15 采煤对地下水的影响及对策.docVIP

采煤对地下水的影响及对策陕北侏罗纪煤田（神东、榆神、榆横矿区）储量丰富、煤质优良、地质构造简单、开采技术条件优越，被列为国家规划矿区。然而，本区地处我国西北内陆干旱地区，毛乌素沙地与黄土高原的接壤地带，水资源贫乏、生态环境脆弱，采煤对水资源和生态环境影响较大，使本来就比较脆弱的生态环境遭到破坏，甚至引起较严重的后果。因此，必须在保水、保生态环境的条件下进行煤矿开采（即保水采煤）。但如何实现保水采煤，以便在采煤时最大限度地保护地下水资源，解决采煤与保水这一客观矛盾，是亟待解决的科学问题。一、地质、水文地质条件1、地质特征陕北侏罗纪煤田含煤面积2.7万km2，总资源量1400多亿吨，含煤地层为延安组（J2y），主要可采煤层有5层，煤层相当稳定。煤田突出的特点是埋藏浅，厚度大，开采容易。窟野河流域最上部的可采煤层埋藏深度100m左右。秃尾河流域90~150m。2、水文地质条件陕北可供开发利用的地下水资源主要赋存于第四系萨拉乌苏组（Q3s）沙层和侏罗系烧变岩中，本地区地下水主要接受大气降水的入渗补给，多年平均大气降水量436.7mm，蒸发量1907.2mm。萨拉乌苏组地下水：为一套河湖相的沙质沉积物，呈松散及半固结状态，岩性以粉细沙、中细沙为主，灰色、灰黑色，全区分布，厚度变化大，一般厚度10~70m，西部地区榆溪河上游的孟家湾区，厚度可达150m以上，含水层厚度受基底古地形控制，古地形低洼处萨拉乌苏组厚度大，向两侧逐渐变薄，其富水性随岩性、厚度的变化而变化，萨拉乌苏组厚度大，富水性就强，反之则弱。含水层厚度大于40m时，单井出水量800~1500m3/d，部分地段可达2000m3/d。烧变岩地下水：烧变岩是煤层自燃过程中使覆岩受热烘烤、烧失后形成的一种特殊类型的岩石，烧变岩广泛分布于窟野河、秃尾河沟谷沿岸煤层露头区，其裂隙、空洞发育，且上覆为透水的沙层，因而在构造有利部位可形成强富水区，烧变岩地下水资源主要分布于矿区东部，地下水资源丰富，单井出水量可以达到1000~2000m3/d以上，可以作为矿区开发的临时性水源地就近取水，但烧变岩勘探程度较低，需要进行专门性勘探评价工作。3、煤炭、地下水资源赋存的空间关系根据大量的地质勘查资料，本区主要含水层位于煤层的上部或侧部，其中萨拉乌苏组地下水位于煤层上部，其含水层底界据最上部的可采煤层一般30~150m，其覆岩除风化岩石外，还有第三系三趾马红土、离石黄土等相对隔水层。而烧变岩地下水位于煤层的侧部，它是由煤层自燃后形成的，含水层与煤层直接接壤。二、采煤对地下水的影响据有关资料，陕北煤炭开采后，地下水位普遍下降，严重影响生态环境和河流径流量。1、采煤引起地下水位普遍下降大柳塔煤矿范围内的母河沟泉域，是一个完整的水文地质单元。开采的煤层赋存在泉域下部，煤层厚度6~7m，埋深80~90m，采厚4m。大柳塔煤矿开采前，地下水原始流场为以母河沟泉为中心的自流盆地，由于受基岩面古地形的影响，在工作面的初期采区即古冲沟区形成相对富水区，地下水由东、西、北三各方向向古冲沟区运移，而且以东部的补给强度较大，中心部位含水层厚度20m，向边沿逐渐变薄，地下水的径流明显受古地形的控制，地下水位标高1212m±，最低处位于母河沟泉口，母河沟泉域地下水最终以母河沟泉的形式排泄。煤层开采过程中，地下水流场随着开采强度的加大，不断变化，并逐渐形成了以采空区为中心的排泄区，地下水位等高线也向采空区一侧倾斜，形成了以采空区为中心的降落漏斗。该区四个工作面全部采完后，地下水位已经下降到基岩面以下，第四系萨拉乌苏组含水层已经失去水文地质意义。对本区18个月的长期观测，发现地下水位在煤矿初次放顶后，迅速下降，之后曾经一度上升，并随着回采面积的扩大，逐渐下降，最终稳定在基岩界面附近，地下水位下降幅度达10～12m。1997年我们在该区完成了一个观测钻孔的施工，目的一是了解煤层开采后冒落带的发育高度，二是探测煤层开采后，地下水位的深度。经过施工观测发现，煤层开采后，萨拉乌苏组已经不含水，地下水位已经下降到基岩面以下。陕北目前的开采区域，煤层埋藏深度都较浅，一般100m左右，根据本区水文地质条件及煤层的赋存特征,煤炭开采后,产生的冒落带、裂隙带将发育到萨拉乌苏组含水层底部，甚至发育到地表。采空区地表形成了大量的地裂缝，从而疏干地下水。 我们曾经对煤炭开采对地下水的影响进行了系统研究，认为神木北部矿区、榆神矿区秃尾河沿岸地区是强烈影响区域，煤层开采将导致地下水位的大幅度下降。外围是缓冲地区，采取一定的措施，可以达到保水采煤之目的。榆神矿区西