会议论文(方向清)采煤对黑龙洞泉岩溶地下水系统影响程度评价.doc

采煤对黑龙洞泉岩溶水系统影响程度评价 方向清 傅耀军 中国煤炭地质总局水文地质局 河北邯郸 056004） 摘要：文章在分析峰峰矿区采煤与黑龙洞泉岩溶水系统关系和矿床水文地质资料基础上，确定开采规模、构造复杂程度和岩溶水水压等9个因素为采煤对黑龙洞泉岩溶水系统水量、水质和环境影响的主要因素，运用基于MAPGIS的层次分析法，就采煤对黑龙洞泉岩溶水系统影响程度进行了评价，将峰峰矿区采煤对黑龙洞泉岩溶水系统影响程度分为强、较强、中等、较小、小五个等级，为矿区煤炭资源科学开采和区域水资源保护提供依据。 关键词：黑龙洞泉、影响程度评价、分区 煤炭开采对含水层破坏是一个动态发展的过程，需要从煤矿开采历史过程中的各种影响因素的变化进行分析研究。例如在煤炭开采过程中，会产生大量的酸性矿井水，这些酸性矿井水与地下围岩裂隙水存在着一定的水力联系，沿着围岩裂隙释放到奥灰含水层中，对目标含水层造成严重的威胁。通过对黑龙洞泉岩溶水系统模式、矿区开采现况及对岩溶水系统产生的影响现况分析，确定主要影响因素，采用MAPGIS与层次分析法（AHP）相结合方法进行采煤对黑龙洞泉域岩溶水水量、水质和系统环境影响评价。 1 地质概念模型的确立 采煤对黑龙洞泉岩溶水系统的影响主要表现在水量、水质和系统环境三个方面。 对于水量影响主要是采煤排水和生活、工业用水。决定采煤排水量的大小主要因素是煤层底板承受的岩溶水水压、构造复杂程度，生活、工业用水量和生产规模等。因而本次评价水量影响因素为：奥灰水的水压、构造复杂程度、采煤排水量和生产能力。 采煤对岩溶水水质影响主要是生活污水、采煤排水和矸石淋滤物等。由于黑龙洞泉岩溶水系统为“单斜构造分散径流集中排泄岩溶水系统”，岩溶水水位远高于煤层，岩溶水水压大，在1.2～5.22MPa，因而，井田内承压区煤系水一般不会向下伏奥灰岩溶裂隙含水岩组径流，生活污水、开采排水和矸石淋滤物对岩溶水的影响主要在灰岩浅埋区。因而本次评价水质影响因素为：埋藏条件和矿化度。 采煤引发的环境的问题主要是煤矸石、其他水体污染、采空区的地面塌陷和地裂缝等。影响程度主要取决于煤层采高、开采方式、开采规模和环境治理等，开采规模已作为对岩溶水水量影响因素，环境治理是开采后期工程，因而也不作为评价影响因素。因此，对环境影响因素为煤层采高、矸石堆放面积和采空沉陷比。 2 影响因素指标量化 采煤对岩溶水系统的影响是一个非常复杂的工程，为便于进行定量评价，在此主要考虑系统资源量、水质和系统环境。 2.1对系统资源量影响因素量化指标 从前述资料可知，影响系统资源量的主要因素是构造复杂程度、奥灰水的水压、采煤排水量和生产能力4个因素。 ①奥灰水的水压取值1979年的奥灰水水位与奥灰顶板差值。 ②构造复杂程度根据峰峰矿区的构造特征分为复杂和中等二个级别（表1）。 表1 峰峰矿区矿井构造复杂程度表 矿井 三矿 四矿 九龙矿 康二成矿 王凤矿 五矿 万年矿 薛村矿 小屯矿 羊渠河矿 牛儿庄矿 通二矿 孙庄矿 黄沙矿 陶一矿 陶二矿 构造 复杂 程度 复杂 复杂 中等 中等 中等 复杂 中等 复杂 中等 中等 复杂 复杂 复杂 复杂 中等 中等 ③采煤排水量取值各矿井的每分钟矿井排水量。 ④开采能力取值煤矿2006年实际生产能力。 2.2 对系统水质影响因素指标量化 采煤对系统水质的影响的因素很多，如埋藏条件、Cl-、NO3-、SO42-、矿化度等。由于资料有限本次以矿化度、埋藏条件作为评价指标。 ①本次评价将埋藏条件分为二个等级，浅埋区为较大区，而深埋区为中等区。 ②矿化度以1980年和2007年矿化度变化值为评价指标。 2.3 对系统环境影响因素指标量化 本次评价影响环境因素取采空区分布、矸石堆放、煤层采厚。 （1）采空区内主要为地面沉降，边缘主要是地裂缝，因而采空区外扩500m范围为影响较大区，其余为影响小区。沉降强度和地裂缝规模与开采方式和采厚相关。评价中以采空沉陷比和煤层厚度作为评价指标。 采空沉陷比等于沉陷面积与采空区面积之比。峰峰矿区采空沉陷比在1.3～1.9。 （2）矸石对系统环境的影响以2007年矸石堆放占地面积作为评价指标。 （3）各矿区煤层采厚取以矿区平均煤厚计算。 3.基于MAPGIS的层次分析法评价模型的建立 根据各个具体的因素指标构成了本模型的决策层（层次）构造判断矩阵 运用征集专家评分的方法，征集和咨询现场专家、高校及科研单位研究学者的意见，广泛听取他们的见解和看法根据他们在现场生产实践和科学研究中的亲身体验和经历以及处理问题的具体方法，对影响的众多因素进行评分打分标准是依照T.L. SAATY创立的19标度方法专家，形成专家对各影响因素的评判集，由此构建评价的判断矩阵（表表）。判断矩阵Ai（i =1） 水量B1 水质B2 环境B3