山西省长治县煤矿开采对含水层影响与破坏的研究

杨林春　崔建华　樊良

【摘 要】山西是煤矿大省，但是水资源在山西也相当的缺乏，再加上长期的煤矿开采已经造成含水层的变化，也对地下水造成影响，因此造成水资源的缺乏更加严重，对人民生产生活带来许多的影响，本文选取山西省长治县为研究对象，进行煤矿开采对含水层影响与破坏的研究。

【关键词】煤矿开采了；含水层；地下水；影响；破坏

一、长治县煤矿地貌

本次研究长治县的煤矿开采区是位于太行山脉的中段偏西处，在长治盆地的西北部。纵观整个长治县的地势，属于东南高西北低的特征，东部是绵绵的低山丘陵区，而且有着密布的黄土冲沟，地形十分复杂，在它的西北部较为平坦，而南部却是高原丘陵地带，地势也相当复杂。全县的煤矿区多数为第四系黄土累积掩埋。

二、水文地质条件

（一）第四系上更新统黄土孔隙含水层。长治县的第四系松岩地地层结构松散，而且还是垂直裂隙的发育，而且很容易接受到补水来自于大气降，由于它的地形很复杂，山地的坡度很大，所以当有降水时候，它的地表径流流速很快，而且补给有限，连续性差，属于弱富水含水层。

（二）第三系上新统砾石孔隙裂隙含水层。该水层在沉积于基岩的顶部，并且在矿区沟谷的两侧。构成的岩石的组成主要是红黏土，在它的下面是半胶结砾岩，但是由于半胶结砾岩的富水性不好，泉水的流速在0.04L/s左右，所以该水层属于弱富水含水层。

（三）石炭、二叠系砂岩裂隙含水层。这两个含水层主要是以砂岩裂隙、孔隙，其中砂岩的总厚度有60m，由于在砂岩中，裂隙不甚发育且富水性很差，在一般情况下，单泉的流速为0.02至0.120L/s。由于两层灰岩的厚度都比较小，并且裂隙不发育，所以该水层的富水性较差。

（四）奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层。最下部的是奥陶系中统灰岩，它属于埋藏型，并且埋藏深度逐渐由南东向北加大，其中岩石的岩性主要为泥质灰岩、白云质灰岩、灰岩。在水平和垂直方向，岩溶裂隙的发育水平都有着明显的差异，这就造成了岩溶的富水程度不一致。其水质良好，其中矿化度小于0.5g/L，在矿区的奥灰水位在845到863m范围。

三、矿活动对含水层的影响与破坏现状

在长治县的矿区范围内的地表水体是十分少的，在煤层开采的时候，在这里的人们的生产以及生活用水的主要来源是地下水和天然降水，村民的地下水主要是通过深沟底的水井而获得，水井的深度在8m左右，井水深为1.6m。由于在煤矿开采以及矿井排水过程中，我们把裂隙水疏干了，与此同时，大量的地面裂缝随着煤矿的开采过程也出现了，这将让天然降水很快就遗失掉。通过相关资料以及一系列的现场调查发现，在长治县里的村庄水井的水位高度，相比以前来说下降了许多，甚至有的村庄的水井的水位都已经出现干涸，由于地下水位相比以前下降了16～21m，这造成村民和牲畜在饮水问题上变得更为严重。

四、采矿活动对含水层的影响与破坏预测

（一）含水层疏干层位及高度预测

我们根据《三下开采规程》中的计算公式，在依据实际情况，运用覆岩中硬的计算公式分别计算冒落带、导水裂隙带的高度：

H1=100ΣM/（4.8ΣM+19）±2.2

H2=100M/（1.7M+3.8）±5.6

式中：

ΣM：表示开采煤层的累计厚度，单位米；

M：表示煤层的最大开采厚度，单位米；

H1、H2：分别表示垂向变形冒落带和导水裂隙带。

由此计算可以得知，当煤层全部采空以后，两带的最大高度可达到下石盒子组底层的S3砂岩，这将会导致S3砂岩的含水层因此受到破坏。

（二）全矿井地下水疏干范围预测

依照储量核实的报告，在进行对矿井排水的污染范围进行估算，根据在抽水试验中对半径造成影响的公式：R=10S

式中：

S：表示水位降深，单位米；

K：表示渗透系数，根据实际情况，选取噢，0.25m/d。

经过仔细的计算，影响范围大约是253m在矿井排水上。由此可知，在煤矿开采对含水层的影响较为严重，如果地下水资源在其影响范围内，那么一旦受到破坏污染，那么它将在很长一段时间内不能恢复。

（三）6年开采后对地下水疏干范围预测

我们可以根据煤矿井的地下水疏干的范围预测，依次类比可以得出地下水在6年开采以后疏干范围将可能达到采空区以外的253m处，更为严重的是在6年的开采以后，对于含水层的破坏面积与影响将会增加到13.24153km2，整个煤矿开采区的含水层的水位将会降低或者是呈现疏干状态，而地表水体也将漏失也比较重，根据矿山的地质环境影响程度分级表，我们可以预测评估采矿活动将会造成含水层的影响与破坏严重。

（四）对奥灰水的影响

各煤层在于奥灰水水位之下的程度都不一致，但是各煤层的突水系数都比临界突水系数（0.07MPa/m）小，所以，一般情况下是不会引发突水的问题。但是在9～13#都是为部分带压开采，所以，在今后的开采过程中，我们还是应该注意导致导水构造的直接沟通。

五、结语

根据上述研究调查，在煤矿的开采后将会导致含水层的结构受到破坏，会引发生成导水通道，这会导致该区域的地下水的水位降低；在煤矿的开采范围内，它的主要含水层都是呈现疏干状态，甚至地表水体的漏失也会较为厉害，严重的影响到矿区以及煤矿开采区周围的百姓生活和生产用水。因此，强烈建议在此地区的相关企业一定要加强对矿区地质环境的保护与治理。

参考文献：

[1]潞安环保能源开发股份有限公司漳村煤矿，中国矿业大学.漳村煤矿开采沉陷对浅表含水层的影响研究[R].长治：潞安环保能源开发股份有限公司漳村煤矿，2010.

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[3]路国庆，杨建林，滕永海，等.分层综采快速推进地表移动规律的研究[J].矿山测量，1992.