范立民：陜北地區(qū)采煤造成的地下水滲漏及其防治對(duì)策分析_范立民

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1、2007年10月礦業(yè)安全與環(huán)保第34卷第5期陜北地區(qū)采煤造成的地下水滲漏及其防治對(duì)策分析范立民(陜西省煤炭地質(zhì)測(cè)量技術(shù)中心,陜西西安710001)摘要:以神木北部礦區(qū)為例,在分析薩拉烏蘇組地下水特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,論述了采煤引起的地下水下降及由此產(chǎn)生的泉水流量衰減、河流干涸及生態(tài)環(huán)境等問(wèn)題,認(rèn)為,只有合理選擇開(kāi)采區(qū)域、采煤方法,最大限度地減輕地下水的滲漏,才可促進(jìn)陜北煤炭基地建設(shè)的健康發(fā)展。關(guān)鍵詞:采煤;地下水滲漏;保水采煤;榆神礦區(qū)+中圖分類(lèi)號(hào):TD742.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1008-4495(2007)05-006

2、2-0320世紀(jì)90年代中期,陜北的榆神府地區(qū)就被評(píng)[1]1薩拉烏蘇組地下水分布價(jià)為煤炭資源近期有利開(kāi)發(fā)區(qū)。2004年國(guó)家確定的13個(gè)大型煤炭基地,其中有2個(gè)基地涉及到陜北陜北風(fēng)沙灘區(qū)的地下水主要賦存于第四系薩拉[6-7]地區(qū),即神東基地和陜北基地。這2個(gè)基地位于環(huán)烏蘇組,在溝谷沿岸的部分地段一些燒變巖中境脆弱地區(qū),保護(hù)區(qū)內(nèi)并不豐富的地下水資源,不僅也有較豐富的地下水,在礦區(qū)西部的陜蒙邊界附近,是礦區(qū)工農(nóng)業(yè)用水的需要,也是實(shí)現(xiàn)煤炭資源開(kāi)發(fā)白堊系洛河組富水性較強(qiáng),但勘查程度低。目前,在[2-3]可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)安全的需

3、要。保水采煤煤炭開(kāi)發(fā)區(qū),具有供水意義的地下水只有薩拉烏蘇是陜北等生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)煤炭開(kāi)發(fā)初期的重要組和燒變巖地下水。[4-5]課題。薩拉烏蘇組的分布厚度不均一。在神木北部礦采煤不可避免地造成地下水滲漏,并形成礦井區(qū),薩拉烏蘇組分布面積小,形成多個(gè)獨(dú)立的第四系2水。然而,對(duì)于生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)的淺層第四系地含水盆地,單個(gè)泉域面積一般小于50km,多數(shù)在下水,其滲漏后往往產(chǎn)生較嚴(yán)重的生態(tài)效應(yīng),甚至造230km左右,在泉域中心地帶,薩拉烏蘇組的厚度成生態(tài)環(huán)境惡化。陜北榆神府礦區(qū)就是這類(lèi)地區(qū),大,最厚可達(dá)67m以上,一般為20～3

4、0m,向泉域邊采煤造成了大量的地下水滲漏到礦井中,引起地下界逐漸變薄,直至尖滅。而在榆神礦區(qū),薩拉烏蘇組水位下降,甚至下降到侵蝕基準(zhǔn)面以下,使泉水干連片分布,面積大,范圍廣,厚度也大,最厚達(dá)160余涸,河流斷流,生態(tài)環(huán)境遭到破壞,嚴(yán)重影響礦區(qū)環(huán)m,富水性強(qiáng),單井日出水量最大可達(dá)3000多m3,是境保護(hù)。筆者以豐富的實(shí)際素材為基礎(chǔ),探討了陜陜北地區(qū)具有供水意義的含水層,目前開(kāi)發(fā)較少,仍北榆神府礦區(qū)采煤造成的地下水滲漏問(wèn)題,提出了然有較大的開(kāi)發(fā)潛力。采煤(經(jīng)濟(jì)發(fā)展)與保水(保護(hù)生態(tài)環(huán)境)的協(xié)調(diào)發(fā)展思路。2采煤造成的地下水滲漏

5、及環(huán)境效應(yīng)2.1采煤造成的薩拉烏蘇組地下水滲漏收稿日期:2007-02-09;2007-08-15修回采煤已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的地下水滲漏。最近,對(duì)基金項(xiàng)目:陜西省發(fā)展和改革委員會(huì)《陜西省榆神礦區(qū)保神木北部礦區(qū)采空區(qū)進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)大部分采空區(qū)水采煤綜合研究》的部分成果;陜西省軟科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目地裂縫發(fā)育到地面,甚至在地面有明顯的裂縫和塌(2007KR18)陷區(qū)。1995年曾經(jīng)對(duì)陜北第1個(gè)綜采工作面的地下作者簡(jiǎn)介:范立民(1965—),男,山西曲沃縣人,教授級(jí)高水位下降過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)(圖1),發(fā)現(xiàn)在綜采工作面級(jí)工程師,主要從事煤地質(zhì)

6、學(xué)與礦山儲(chǔ)量檢測(cè)管理工作。E-mail:fan19880629@163.com。首次放頂后,地下水位迅速下降,之后略有回升,然·62·2007年10月礦業(yè)安全與環(huán)保第34卷第5期后持續(xù)下降,直至下降到基巖面以下,使第四系的地下水完全滲漏到井下,地下水位下降到當(dāng)?shù)氐那治g基準(zhǔn)面以下,下降幅度達(dá)8m以上。在公路邊也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的依據(jù),以往,冬季地下水沿薩拉烏蘇組底界面滲出,形成冰溜,而2007年1月7日調(diào)查,發(fā)現(xiàn)地下水位下降到基巖之中,并沿基巖的層間裂隙滲出,形成了冰溜,而薩拉烏蘇組與基巖的界面附近已經(jīng)干涸,無(wú)地下水滲出。圖2不

7、同時(shí)期窟野河平均流量變化情況2.3地下水滲漏引起的表生生態(tài)環(huán)境效應(yīng)由于采煤,陜北采空區(qū)植被出現(xiàn)了死亡等現(xiàn)象。在腦高不拉廟溝,一些小葉楊出現(xiàn)枯梢,溝內(nèi)成排的沙柳已經(jīng)有10余年樹(shù)齡,夏天郁郁蔥蔥,但在礦井水集中排放的溝道附近,沙柳死亡。其他地區(qū)的采空區(qū)也出現(xiàn)了類(lèi)似植被死亡現(xiàn)象。據(jù)觀(guān)察研究,陜北風(fēng)沙區(qū)植被生長(zhǎng)條件與地下水位埋深有著直接的[3,8]圖1采空區(qū)地下水位下降過(guò)程關(guān)系。小葉楊、沙柳、沙蒿在水位埋深小于1.5m時(shí),均生長(zhǎng)旺盛;水位在1.5～3m時(shí),生長(zhǎng)良好;在2.2地下水滲漏引起的河流斷流與干涸3～5m時(shí)沙柳、小葉楊生長(zhǎng)

8、正常,在5～8m時(shí)沙柳、由于地下水位下降,引起了部分泉水流量衰減小葉楊生長(zhǎng)較差,小葉楊出現(xiàn)枯梢、禿頭或出現(xiàn)老頭或干涸。雙溝泉(大柳塔煤礦采空區(qū)范圍內(nèi))在煤炭樹(shù);水位埋深大于8m時(shí)大部分小葉楊枯死,沙柳生[3]3長(zhǎng)差。植被生長(zhǎng)條件與地下水位埋深關(guān)系見(jiàn)圖3。開(kāi)采前流量為7344md,2004年8月觀(guān)測(cè)僅為80m3d,衰減