剑江干支流受煤矿矿坑水污染状况分析

刘以礼，王开富，胡长春，雷 宇，石光明

(黔南州环境监测站，贵州 都匀 558000)

煤炭资源开采会产生较大的环境污染和生态破坏，矿坑水则是煤矿的主要污染因子，排入天然河流水体后对水环境的不良影响很大[1]。都匀地区剑江流域众多煤矿、煤窑所产生的矿坑水，长期以来造成了剑江一些支流及其干流部分河段的污染。

1 剑江干支流2001年与2012年同期河水总铁含量对比

煤矿矿坑水污染以丰水期为重。2001年7～8月，对剑江一些受矿坑水污染明显的干支流河段进行监测，剑江水系及监测断面分布见图1。根据监测结果并结合煤炭工业污染物特点及剑江流域地理地质环境特征分析，确定最主要的污染物是以Fe2O3形态为主的总铁[2]。2012年同期，再次监测各断面总铁含量。2个年度总铁监测结果见表1。

图1 剑江水系及监测断面分布

表1 各断面总铁监测结果 mg/L

表1显示出了污染变化的几个特点:

(1)大部分断面2012年总铁含量比2001年同期上升，污染程度加重，尤其是杨柳街河，3个断面污染均大幅度上升，中游下坝桥断面总铁含量由2.15 mg/L上升到了9.64 mg/L，上升幅度高达348%，而且下坝桥和马坡的总铁含量超过了GB20426－2006《煤炭工业污染物排放标准》中7 mg/L的限值。

(2)摆楠河2001年未见明显污染，2012年其中游河段已受较大污染，其河口段污染较轻。

(3)2001年尧林河从中游起开始有污染，上游较为清洁;但2012年上游河段受到严重污染，漫坡断面总铁含量高达7.25 mg/L。其中、下游则相反，污染比2001年同期减轻，下尧林寨和小河边成为少有的2012年总铁含量显著下降的监测断面。

(4)剑江从杨柳街河汇入后即受到明显的污染，近十余年来污染在波动中总体上呈上升趋势，2012年污染更加严重，市区上游桥头堡断面总铁含量达4.19 mg/L，超过2001年数倍;被明显污染河段还向下延伸到都匀市区内，市区龙背桥断面总铁含量达1.63 mg/L，已呈明显黄色，对城市水体景观造成了很大的负面影响。

2 污染状况形成及变化原因分析

在煤矿地下开采过程中，采掘活动破坏了地下含水层和煤层之间的隔水层，使得其中的孔隙水、裂隙水和(或)溶洞水渗入煤层，形成矿坑水[3]，煤炭中伴生的硫铁矿等进入水中，这些污染物质在水中不断经氧化等作用逐步转化，最终转化为Fe2O3等金属氧化物和以硫酸钙为主的硫酸盐类。被污染的河流颜色随着Fe2O3含量的多少而从浅黄到深黄褐色不等，河水总铁浓度达到约0.5 mg/L时出现轻微的黄色，总铁含量超过1 mg/L后，呈现明显的铁锈黄色，被称为“锈水河”。

都匀剑江流域从2001年到2012年，十余年来“锈水河”污染状况加重，与流域内煤矿开采及矿坑水排放量增加紧密相连。

随着开采年限的增加，煤矿井不断向地下掘进延伸，地下水压越来越高，同时穿透的隔水层、连通的含水层和煤层越来越多，即使煤矿生产规模不扩大，也会导致矿坑水量加大，同时煤矿矿洞形成的采空区越来越大，上方形成地裂缝和蹋陷带，也使得更多的雨水和地表径流进入矿坑成为矿坑水[4]。

2002年以来，特别是2002到2007年，我国煤炭价格快速上涨，推动了全国煤炭生产，都匀地区也新投产了不少煤矿井，同时一些老矿也进行改造、扩建，新增了采煤工作面，扩大了生产能力，这些新建和改、扩建矿井使排放的矿坑水进一步增多。因此，剑江几条支流大部分河段污染加重，原本尚属清洁的摆楠河中游与尧林河上游也受到污染。支流污染加大，加上为城市供水于2003年建成运行茶园水库，导致剑江上游清洁天然来水大量减少，使剑江干流的污染程度加深。

煤矿环境影响并不随着煤炭开采的结束而结束，而是继续存在，因为已受破坏的地下水系不可能恢复。不少关停废弃煤矿依然产生矿坑水并外流污染水体，但缺少了机械强制疏干排水作用和井下通风供氧对硫铁矿氧化溶入水体的加强作用以及井巷掘进中爆破、切割、钻孔和风机的振动对地下水流动的促进作用，矿坑水的产生量和污染物含量要比运行时小。

2001年对尧林河中下游影响很大的下尧林寨附近煤矿井在2012年之前因资源枯竭而废弃，矿坑水量因此减少很多;而尧林河上游漫坡近年新开的矿井虽然使上游严重污染，但因河水中主要污染物Fe2O3容易在水中沉降，沉降速率随着河水流速的减缓而增大，而从漫坡到下尧林寨之间的河床比降很小，又有原为农田灌溉而砌筑的前后3道小水坝，河水流动缓慢，致使下尧林寨断面总铁含量大大降低，其污染状况较2001年明显减轻。从中游到下游，因有2002年之后新建的小煤窑矿坑水流入，下游小河边断面污染状况再次加重，但小河边断面自身与2001年同期相比，污染还是降低了的。

3 治理方法讨论

近年来，都匀地区煤矿矿坑水污染河流问题得到了一定程度的重视。都匀市曾分别在2004～2005年、2008年投入大量财力物力对受污染最重、地理位置又最敏感的杨柳街河进行了治理，为规模较大的几家煤矿建成了污水处理站，但这些污水处理设施只限于处理这少数几家煤矿的矿坑水，且由于运行需要煤企的人、财、物力成本投入，而相反环境违法成本很低等原因[5～6]，很难保证它们全部正常运行，甚至于有的就完全形同虚设，所以总体收效甚微，受煤矿废水影响的杨柳街河及剑江河段水质并未见好转，仍呈加重趋势。故应考虑再补充其他的方法来进行治理。利用河流自然曝气作用使污染物中的各种低价铁化合物进一步充分氧化为Fe2O3，再以人工水坝加速其沉降，是一种有效的治理途径。

在受矿坑水污染河流上分别修筑多级坝顶溢流式小水坝，下一梯级的水坝回水末端与上一梯级水坝坝脚互不相接，中间留出一段天然未渠化河道，这一段河道和坝上溢流起到了自然曝气作用，而库区则发挥沉淀作用。多级水坝建成后将会显著减轻“锈水河”的污染，事实上受煤矿矿坑水污染的剑江支流中，尧林河上游和摆楠河就因为河中几道原灌溉用小水坝形成的回水致使Fe2O3迅速沉降，从而大大降低了下游污染物含量。

人工水坝工程建设难度低、建设速度快、投资不高，一次投入后能长期有效，无须投加化学药剂、安装运转机电设备，不需专人管理，运行成本基本不须考虑，能够缓解污染状况，很有实效。

在彻底从源头上一一成功治理数量众多的各类型煤矿的废水污染，从而杜绝超标废水进入天然河流水体之前，采用这种方法能最大限度地将煤矿矿坑水污染的影响控制在较短的河段，减少污染面，减轻污染状况;而即使所有污染源都得到全面彻底稳定治理，这也还是发生煤矿废水污染事故时的有效缓冲措施。

4 结语

煤矿矿坑水对剑江一部分支流和剑江干流部分河段造成了污染，从2001年到2012年，由于煤炭开采力度加大等原因造成煤矿矿坑水排放总量增加，污染程度总体上呈现加重趋势，除少部分河段外，大多数原被污染的河段在2012年同期总铁含量升高，污染加重，并出现新的被明显污染河段，应该切实采取措施进行治理。笔者认为在被污染河段河道中修建人工小水坝，采用自然曝气－沉降方法减轻污染影响、减少污染面，是一种经济可行的治理方法。

[1]刘以礼，程义祥，潘明芳，等.岩溶山区煤矿开采的环境影响与对策浅析[J].江苏环境科技，2005，18(2):30－32.

[2]刘以礼，杨敢，熊菊萍.都匀地区煤窑矿坑水污染剑江支流状况及治理[J].贵州环保科技，2001(2):42－46.

[3]汪龙琴，张明清，周锡德，等.煤矿水污染及防治技术[J].洁净煤技术，2007，13(1):82 －85.

[4]邢立亭，徐征和，王青.矿产资源开发利用与规划[M].北京，冶金工业出版社，2008:223－249.

[5]杨守勇.环保设施不能成为样子工程[J].经济研究参考，2010(48):26－26.

[6]廖佩红.环境违法成本低的原因分析及完善对策研究[J].环境，2008(1):68－71.