煤炭开采对地下水环境影响的研究

裴晓峥

(山西晋环科源环境资源科技有限公司，山西 太原 030024)

引 言

随着对煤炭资源开发力度的不断加大和对煤炭综采深度的不断增加，在开采过程中会对含水层造成严重的破坏，导致地下径流中断，综采过程中的矿井水、煤粉等进入到地下径流中，造成地下水的污染，给人类的生活用水造成了极大的安全隐患[1]。

目前，人类社会对环境保护要求不断提高，因此迫切要求在煤炭开采过程中对地下水环境的影响进行深入研究，改变现有评价体系片面性强、评价因素单一的缺陷，为更好地保护地下水资源提供可靠的理论依据。本文主要从煤炭开采时对地下水的水质、水量等的影响进行分析，提升对煤炭开采对地下水影响评价的可靠性。

1 煤炭开采对地下水影响的途径

煤炭在开采过程中，会导致煤层以及其上面所覆盖的岩层在矿压的作用下发生断裂，产生大量的缝隙，其将直接导致煤层开采区域的地下水向下渗漏，导致在开采的局部区域产生地下水位降落漏斗，使相邻区域内的地下水被抽走。在煤炭开采过程中，随着采深的不断加大，导致深层水不断涌入巷道内，最终被作为矿井水排出，造成地下水位不断下降。

地下水位降落漏斗的形成直接改变了煤炭开采区域地下水的环境条件，导致地下水的储量降低，局部水压降低，同时，煤炭的开采也破坏了综采区域的地质条件，使区域蓄水能力降低，减少了对地表水的补给量，导致出现局部干旱，环境恶化。

在煤炭开采过程中因地下水的涌出，产生了大量的矿井水、废水等，其顺着地下裂缝进入到地下水径流中造成地下水的矿物污染，严重影响了临近区域居民的用水安全，且地下水被污染后净化处理难度大、维持时间长，危害后果极为严重。

2 煤炭开采对地下水污染源的识别

在煤炭开采过程中，其对地下水的污染主要途径是开采过程中矿井水的排放和渗漏，由于矿井水主要受煤炭粉尘、各种机械润滑油、乳化液、灌浆水等的影响，其中含有大量的重金属、硫化物、BOD(生化需氧量)。其中，硫化物的产生原因主要是地层中含有大量的硫铁矿，在煤炭开采过程中当岩层被破坏后，在井下充足的氧气环境中，这些硫铁矿被还原成硫酸，使矿井水现酸性，当其进入到地下水后可能会发生脱硫反应，产生巨大的硫化氢化合物，对人类用水安全造成极大影响。BOD(生化需氧量)[2]的产生主要在于井下煤炭中含有大量的有机物，包括亚铁、硫化物等，同时含有较多的氮元素，当这些物质随着水体流动进入到地下水中，导致大量的好氧物暴露在外，从而引起地下水体发臭。

3 地下水环境影响评价因子的选择及应用

对地下水环境保护的前提是对地下水的状况进行有机评价，因此，需合理选择地下水环境影响的评价因子，具体来说，地下水环境影响评价因子的选择应遵循以下原则[3]：

1) 操作性高。其主要是指所设定的评价因子应便于快速获取。在选择时应尽量选取易获取且具有代表性的因子。

2) 全面性。所选择的评价因子应尽可能全面，能够完整地反映出地下水环境的真实状况。

3) 科学性及合理性。该原则主要是指所选择的评价因子应具有相应的特征意义，获取的指标数据应符合科学规律。

4) 可追溯性。该原则是指所选择的评价因子应该具有广泛类别属性，不能具有显著的倾向性，从而确保每个评价因子都具有相互的可比性。

在确定地下水环境评价因子后，设定：“+”表示水质评价因子对环境是有利的；“-”表示水质评价因子对环境是不利的；“K”表示对地下水环境影响的可逆性；“B”表示对地下水环境影响的不可逆性；“L”表示对地下水环境的影响时间长久；“S”表示对地下水环境的影响时间较短；“D”表示对地下水环境的直接影响；“I”表示对地下水环境的间接影响；0～3表示对地下水环境影响程度由小到大等级(“1”表示影响较小；“2”表示影响中等；“3”表示影响较大)。表1所示为各评价因子对地下水环境的影响。

表1 各评价因子对地下水环境影响示意图

由表1分析可知，在煤炭综采区域内的含氨、氮、硫、BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)将对地下水环境产生长期且不可逆转的极大影响。并且，矿井水在排放到地下水中后，其中所含的硫化物以及氟化物等将同步对地下水环境产生长期且不可逆转的影响。

4 地下水环境保护措施

为了将煤矿开采过程中对地下水环境的影响降到最低，针对煤炭开采对地下水环境影响途径，本文制定了以下保护措施：

1) 煤炭生产过程中的生活污水需要全部进行集中处理后再进行回收利用，未经处理前不得进行排放；

2) 加强对矿井水的无害化处理，提高对水资源的利用效率，降低对地下水的依赖程度；

3) 合理进行生产中产生的固体废物的堆放，实现煤矸石的井下回填处理，避免矸石堆积处滤液对浅层地下水的影响；

4) 加强对边采边回填综采技术的研究，减少煤炭开采后形成的采空区塌陷导致的地下水位降落漏斗的形成；

5) 利用地下水环境评价体系，对地下水的水质状况进行实时监测，及时掌握地下水水质变化情况，并针对性地采取控制措施，避免地下水环境的进一步恶化。

5 结论

本文通过对煤炭开采对地下水影响的研究，确定了煤炭开采对地下水影响的因子，建立了评价体系，并根据分析提出了降低煤炭开采对地下水环境影响的具体措施。

1) 煤炭开采对地下水环境影响的途径主要是，岩层断裂形成的地下水位降落漏斗，导致矿井水、生活污水等渗入到地下水中。

2) 煤炭开采对地下水环境影响的因子主要包括，氨、氮、硫、BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)及硫化物、氟化物等将同步对地下水环境产生长期且不可逆转的影响。

3) 通过优化综采工艺，对矿井水、生活污水等进行无害化处理，能够有效降低煤炭开采对地下水环境的影响。