淮南潘谢矿区采煤沉陷对水利工程体系影响分析

李泽青， 刘 锦， 吴永生， 刘福田

（1.安徽省水利水电勘测设计院，合肥 230088；2.煤矿生态环境保护国家工程实验室，淮南 232001）

1 淮南潘谢矿区采煤沉陷概况

淮南潘谢矿区位于淮河中游淮河以北地区，从西到东，分布了谢桥矿、张集矿、顾北矿、顾桥矿、丁集矿、朱集矿、潘四矿、潘三矿、潘一矿、潘二矿和后备资源区。潘谢矿区总体规划煤炭资源储量为273.55亿t，矿井和后备区面积为1256.37km2。

潘谢矿区煤炭资源储量丰富，埋藏较深，属煤层群开采，可采煤层厚，均采用井工开采，采煤方法采用全部冒落法。由于该区域属平原地区，地势平坦，煤炭地下开采必然形成地表沉陷，现已形成相当规模的沉陷水域。据统计［1～3］，2010年采煤沉陷面积为108.3km2（指沉陷大于0.1m，下同）、地面最大下沉值为7.5m。预计2020年潘谢矿区采煤沉陷面积为243.7km2、地面最大下沉值为12.0m，预计2030年采煤沉陷面积为339.3km2、地面最大下沉值为15.2m。

2 潘谢矿区水利工程体系现状［2～4］

潘谢矿区采煤沉陷涉及水系有西淝河下游、永幸河、架河和泥河等，流域总面积2562km2。该区域目前已基本形成了以河道、堤防、沟渠、闸站等组成的防洪、排涝、灌溉工程体系。

西淝河下游河道长72.4km，流域面积1621km2，两岸修筑了左、右堤，长分别为56.02km和12.5km。河口建有老、新西淝闸，设计流量分别为300m3／s和320m3／s。西淝河沿岸有圩区 47处，圩堤长 191.9km，保 护面 积169.8km2，兴建涵闸78座、排涝站33座。主要支流有苏沟、济河、港河等。苏沟长45.2km，有圩区3处，保护面积13.7km2，圩堤长26.9km，兴建泵站3座；济河长63km，有圩区3处，保护面积9.9km2，圩堤长18.3km，河道上建有引水、蓄水闸5座；港河长32km，入淝口建有港河闸，设计流量212m3／s，有圩区7处，保护面积21.1km2，圩堤长29.5km，兴建泵站3座。

永幸河是1974年开挖的一条排灌两用的人工河道，长43km，流域面积180km2。永幸河水系所在的永幸河灌区是有灌溉面积55万亩的大型灌区，区内有总长约150km的14条大沟，以及引水闸、节制闸、渡槽、跌水、倒虹吸和泵站等约480处建筑物，组成能排能灌的排灌体系。永幸河枢纽由抽水站、节制闸、防洪排涝闸等建筑物组成，永幸河站，设计排涝流量80m3／s、灌溉流量40m3／s。

架河流域总面积205km2，其中架河下游城北湖和戴家湖两处洼地，集水面积分别为154km2和51km2。架河出口建有架河闸和架河站，设计流量分别为67m3／s和23.4m3／s，城北湖靠淮河处正在建设城北湖站，设计流量100m3／s。城北湖汇水区内有3条大沟，圩区4处，圩堤长11.82km，保护面积5.03km2。戴家湖汇水区内有2条大沟，圩区2处，圩堤长11.9km，保护面积12.8km2。

泥河流域总面积为556km2，其中泥河干流388km2，黑河168km2。泥河干流55.65km，黑河长24km。泥河流域有圩区7处及潘一矿封闭堤、潘集区政府防洪堤，堤防总长73km，保护面积121km2。泥河流域出口有青年闸和芦沟大站，设计流量分别为153m3／s和120m3／s，区内有10条排涝大沟，总长37.1km。

3 采煤沉陷影响水利设施情况［1～4］

3.1 西淝河下游水系

西淝河下游流域范围内煤炭资源丰富，淮南煤电基地大部分位于西淝河下游及其支流范围内。采煤沉陷影响的主要水利工程设施包括西淝河左堤、生产圩堤、河道和大沟。具体见表1：

表1 采煤沉陷影响西淝河水系主要水利设施统计表

3.2 永幸河灌区

根据采煤沉陷预计分析［1～4］，采煤沉陷范围和程度随着地下煤炭资源的大规模开采，将不断加大，对永幸河灌区干支渠、主要建筑物等灌溉工程设施将产生较大影响。现状（2010年）采煤沉陷影响永幸河总干渠长度为2.3km，累计最大下沉值为1.5m；预计2020年、2030年永幸河灌区输水总干渠采煤沉陷影响长度分别为3.4km和9.6km，累计最大下沉值分别为5m和9m，幸福沟、友谊沟、凤蒙沟等主要输水渠道也受采煤沉陷影响。具体见表2。

表2 采煤沉陷影响永幸河灌区主要渠道统计表

3.3 架河水系

架河水系包括架河和依沟，现状（2010年）采煤沉陷影响架河河道长度为1.9km、累计最大下沉值为1.5m，影响依沟长度1.7km、累计最大下沉值0.1m。预计2020年、2030年，采煤沉陷影响架河河道长度分别为4.1km和6.6km，累计最大下沉值分别为4m和7m；采煤沉陷影响依沟长度分别为2.83km和5.4km，累计最大下沉值分别为3m和8m。

3.4 泥河水系

根据采煤沉陷预计［1～4］，泥河流域采煤沉陷范围主要沿泥河干流偏北位置分布，包括：泥河和黑河干流，利民新河、东南干渠、架河北干渠、顾高新河、芦沟、柳沟等17条主要大沟，泥南圩、谢街圩、潘一矿封闭堤等5条圩堤。沉陷影响具体见表3。

表3 采煤沉陷影响泥河水系主要水利设施统计表

4 采煤沉陷对水利工程体系影响分析

根据《淮南潘谢矿区采煤沉陷预测报告》［1］及现场调查分析［2～4］，采煤沉陷2010年影响河道33.3km、堤防 33.7km，2020年预计影响河道50.7km、堤防 65.5km，2030年预计影响河道62.9km、堤防75.7km。淮南潘谢矿区采煤沉陷对所涉及水系的防洪、除涝、灌溉等均有影响。

（1）采煤沉陷对防洪的影响。潘谢矿区煤炭的开采［5，6］，将导致西淝河左堤及圩区堤防发生沉陷。西淝河左堤［4］作为淮北大堤涡西堤圈的内隔堤，是超标准洪水确保茨南淝左区的防洪屏障，是淮河流域防洪体系的重要组成部分，也是防御西淝河下游流域洪水的重要屏障，而圩区堤防也是每个圩区防洪安全的保障。采煤沉陷将导致堤防发生开裂、沉陷，对流域防洪安全是不利的，影响较大。

（2）采煤沉陷对除涝的影响。采煤沉陷区的形成，扩大了流域承泄涝水的容积，有利于区域内涝水的自排，一方面可以降低汛期沉陷区所在区域干支流水位，为内涝水自排创造一定的有利条件；另一方面部分涝水可以直接排入采煤沉陷区，扩大区域涝水自排的途径，缩短涝水面上的滞留时间，增加了自排抢排的机会。采煤沉陷对流域除涝有一定的有利作用［7，8］。

（3）采煤沉陷对灌溉的影响。采煤沉陷将导致大量沟渠、闸涵、泵站遭到破坏，沟渠、泵站因采煤沉陷使其输水、抽水的功能丧失，闸涵因采煤沉陷使其丧失蓄水、输水、节制的功能［9，10］。采煤沉陷导致灌溉设施的破坏，对灌溉是不利的，但采煤沉陷区的客观存在增加了对当地地表水的调蓄能力，辅助工程措施可新增供水量，对缓解采煤沉陷区周边供水区域的水资源供需矛盾有利。

5 结 论

煤炭资源的开采必然会影响现有水利工程体系的功能，建议对采煤沉陷影响水利设施分类提出加固、改建、废弃或重新调整水系的对策措施。只有科学合理的调整水系，才能为煤炭资源的开采创造条件，才能解放煤炭资源，实现煤炭资源高强度和高回采率的开采，促进国民经济和地方经济的发展。

1 淮南矿业集团，中国矿业大学.淮南潘谢矿区采煤沉陷预测报告［R］.2013.5.

2 安徽省水利水电勘测设计院.淮南矿区采煤沉陷对淮河中游水系影响及治理对策研究［R］.2014.3.

3 淮委水利水电工程技术研究中心.淮河中段治理与淮南采煤沉陷区综合治理关系研究报告［R］.2011.5.

4 安徽省水利水电勘测设计院.淮南矿业集团采煤影响区西淝河左堤白塘至高庄段堤线调整建设工程可行性研究报告［R］.2013.6.

5 陈晓辉.凤台县沉陷区现状分析［J］.山东煤炭科技，2009（4）：115－117.

6 吴志红.淮南矿业集团采煤沉陷治理工程现状分析［J］.淮南职业技术学院学报，2010（3）：7－8＋15.

7 李金明.淮河中游采煤沉陷区防洪除涝作用研究［D］.中国水利水电科学研究院，2013.

8 李金明，周祖昊，严子奇，等.淮南采煤沉陷区蓄洪除涝潜力分析［J］.水利水电技术，2014，45（2）：43－44.

9 王晓波，曹贵昌.淮南矿区采煤沉陷特征与治理对策［J］.淮南职业技术学院学报，2006（3）：13－14.

10 姜富华，结合治淮开展两淮矿区采煤沉陷区综合治理探讨［J］.中国水利，2010（22）：61－63.