寺河煤矿3号煤层开采对延河泉域水环境影响评价

刘树兴

（山西立晟水资源科技有限公司，山西 太原 030024）

1 泉域概况

延河泉域地处太行山南段西麓，行政区划上跨越阳城县、泽州县、高平市和沁水县，总面积2840km2。延河泉位于晋城市阳城县东冶乡延河村东北的沁河西岸，沿沁河的润城—五龙口长40km的河谷中，分布有八甲口泉、下河泉、晋圪坨泉、赵良泉、磨滩泉、黑水泉等泉群，构成了延河泉域岩溶水排泄带。

近年来，延河泉域泉水流量整体上处于下降状态，泉流量的衰减不仅受气候因素的影响，与人类活动也密不可分，尤其是20世纪90年代至今，岩溶泉开采量的增加成为泉流量下降的主要原因。另外由于城市生活和工业生产排放的大量污水在灰岩裸露段下渗，降雨量连年偏小、地下水得不到有效补给、水位下降，地下水径流缓慢等多种原因，导致近年来延河泉域岩溶地下水的少部分深井出现了不同程度的污染物超标现象。

2 煤矿开采对泉域水环境影响分析

2.1 寺河矿简介

寺河矿井田位于晋城市西偏北，行政区划隶属于晋城市管辖，跨沁水、阳城、泽州三县。井田面积114.4925km2，生产规模800万t/年，批采3、9、15号煤层，开采深度740~150m标高，现已形成东井区、西井区两个独立生产井，共同开采。

寺河煤矿3号煤层设计可采储量为22208.8万t，服务年限21.4年，采用斜井开拓、分区通风的开拓方式，大采高一次采全高综采工艺的采煤方法，全部垮落管理顶板。3号煤层批采范围77.7894km2，其中井田北部有7.9222km2的面积不在延河泉域范围内，因此评价范围面积69.8672km2。3号煤层批采范围位于延河泉域北部岩溶地下水补给径流区，不在泉域重点保护区，距泉域重点保护区最短距离约7.7km。

2.2 煤矿开采对地表水环境影响分析

沁河由北向南流经井田中部，井田内长度约5km，河床宽度约150m。从导水裂隙带发育情况分析，3号煤层导水裂隙带发育高度至地表距离97.3～204.5m，导水裂缝带不会波及地表；从煤矿开采影响半径分析，3号煤层开采最大影响半径158.5m，业主单位须在沁河划定的治导线基础上再分别向两侧留设160m的保安煤柱；从地表塌陷程度分析，井田煤层开采后最大下沉值6.49m，由于煤矿开采地表沉陷的不均匀性，在一定程度上会改变地表降水的径流与汇水条件，对沁河流域范围地表水产汇流条件产生一定影响。

井田东南边界外建有3座水库，分别是圪套水库、寺河水库和沙沟水库，均为小（一）型水库。从煤矿开采影响半径分析，井田边界距水库坝址1757～5913m，距水库历史最高水位1305～4706m，根据钻孔资料，3号煤层开采最大影响半径124～254m，煤矿开采不会对圪套、寺河、圪套水库蓄水功能产生明显影响；从地表塌陷程度分析，3号煤层批采范围内，圪套水库、寺河水库和沙沟水库流域控制面积分别为4.96km2、2.71km2和1.22km2，由于开采期间地表沉陷的不均匀性，在一定程度上将会改变地表降水的径流与汇水条件，对圪套水库、寺河水库和沙沟水库流域范围内产汇流条件产生一定影响。

2.3 煤矿开采对地下水环境影响分析

2.3.1 煤矿开采对上覆含水层的影响分析

煤系地层上覆含水层主要是第四系松散层孔隙含水层和石盒子组砂岩裂隙含水层。3号煤层开采导水裂缝带发育高度75.5~110.0m，导水裂隙带发育高度与地表最小距离为63.5m，导水裂隙带将会导入二叠系石盒子组地层。

井田内第四系广泛分布，厚度0~64.33m，平均厚度11.56m，由粉砂土、砂砾石、砂质粘土岩性组成，砂砾层富水性较好。由于受采煤形成的垂曲（扒缝）带影响，将造成井田地表变形，有可能使浅层地下水含水层水位和径流条件受到干扰，造成浅层地下水水位下降，出水量减少甚至干枯，小泉小水断流，对以小泉小水和松散层孔隙地下水为水源的村庄吃水和农灌用水产生影响。

2.3.2 煤矿开采对煤系地层砂岩裂隙含水层的影响分析

煤系地层含水层为石炭系山西组含水层。开采3号煤层导水裂隙带将导通3号煤层上部的山西组砂岩裂隙水，含水岩组中地下水将转化为矿坑水排出矿井。采煤活动破坏的地下资源静储量最大为209万m3，采煤活动破坏的地下资源动储量最大2328m3/h。

2.3.3 煤矿开采对下伏奥灰含水层的影响分析

3号煤层批采范围，岩溶水位标高480～535m。煤层底板距奥灰顶面平均距离118.14m，煤层批采范围奥灰突水系数0～0.0343MPa/m，小于临界值0.06MPa/m，属带压开采相对安全区。在带压区禁止采用疏水降压方式进行开采，在非带压区严禁利用渗坑、渗井及废弃钻孔向岩溶含水层排放废污水。

东井区3号煤层批采范围I-I勘探线剖面X3306-2陷落柱处，3号煤层与奥陶系地层对接。业主单位应坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，进一步查清陷落柱和断层的导水性，按照《三下采煤规范》要求对陷落柱和断层留设足够的保安煤柱，一旦发现陷落柱和断层导水应立刻停止煤层开采，并采取有效防治水措施。

3 退水及固体废弃物对泉域水环境影响分析

寺河矿退水包括矿坑涌水、生产废水和生活污水三部分。寺河矿工业场地建有1座处理规模10000m3/d的矿井水处理站，矿坑涌水经沉淀、过滤、反渗透、消毒处理后回用于井下和选煤厂生产补充水等，不外排，若有多余矿坑涌水，须达到《地表水环境质量标准》III类水要求后外排；工业场地建有一座处理能力4800m3/d的生活污水处理站，生产废水、生活污水采用接触氧化法二级生化、过滤消毒工艺处理后，全部用于选煤厂生产补充水和环境卫生用水等，不外排。

寺河矿产生的固体废弃物，包括矸石、生活垃圾、污水处理站污泥和少量危险废弃物。寺河矿现有大型排矸场1处，为驴尿沟排矸场，排矸场占地面积61.86hm2，目前已堆存矸石820万t，尚可堆存270万t。排矸场沟底已修建浆砌石拦矸坝，坡面采用拱型护坡进行防护，在平台、坡面、坡底部，修建了疏排水渠道，部分矸山已进行覆土及工程治理。

寺河矿产生的生活垃圾、生活污水和处理站的污泥，用垃圾箱集中收集后，全部交由嘉峰镇环卫部门统一进行垃圾填埋无害化处理；矿坑水处理站污泥主要成分主要为煤泥，经压滤脱水后与末煤一起出售；产生的少量危险废弃物由资质单位回收处置。

4 水资源保护措施

一是地表塌陷防治措施。对地表塌陷区定期巡察，观测地表移动变形，以掌握地表移动变形规律，及时采取措施；位于塌陷区河段应予以加固维修，在下沉区维护河沟，可采取对堤坝加宽加高的办法；对于工业场地、重要建构筑物及地表、地下水源，按《三下采煤规范》要求留设保护煤柱。

二是解决采煤漏水造成的人畜吃水困难。3号煤层的开采，已经造成井田内以小泉小水和松散层孔隙水为水源的部分村庄，出现吃水困难。煤矿应会同当地水行政主管部门，对井田范围的居民生产、生活用水状况、用水水源进行普查，采取迁村并镇、留设安全煤柱、建设替代饮水水源工程和加强用水点跟踪监测等多种措施，确保不影响村民正常用水，且村民用水标准不得降低。

三是废污水处理工程措施。业主单位应认真做好工业场地地面防渗检查，对污水管沟、矿坑水污水处理站、生活污水处理站、废污水收集池、初期雨水收集池、危废暂存间等区域，采取严格的防渗措施，确保防渗层渗透系数不得大于1.0×10-10cm/s。

四是排矸场生态治理工程措施。煤矿矸石应尽可能综合利用，剩余部分运至驴尿沟排矸场。在现有基础上，排矸场应扎实做好防渗工程和矸石淋滤液的回收利用工作，待排矸场达到服务期限后，须做好封场后的生态恢复治理措施。

五是建立地下水动态观测系统。采空区应随开采进程加强测量工作，准确绘制采空区及采空区积水图件，对采（古）空区积水，除了要加强探测外，还应及时疏排；定期收集、调查和核对相邻煤矿的情况，并在专门的图纸上标出其井田位置、开采范围、开采年限、积水情况等；针对主要含水层（段）建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。

六是加强水资源动态监测管理。煤矿应积极配合区域水资源管理部门做好矿区周边区域水环境监测工作，水环境监测点应以井田地表水、地下水为主布设，煤矿应派专人按照规范要求定时对监测点水质、水量、水位进行观测，监测成果应及时上报当地水行政主管部门。

5 结论

通过采取上述一系列措施后，寺河矿3号煤层开采不会对延河泉域水环境产生明显影响，可作为业主单位对延河泉域水资源保护工作的技术参考依据。