)濟快速的發(fā)展過程中，環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)了明顯下降。經(jīng)濟的發(fā)展在相當(dāng)程度上以消耗大量資源和犧牲環(huán)境質(zhì)量為代價，這種經(jīng)濟增長方式如果得不到有效的控制和改進，勢必會對環(huán)境造成嚴(yán)重影響，不利于社會的可持續(xù)發(fā)展。塌陷區(qū)水質(zhì)狀況是區(qū)域環(huán)境的集中反映，可以認(rèn)為塌陷區(qū)的水質(zhì)變化是區(qū)域環(huán)境的一面鏡子。

在以后還要加強以下幾方面的研究：

（1）礦區(qū)不同的污染源對水環(huán)境的影響程度。

（2）礦區(qū)塌陷水域水質(zhì)和水量的動態(tài)演變分析。

（3）對于礦區(qū)水環(huán)境重金屬污染的具體來源，有待于進一步的考察和研究。

（4）從保護生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，應(yīng)大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，降低農(nóng)田化肥、農(nóng)藥的施用量，減少農(nóng)田營養(yǎng)鹽的流失，降低塌陷區(qū)水體營養(yǎng)物進入負(fù)荷，以及加強對塌陷水域的水質(zhì)監(jiān)測，進一步完善監(jiān)管力度，從不同方面來改善塌陷水域的水質(zhì)，使其得到盡可能地合理利用。

3 建議

（1）采煤塌陷直接造成塌陷區(qū)地下水位下降。由于地下水具有流動性，采煤引起的塌陷以及煤礦疏干水等采煤活動對地下水位的影響已不再局限于塌陷區(qū)，對塌陷區(qū)周邊地區(qū)也產(chǎn)生了惡劣影響，并使周邊地區(qū)產(chǎn)生了與塌陷區(qū)類似的環(huán)境問題。因此，在開展塌陷區(qū)生態(tài)治理的同時，應(yīng)同時考慮對受塌陷影響的周邊塌陷區(qū)的治理。

（2）由于物理、化學(xué)和生物的作用，水體本身具有一定自凈功能，但它也有一定的環(huán)境容量，當(dāng)污染超過了某個閾值時，自凈受到破壞，水生生物群落、功能將發(fā)生改變。因此從水生生物的狀況出發(fā)，找出其指標(biāo)因子和主要影響因子，并且采取相應(yīng)的應(yīng)對措施加以治理是防止其生態(tài)破壞的關(guān)鍵。

（3）加強對塌陷塘的水質(zhì)監(jiān)測，進一步完善環(huán)境監(jiān)管力度，從不同方面來改善塌陷塘的水質(zhì)，使其得到盡可能地合理利用。

（4）針對采煤塌陷積水區(qū)的水環(huán)境狀況，采取防治與治理相結(jié)合的方式，雙管齊下。結(jié)合礦區(qū)環(huán)境適當(dāng)發(fā)展生態(tài)型礦區(qū)農(nóng)業(yè)，嚴(yán)格控制塌陷積水區(qū)周圍污廢水的流入，截斷污染來源，同時應(yīng)加強對該水體的監(jiān)測力度，防止人為因素對水環(huán)境的污染，合理保護利用這一特殊的水資源。

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