礦區含水層破壞程度評價

摘 要：在環境保護與資源開發都日益緊急的情況下，對礦山地質環境保護與治理分區設計有利于在保護環境的基礎上進行資源開發。而礦山地質環境這塊，含水層破壞程度的評價，對礦山地質環境保護與治理分區起到至關重要的作用。文章在各種資料及現場調研的基礎上，同時對廣達礦礦山對周邊地質環境的含水層破壞進行了現狀評估。對廣達礦礦山地質環境的治理分區具有重要的參考價值。

關鍵詞：廣達礦；含水層；現狀評估

1 概述

隨著煤礦業的快速發展，在為經濟社會發展提供重要物質保障的同時，累積了大量的地質環境問題。在長期的煤礦資源開發利用過程中，以浪費資源和破壞環境為代價，礦山生態破壞和環境污染等問題日益嚴重，成為制約我國經濟發展的重要因素[1]。當今人類面臨著嚴重的水資源問題，地下水作為一種重要的水資源，在世界上許多國家己經成為了人民生產生活用水的主要來源，世界范圍內約有1/3的人口使用地下水作為飲用水[2]。近年來煤礦開采對地下水造成嚴重影響，直接對人類造成危害，研究煤礦開采對含水層的破壞意義重大[3]。煤炭開采對淺表含水層的破壞主要形式有：以防治礦井水害為目的進行的人為疏干排水；采動形成的導水裂隙對上部含水層的自然疏干；由于采動形成的地表沉陷和裂縫，對地下水原始徑流的破壞[4]。

2 研究區概況

平頂山市廣達煤業有限公司（以下簡稱廣達公司）屬平頂山市衛東區集體企業，位于平頂山市程平路以北，平頂山-郟縣公路以西，魏寨村西北約1500m處，南距平頂山至許昌公路約1.5公里，距北環路北200m，西與洛寶路相連，東距大烏路200m，有碎石公路通往礦區，交通便利。礦井井田位于平煤十礦井田范圍內，廣達公司四周及深部均為平煤十礦井田范圍。該礦行政區劃屬河南省平頂山市衛東區東高皇鄉管轄。原廣達煤礦為立井單水平下山開拓，開采水平標高-36m，開采煤層為五2煤（丁5-6），主井、風井井筒落底五2煤層底板5m處，技改后主采四1（戊11）煤層。

3 含水層破壞現狀分析

含水層破壞現狀分析主要基于現階段礦區井巷開拓數據、本次地下水現狀調查、礦方提供的地下水觀測資料及基礎水文地質數據進行。分析內容主要有含水層結構破壞、水位下降等方面。

3.1 垮落帶和導水裂隙帶高度計算

覆巖移動變形對含水層的影響主要受垮落帶、導水裂隙帶控制，根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》中推薦的公式，垮落帶、導水裂隙帶及防水煤巖柱高度以下式計算：

垮落帶高度公式：

（1-1）

式中：Hm-垮落帶高度（m）；M-煤層的開采厚度（m）

導水裂隙帶高度計算公式：

（1-2）

式中：HLi-導水裂隙帶高度（m）

廣達公司五2、四2煤回采已經基本結束，現主采四1煤。五2煤平均厚度2.19m，計算其垮落帶高度和導水裂隙帶高度分別為9.68m和36.43m；四2煤平均厚度4.78m，計算其垮落帶高度和導水裂隙帶高度分別為13.73m和44.39m；四1煤平均厚度1.40m，計算其垮落帶高度和導水裂隙帶高度分別為7.67m和29.57m。

3.2 含水層結構破壞分析

由地層和煤層資料可知，五2煤位于二疊系上統下石盒子組上部，直接頂為砂巖裂隙含水層，因此五2煤開采會造成頂板含水層結構破壞；四2煤位于二疊系上統下石盒子組中部，距離頂板最近的砂巖裂隙含水層平均17m，因此四2煤開采不會造成頂板含水層結構破壞；四1煤位于二疊系上統下石盒子組中部，直接頂為砂巖裂隙含水層，因此四1煤開采會造成頂板含水層結構破壞。

3.3 水位動態分析

廣達公司批準開采五2、四1和四2煤層，現階段主采四1煤層，通過本次調查，礦區及周圍地表水體未見漏失，主要供水含水層（淺層地下水）水位下降幅度不明顯前述計算表明，五2、四2和四1煤層開采后，形成導水裂隙帶高度分別為36.43m、44.39m和29.57m，遠大于煤層至最近含水層段的距離（0m、17m和0m）。由于五2、四2和四1煤層頂板砂巖含水層富水性較弱，加之廣達公司和相鄰的十礦、十二礦、一礦、二礦開采排水，煤層頂板砂巖含水巖組目前已經干枯無水。

3.4 礦山開采對含水層影響綜述

現狀條件下，礦山開采造成五2和四1煤層頂板砂巖含水層結構破壞，并在四1、四2煤和五2煤頂板砂巖含水層中形成導水裂隙帶，但由于廣達公司及附近相鄰的十礦、十二礦、一礦和二礦的開采排水活動，致使煤層頂板砂巖含水層呈疏干狀態，范圍波及整個廣達公司礦區，面積為1.3478km2。因五2、四2和四1煤頂板砂巖含水層富水性差，致使其不具有供水意義，不是當地主要供水層，生礦區村莊居民主要活飲用水取自礦區附近水井，由管道送入，供水距800m，礦山開采對區內居民生活用水影響不明顯。廣達公司礦井正常涌水量為120m3/d，預測最大涌水量為240m3/d，均小于3000m3/d。礦區東部有一條季節性河流月臺河，經調查確認開采活動并未造成地表水體流失。

綜合認為，對照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設及壓煤開采規范》附錄E，現狀評估礦山開采活動對地下含水層影響程度較嚴重。

參考文獻

[1]武強，劉伏昌，李鐸.礦山環境研究理論與實踐[M].北京：地質出版社，2005.

[2]United Nations Environment Program（UNEP）[M]. Earth scan. UK，1999.

[3]張凱，王少龍，郭鑫，等.某煤礦開采中含水層的破壞及其防治措施[J].地質災害與環境保護，2012，1：64-67.

[4]李衛東，李智勇.漳村煤礦開采對淺表含水層影響研究[J].煤炭科學技術，2011，12：112-115+119.

作者簡介：王京（1991-），男，碩士，成都理工大學。