大型煤炭基地地下水“双控”研究——以侏罗纪煤田陕西部分为例

孙胜祥，王力坚

（1.陕西省地下水管理监测局，710003，西安；2.陕西省水利水电工程咨询中心，710004，西安）

一、大型煤炭基地地下水“双控”研究背景

为缓解能源供需紧张矛盾、增加煤炭供给，2003年年初国家规划了神东、陕北等14个大型煤炭基地，形成了若干个亿吨级煤炭骨干企业。神东基地包括神东、万利、准格尔、包头、乌海和府谷6个矿区，陕北基地确定了榆神、榆横2个矿区。2个基地中只有府谷矿区属石炭—二叠纪煤田，其余均为侏罗纪煤田。侏罗纪煤田为我国煤炭资源富集程度高、煤质好、埋藏浅、开发前景广阔的大煤田。

神东（陕西部分）、陕北2个大型煤炭基地位于陕西省榆林市北部，其中神东（陕西部分）基地位于神木县和府谷县，陕北基地涉及靖边、横山、榆阳、神木4区县（靖边境内煤炭尚未开采）。两基地矿区面积约1万km2，煤炭预测资源量 2 720亿 t，探明储量1 376.6亿t。两基地从21世纪初开始，开发速度不断加快，规模迅速扩大，目前煤炭开采量维持在年产3.6 亿 t。

煤炭资源的开采为当地经济发展提供了极大的支撑，与油、气、盐等资源一起催生了“国家级能源重化工基地”建设。陕北虽富煤、油、气、盐等矿产，但却是水资源较匮乏之地，榆林市人均水资源量889 m3，是全国人均占有量的42%。两基地大部分区域处在风沙滩地区，干旱少雨是该区域最大气候特点之一，煤、油、气、盐等资源的大量开采对当地生态环境造成一定影响。侏罗纪煤田埋藏较浅，在神东矿区不足40 m，最深的榆横矿区，在靖边红墩界处也仅580 m。目前，开采的2-2煤层因埋藏浅，其开采对地下水扰动较大。两基地多处已出现大范围地下水水位下降区。在大型煤炭基地如何贯彻落实最严格水资源管理制度，实现地下水用水总量控制和地下水水位控制，使煤炭开采对地下水资源和生态环境人为扰动最小化，这是亟须研究的问题。为此，选取神东、陕北两大基地侏罗纪煤田陕西部分作为研究对象，寻找在生态上合理、经济上可行、社会可接受的地下水“双控”管理方法，服务于当地建设和管理。

二、大型煤炭基地地下水资源管理状况

1.地下水资源管理制度建设

在2012年 《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》印发后，榆林市相继制订、完善了多项水资源管理制度，与地下水资源直接相关的有《榆林市人民政府关于印发榆林市地下水资源保护管理办法的通知》（简称《管理办法》）、《榆林市人民政府关于实行最严格水资源管理制度的实施意见》（简称《实施意见》）。

《管理办法》第十六条要求：“煤矿、油气等大量开采和排泄地下水资源的单位，要同步有地下水资源保护方案和措施。”第十九条要求：“兴建地下工程设施或者进行地下勘探、采矿、采油气等活动扰动地下水的公民、法人和其他组织，必须按照‘谁开发、谁保护’的原则，对开发活动涉及的区域进行地下水监测，依据地下水监测等资料成果，制定保护地下水资源的方案。”

《实施意见》要求：“建立开发企业自行保护地下水资源的自律机制，矿产（包括石油和天然气）开采和地下工程建设前，应充分论证对地下水的影响，制订保护方案，同步规划建设监测和保护设施，并与主体工程同步验收投入使用。”

另外，2016年 4月 1日施行的《陕西省地下水条例》第二十七条规定：“开采矿藏或者建设地下工程必须疏干排水的，采矿单位或者建设单位应当向县级以上水行政主管部门报送疏干排水方案，并按照批准的疏干排水方案进行疏干、回收利用或者排放，不得擅自扩大疏干区域和变更排放地点”“因疏干排水导致地下水水位下降、水源枯竭或者地面塌陷的，采矿单位或者建设单位应当及时采取工程技术措施，予以补救；给他人生活和生产造成损失的，依法给予补偿。”

这些办法、意见、条例，明确了煤炭基地地下水管理各方职责，给基地地下水管理提供了支撑和依据。

2.基地地下水管理现状

（1）地下水水位持续下降

神东、陕北两基地地下水水位总体特征：2000年以前，区域地下水无人为扰动，水位随气候干旱、雨涝而变化；2001—2006年煤炭开采缓慢上升期地下水出现了变化，例如位于横山区的301号井，该井位所在的榆阳煤矿，6年间地下水水位下降0.95 m；2007—2015年矿区各煤矿开采量大幅度提高，多处地下水水位大幅度下降，301号井7年间下降了7.66 m。

露天煤矿煤炭开采对地下水的影响更直接。位于神木县西湾露天煤矿附近的监测井，从2007年到2015年，地下水水位下降了14.7 m。而此段时间西湾露天煤矿在剥离上覆地层以及高强度开采，地下水水位变化与其同步进行。

（2）采煤对地下水水位影响明显

由2000年以前两基地的地下水水位埋深等值线图对比看，图形大致相同，即区内地下水水位埋深基本不变，榆横矿区北区地下水水位埋深基本小于3 m，榆神矿区和神东矿区地下水埋深主要在3～6 m之间。煤炭没有开采，水位没有波动。

2000年两基地开始采煤活动后，到2006年年底，地下水水位开始波动，榆横北区地下水水位埋深虽然仍以3 m为主，但地表原有的海子面积明显缩小，地下水水位0～3 m埋深区域面积也明显减少；榆神矿区地下水水位埋深已下降到6～15 m区间内；神东矿区地下水水位下降较小，埋深主要在3～9 m之间。可见煤炭开采对地下水水位影响很明显。

2007—2015年间，榆神矿区地下水水位继续下降，埋深主要在9～15 m之间；神东矿区地下水水位下降较明显，埋深已到15 m以下。榆横北区地下水水位先降后升，2012年下降到低点，从2013年开始缓慢上升，埋深0～3 m的区域有所增加。这主要是因为矿区内的榆阳煤矿于2013年年末关闭，榆横北区其他煤矿尚未生产。说明煤炭开采与地下水水位变化关联密切。

（3）矿坑涌水量疏于管理

根据对两基地正常开采煤矿的矿坑涌水量调查，以榆阳区为例，目前达产煤矿34座，年矿坑涌水量8 351万m3，其中煤矿自用2 103万m3，外排4 852万m3，已建成配套用水项目利用水量1 396万m3。涌水量超过了榆阳区当年年报地下水开采量。按各煤矿吨煤平均排水量，粗估两基地年煤矿开采矿坑涌水量约1.74亿m3，相当于榆林市全年浅层地下水的开采量，是榆阳、横山、神木3区县年地下水利用量的总和。该部分涌水目前仍有大部分经简单处理后直接外排，没有得到很好利用。

目前煤炭行业主管部门对矿坑涌水的关注点多集中在是否对矿井构成安全隐患，水行政主管部门的关注点多集中在涌水是否被优先利用，尚未将矿坑涌水管理纳入日常工作。

（4）日常监管较弱

按照最严格水资源管理制度的要求，市级政府对各区县下达了水资源管理控制目标，同时按考核细则和实施办法每年进行考核，但矿区地下水水位每年下降1 m，且连年下降的区域仍存在，说明有监管漏洞。

煤矿区地下水水位变化既未纳入当地最严格水资源管理考核内容，也未划入地下水水位超采区、水功能区等管理范围，目前除了煤矿项目立项时的“建设项目水资源论证”及生产中缴纳水资源费外，尚未有其他管理内容。按照目前衡量年度地下水水位是否稳定的考核标准要求，考核范围尚未延伸到矿区；在项目立项时要求“布设相应的地下水水位观测孔”，更是未见有观测资料公布。

三、大型煤炭基地地下水“双控”措施

1.地下水用水总量控制

（1）矿坑涌水实质是对地下水资源的开采

矿坑涌水属煤炭开采的副产品，实质是地下水资源，年末统计煤炭开采量时，应该对矿坑涌水进行统计，并计入区域地下水开采量中。煤炭企业占用水资源量应是矿坑涌水总量及企业利用其他水资源量的总和。

矿坑涌水对煤炭开采而言属安全隐患，需要及时应对处理；对于地下水资源管理而言属人为破坏。在煤炭开采过程中，如何减少对地下水资源的人为破坏，寻找在生态上合理、经济上可行、社会可接受的大型煤炭基地地下水双控管理，需要煤炭开采单位和行业主管部门、水行政主管部门集思广益，统一联动。

（2）矿坑水、疏干水纳入县级用水总量

矿坑涌水量应计入年度地下水开发利用总量中，按地下水开采总量管理。煤炭的开采使地下水资源得到被动开采，而开采了地下水，就应将其数量计入当地当年地下水开采总量中。对于在煤炭开采过程中，为保证人身、设备安全而排空的地下水量，也应纳入地下水开采总量。

按这一理念，神东（陕西部分）、陕北基地涉及的区县，地下水资源年度开发利用总量会在现状基础上约增加1倍。因此制订5年用水控制目标时，需要考虑此部分水量。

在神东、陕北两基地，地下水的消耗主要源自煤炭开采，其次才是农业用水、城乡居民生活用水。由2015年行业用水统计看，榆阳、横山和神木3区县地下水总开采量为1.28亿m3，当年基地矿坑涌水量1.74亿m3，3个区县当年地下水开采量应该是3.02亿m3，已远远超出控制指标，也就是地下水消耗总量已远大于目前年报统计量。

传统年报中地下水开采量均有对应的农业、工业、公用设施等社会行业利用，而此部分水如果纳入年报，会出现没有对应行业利用的问题。这部分水是被动开采或附带开采，而非为某种用途开采，该问题如何在年报中体现还需后续研究。

2.地下水水位控制

（1）采煤对地下水水位的影响

由前述分析可知，两基地煤炭开采与地下水水位变动关联密切。露天矿需要对地下水疏干，对地下水水位的影响很直观，而井工矿采煤对地下水水位影响有一定的隐蔽性，并且注意力多集中在矿井透水而带来的煤矿安全事故上，少有关注地下水水位的大幅度下降。

根据范立民、王双民等学者在该区域的研究成果，神东（陕西部分）、陕北两大煤炭基地因采煤引起地下水水位下降，甚至出现含水层被疏干，泉水、湖淖干涸，河川基流量衰减及至断流，流域生态变异和地表生态环境恶化等一系列严重的环境问题。

近些年，为了减少采空区带来的危害，往往采用居住户整体搬迁的方法。当居住户远离煤区后，人们对地下水水位下降给周围环境带来的不利影响感受就会淡漠，如果再缺少监管，沙化将进一步加剧。

采煤引起地下水漏失不可避免，但维持地下水水位在一定埋深更不容忽视，煤炭开采不能重蹈“开发—破坏—治理”的老路。

（2）有计划地控制基地地下水水位下降

矿区在开采前应制订完善的地下水保护方案。管理部门对不能保水的采煤单元，应提前规划排水途径，使该部分水资源得到合理利用，即使是直接入河，也应规划入河时段；对地下水影响较小的采煤单元，应按规划对该片区地下水进行开采，减轻煤矿生产安全压力。

对两个基地的露天矿开采，应提前应对，而非疏干水直接入河。对有红土隔水层的榆神矿区，一方面要做好保水采煤，另一方面要适当加大上覆萨拉乌苏层地下水的排水，在保证地表生态用水的前提下，提前有余量地降低地下水水位，减轻采煤安全生产压力。

四、结 语

全国煤炭在短期内的消耗量不会减少，其开采量和强度在大型煤炭基地一个时期内只会增强，不会减弱。因此，国家确立的14个大型煤炭基地严格贯彻执行最严格水资源管理制度十分必要，而如何落实这一制度又是重中之重。

①矿坑涌水实质就是对地下水资源的开采，开采量应纳入地方当年地下水开采量统计中，作为当地水资源开发的一部分进行管理。

②矿坑涌水纳入年报会出现没有对应用水行业的问题，需加强后续研究。

③有计划地对煤层上含水层进行适当开采，既可减少渗漏，减轻矿井安全事故压力，也可使该部分地下水得到合理利用，发挥最优用途。

④对矿坑涌水引起的地下水渗漏进行多目标评估，应以生态为红线，尤其在陕北生态环境脆弱地区，煤炭开采要综合考虑多种因素。

⑤与煤炭开采相伴而生的矿坑涌水，属于地下水被动开采或是附带开采，而非为某种用途开采，相关问题还需加强后续研究。

[1]榆林市人民政府.关于实行最严格水资源管理制度的实施意见[R].2014.

[2]陕西省地下水条例[S].2013.

[3]王双明，等.陕北生态脆弱矿区煤炭与地下水组合特征及保水开采[J].金属矿山，2009（增刊）.