煤矿开采对区域地表水环境的影响分析

高瑞玲

（芮城县水利水保局，山西 芮城 044600）

1 概况

山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司位于高平市区南约10km处向阳至司家川、巩村一带。根据省国土资源厅批准的采矿许可，该煤矿开采3，9，15号煤层，井田面积为9.6841km2，设计生产能力为1.20Mt/a。

煤矿开采区域位于三姑泉域范围内，属于泉域岩溶水中部径流区，不在重点保护区内。三姑泉出露于晋城市河西乡孔庄村东北5km丹河河谷两岸，呈股状集中涌出，现已被青天河水库淹没，泉水多年平均总流量7.2m3/s。煤矿开采区内的主要地表河流许河，该河发源于高平市西北部寺庄附近，于河西镇下庄汇入丹河，除许河外矿区内无常年性河流和大的地表水体。煤矿开采区地处太行山南段西侧，沁水盆地东南边缘，地表呈现为因侵蚀而形成的低山丘陵地貌，西部高、东部低，雨季时沟谷产生季节性地表径流，区内地表水沿沟谷自西向东自然排泄。

2 煤矿开采对区域地表水环境的影响分析

根据煤矿的建设和运行特征，分建设期和运行期两个阶段分析其对地表水环境的影响。

2.1 煤矿建设期对地表水环境影响分析

矿井建设工期预计为2年，其对地表水的影响主要为矿井初期的涌水、施工产生的废水和生活废水。施工废水主要有配料溢流、建筑材料及设备冲洗水等，废水中含有一定量的油污和泥沙，其中油污消解时间长，且有一定的渗透能力，若直接排放，会对附近水体及土壤造成污染；生活污水主要污染物是悬浮物SS和化学需氧量COD。

煤矿矿井建设期内的涌水和施工废水较小；施工高峰期施工人员可达到1000余人，预计生活污水排放量约60m3/d。

2.2 煤矿开采运行期引起的地表塌陷对地表水体的影响

煤矿开采过程中产生的地表塌陷将对地表水环境造成一定影响，表现在两个方面：一方面是煤层开采后上部岩层被破坏，产生的裂隙带到达地表，就会使地表水与井下连通，引起地表水渗漏至井下；另一方面，地下含水层的破坏将造成矿井水的增加，形成以煤矿采区为中心的降落漏斗，该范围内的地表水、地下水将会由原有的水平流动变为垂直流动，使得地表水量减少，浅层地下水位下降。目前，煤矿主要设计开采9号煤层，该煤层的最大导水裂隙带高度为36.1m，煤层埋深104.26～213.95m，最大导水裂隙带不会导通地表，同时，煤矿开采造成的地表裂缝深度一般在十几米，正常情况下不会与导水裂隙带沟通，故煤矿开采形成的导水裂隙带不会沟通地表，因此，煤层的开采不会直接影响地表河流许河的水量。

另外，煤矿开采中对区域地表形态和自然景观也有一定影响。井田内沟谷呈树枝状纵横交错，由于开采沉陷引起的地表起伏与丘陵、山地等处地形地貌相比甚微，且地表沉陷后井田内地面高程总体上仍比许河的高程要高，故不会因地表下沉形成地表水滞流，不会形成大面积明显的下沉盆地。根据9号煤层开采深厚比计算可知，其深厚比为70.0～186.0，参考国内外采矿经验，开采9号煤层时对地表的影响较轻。

虽然煤矿开采不会直接影响许河的水量，但开采期间地表受沉陷影响，在一定程度上会改变地面降水的径流与汇水条件，可能间接影响许河的水量。

2.3 煤矿运行期排出的废污水对地表水环境影响分析

项目废污水入河排污口位于许河西侧，采用钢筋混凝土管及冲沟将废水排放，废水污染源主要有矿井水、生活污水，污染物为SS，COD和BOD5等。煤矿工业场地排放的生产生活污废水量为522.94m3/d，主要是生产和辅助生产厂房内的洗涤污水、浴室、洗衣房、厕所污水等的生活污水。经测试，项目的废水指标为：BOD5=60 ～100mg/L，COD=100 ～200mg/L，SS=150 ～200mg/L；煤矿井下排水涌水量为182m3/h。

3 处理措施分析

3.1 煤矿建设期废水处理措施和效果评价

针对项目产生的井下初期涌水、施工废水和生活污水，进行集中收集和处理。具体包括：一是针对涌水和施工废水设置沉淀池，对废水经沉淀处理后回用于地面洒水、搅拌砂浆等；二是针对施工人员集中生活区的生活污水，设立一体化二级生化处理装置，集中处理生活污水，处理后水质达到污水综合排放标准要求，用于农灌或排入下游沟谷。对煤矿的施工废水和生活污水分别取样分析其处理前后的水质检测结果，见表1。

表1 煤矿建设期煤矿污水处理前后水质对比分析

从表1数据可以看出，煤矿废水如果不及时处理并不能满足排放标准或农田灌溉水质要求，直接排放会对地表水环境产生一定污染；但在采取相应的防治措施后，煤矿建设期产生的污废水对地表水环境影响很轻微。

3.2 煤矿开采运行期对地表塌陷的主要防治措施

矿井生产后必然会对地表形态造成破坏，所采取的综合防治措施只能在现有技术、经济条件下尽可能减轻地表形态破坏造成的影响，针对矿井地质、采矿条件和环境特征提出地表塌陷防治措施，主要包括：对井田范围内的工业场地、村庄等重要保护目标必须留设足够保护煤柱；对井田内的供电线路和通往各乡镇的道路等考虑采取恢复措施，组织人员及时维护养护，必要时可临时改道；对因井下开采造成的农业欠收，应根据实际情况给予补偿；造成的村庄房屋和其他设施的损坏，均应视具体情况给予补偿；在煤矿开采过程中合理布置工作面和开采顺序，以减小或减缓地表移动或变形，利于分期分批维修地表沉陷造成的破坏；矿井开采计划应与当地农业规划相结合，边开采、边复垦、边利用，对受矿井开采沉陷影响的农作物和林木进行补种和扶栽，同时组织人力物力对沉陷区进行综合整治、充填堵塞裂缝、平整土地，以恢复土地使用功能，防止土壤侵蚀、阻止雨水渗漏、减少水土流失等；地表塌陷应进行经常性的观测，对地表塌陷可能带来的危害应采取提前预防、加强观测、及时处理的办法，对地表出现的裂隙无法填充的区域设禁示标牌。

3.3 煤矿开采运行期对地表水环境的主要防治措施

根据项目废污水排放标准，排水口处水质均应满足地表水Ⅳ类水质标准，污染物指标为：pH值=7.68，COD≤10mg/L，BOD5≤0.4mg/L，氨氮≤1.25mg/L，石油类≤0.08mg/L，这就要求煤矿需在污水处理厂配备在线监测设施，建设调蓄水池，收集事故状态下的废污水，防止污水直接排放，保证项目入河排污口设置合理可行。

正常情况下，煤矿运行期产生的废水经污水处理厂处理后用于井下洒水、黄泥灌浆、降尘洒水等，生活污水经处理后全部用于黄泥灌浆并不外排。事故情况下，由于矿井水和生活污水处理装置不能正常工作无法处理废水，矿井水和生活污水经简单沉淀处理后全部排放，此时排放废水将会使许河的水质污染在短时间内加重。

工业场地的生活、生产污水经化粪池处理，机修、食堂等含油污水采用隔油池处理，然后通过生水处理设备进行生化处理。经过测定，出水水质满足排放一级A标准，处理后的生产、生活污水用于选煤厂洗煤循环补水、工业场地绿化、地面降尘及井下防火灌浆用水，再生水处理设备所排污泥定期清理外运，可用于农肥等。工业场地排出的矿井水，在污水处理厂设计采用絮凝、反应、沉淀、过滤、消毒等一体化处理工艺，经处理达标后回用于井下生产洒水及井下防火灌浆，多余水量达标排放。

另外，污水厂管理运行中应保证污水处理设施的正常运行，避免发生污水事故；加强对污水处理和排污环节的管理，制定科学、严格的规章制度，并建设一定容量的事故废污水收集池，以保证污废水长期稳定达标排放。经实时监测，项目不经处理的外排矿井水能够满足地表水环境Ⅳ类标准，矿井污水的事故排放不会对区域水环境产生明显影响。

4 建议

第一，煤矿建设期产生的废污水包括井下初期涌水、施工废水和生活污水，经集中收集和处理后，对地表水环境影响十分轻微，但不及时处理可能会对地表水环境产生一定污染。

第二，煤矿开采运行期采取的防护措施包括设立保护煤柱、维护补偿等，在现有技术、经济条件下尽可能减轻地表形态破坏造成的影响。

第三，煤矿开采运行期产生的生活、生产污水经处理后大部分利用，多余水量达标排放，另外在污水处理厂建设一定容量的事故废污水收集池，以保证污废水长期稳定达标排放；但非正常退水会对下游水体产生一定污染。

第四，在煤矿建设和运行期内，需加强组织领导，严格执行各项生产及环境保护管理制度，定期进行污染监测和巡察，既要加强对煤矿废弃水的管理，又要加强处理后资源化利用。