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煤矿开采对地下水环境影响评价分析研究

作者: 发布时间:2019-12-07 15:29:01 阅读: 95 次

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煤矿开采对地下水环境影响评价分析研究

 

摘要:煤矿的大量开采,对周边生态环境系统造成了极为严重的破坏,尤其是对于地下水环境的影响更甚。再加上地下水环境具有隐蔽性的特点,如果地下水系统受到污染或破坏,则需要经历漫长的恢复时间,会对人们的正常生活产生不利的影响。本文通过分析煤矿开采对地下水环境的影响,并提出合理的建议,希望对保护地下水环境有所帮助。

关键词:煤矿;地下水环境;环境污染

 

引言:地下水在大多数情况下,指的是地表以下600m含水层中的淡水,多面性是地下水的重要特点。我国作为世界人均淡水资源最少的之一,地下水已经成为了我国生产生活的主要淡水来源,但在实际应用地下水的过程中,却面临着地下水污染严重地下水开采过度等问题,这些问题的出现,不利于我国地下水的良性发展。再加上地下水资源具有十分强的隐蔽性,如果不特意对其进行检查,人们很难对地下水的受污染情况进行判断。因此,研究煤矿开采对地下水环境的影响,具有十分重要的意义。

一、煤矿基本概况

大斗沟煤矿位于山西省大同市西北部,隶属于大同市管辖,矿井的总面积为2.2k㎡,矿井设计服务年限为10年,该矿区矿井的开拓方式主要是立井,井筒为2个,具体包括主井和向风井[1]。矿井的开采方式为水平状,并采用机械化采煤的方法进行原煤开采。煤矿生产过程中所用的水主要由两部分构成:部分是矿井水处理站处理过后的水;第二部分是生活污水处理站处理后的水,职工生活用水的来源为地下水。为了满足矸石堆放的要求,煤矿在远离开采地区的山沟内划分了矸石堆放场。大斗沟煤矿所处位置地势条件较为复杂,多丘陵和山地,更高海拔700m,更低海拔为550m,平均海拔为600m,相对高差为150m。煤矿所处地区具有多个地下含水层,但是地下水层的含水量却相对较差。

二、地下水环境影响评价工作等级的划分

在政府部门下发的《导则》中,我们可以发现,政府部门针对不同类型的工程项目,所采用的评价指标和工作等级存在明显的差异。就煤矿而言,煤矿在生产和开采过程中,必然会排放大量的生产和生活废水,这些废水的排放,必然会影响地下水的水质;另一方面,煤矿在开采时,会对地下水浅水层造成一定的影响,继而会导致一系列问题的发生,例如:地下水为下降,浅层地下水蒸发等等。但是,随着现代科学技术的应用和环保意识的不断提升,煤矿在开采过程中,可以充分回收生产和生活废水,并在处理后进行重新利用,对于地下水水质的污染情况基本不会发生,可以在一定程度上对地下水水质影响评价进行弱化。因此,对上述煤矿开采影响地下水环境评价分析,可以依据二类工程项目的要求,对其进行合理的划分。

上述煤矿的地下水涌水量相对较小,且矿区内部具有大量的砂岩和砂石,结合《导则》内容,可以将大斗沟煤矿所处区域的地下水位变化范围取600米,因而,在实际评价过程中,应该在地下水水位变化这一项选择“中”;大斗沟煤矿位于河流保护区的30km之外,因此,在进行地下水环境敏感程度时,选择相对敏感即可。在大斗沟煤矿所处区域内,浅层地下水含水量较少,从实际情况来看,煤矿在生产和开采过程中,不会对地下水含水层造成过大的影响,因此在选择环境水文地质问题分级指标中,选择中即可。基于上述评价指标选择,我们就可以对大斗沟煤矿的地下水环境现状进行分析和评价。

三、大斗沟煤矿地下水环境评价分析

通过查阅相关资料,发现大斗沟煤矿所处区域,并无明显的水文地质问题。因此,本文研究的内容仅局限于对大斗沟煤矿区地下水环境现状进行分析评价。为提高评价的质量和效果,如果依据《导则》中的有关规定,选择单因子指数法对大斗沟煤矿地下水环境进行评价效果较为良好,究其原因,主要是单因子指数法较为简单,便于使用,并且得到的结果具有直观性的特点,有利于针对评价结果,对污染因子进行合理的控制[2]。但是这种评价方法,无法综合考虑多项评价指标,采用这种方法得到的评价分析结果,完整性缺失。结合煤矿区域地下水评价的实际情况,采用模糊评价法对大斗沟煤矿地下水环境进行评价,效果要优于单因子指数法,因为,模糊综合评价法,可以对全部的指标进行考虑,所得出的评价分析结果具有全面性和客观性的特点。本次评价选择的评价指标总共包括8项,具体分为:氨氮、亚硝酸盐氮、硫酸盐、总硬度、挥发酚、氟化物、溶解性固体和硝酸盐氮。并选择《地下水质量标准》作为评价依据。

四、地下水环境影响预测评价

(一)对导水裂隙的高度进行预测

导水裂隙带是煤矿生产对地下水环境造成影响的主要表现,导水裂隙带会对地下浅水层造成影响,并将其作为支点,循序渐进,对深层地下水造成破坏,具体表现为地下水总量和地下水位的下降[3]。因此,对于大斗沟煤矿地下水环境影响预测评价,首先应该从导水裂隙高度预测开始。大斗沟煤矿的4号煤层,其厚度约为5m左右,相对较厚,为准确计算该区域的导水裂隙,可以采用公式HN=100M/3.3n+3.8±5;公式中HN代表的是导水裂隙带高度;M是采煤厚度;n代表分层数,采煤工艺设计为采全高技术,故n=1。通过计算求得大斗沟煤矿导水裂隙的高度为70-80m。

(二)采煤对地下水环境的影响

1.采煤对地下水水量的影响

矿区采煤必然会影响煤矿所在地的地表结构,这也是无法避免的问题,如果煤炭开采过度,很容易导致地表出现裂缝,这也就是上文所述的导水缝隙。这种问题一旦出现,就会使地下水资源遭到严重的破坏,甚至会影响地下水循环系统,降低地下水的自净功能。结合实际情况来看,大斗沟煤矿存在以下方面的问题:

煤炭采空塌陷区对地下水量造成了一定的影响。煤炭采空塌陷会改变区域原有的地质结构,该区域的地下水补给和循环也会随之发生变化。在尚未开采之前,该区域的地下水循环和补给趋于稳定。但是在煤炭开采过程中,虽然采用了先进的采煤技术,但对于地表结构的改变是无法被避免的,致使该区域原有的地下水补给和循环关系发生改变。

站在地下水补给的角度来看,煤矿开采程度的加深,会逐渐打破大斗沟煤矿所处地区的地下水和应力结构平衡情况[3]。导水裂隙的出现会对区域内原有的地下含水层造成损坏,严重时甚至会发生径流倒灌,从而对地下水水量造成了不利的影响。

从地下水排泄量方面来看,在煤矿尚未开挖之前,该区域的地下水移动形式主要为横向慢速移动,具有十分长的蒸发路径,地下水交换时间也相对较长,有利于促进地下水的蒸发。但是在煤矿开采后,外排水逐渐增多,致使地下水位不断降低,对含水层造成了严重的损害,地下水的运动方式也由横向慢速移动,逐渐变为了垂直快速运动,地下水蒸发路径也不断变短,蒸发作用无法充分发挥,地下水蒸发量与之前相比,远远不如。

总体而言,大斗沟煤矿的煤炭开采活动,对该区域原有的地质条件造成了一定的破坏,加大了结构的应力,地下水的补给和储存方式也因此发生了改变,从而降低了大斗沟煤矿的地下水补给能力,继而对区域地下水循环系统造成了一定的损害,如果不采取措施对其进行处理,可能会对该区域人们的正常生活造成影响。

2.矿坑水对地下水量的影响

大斗沟煤矿在开采煤炭之前,为提高井下作业的安全性,会提前将矿井中的积水排放出去。虽然从表面上看,将矿井积水排出有利于丰富地下水资源,但却会影响地下水的平衡。随着煤炭开采程度的不断加深,矿井的积水会持续增加,排水量也会随之增加,这种情况的出现,对于周边区域地下水环境的影响非常严重,在大斗沟煤矿开采过程中,导致矿坑排水量增加的因素有以下几方面:一是地质条件,虽然大斗沟煤矿大部分区域的含水层较为薄弱,含水量较少,但还是存在一部分含水量多的区域,在这部分区域开采煤矿,就导致了矿坑水排量增加;二是开采地区的降水量和采煤层埋深。采煤工作结束后,导水裂隙会对地面造成影响,继而会加大矿井的排水量,但通过对大斗沟煤矿地质条件的勘查,我们发现煤矿该区域的突水系数相对较低,且小于0.08Mpa,因而发生突水的可能性偏低,所以该区域矿坑水不会受到采煤层埋深的影响。

此外,煤矿在生产过程中还会产生一些污废水,如果这些污废水进入地下,融入至地下水循环系统之中,则会对地下水的水质造成损害,但因为大斗沟煤矿在开采过程中所产生的污废水浓度较低,且污染物主要是普通污染物,再加上地下水的自净功能,因此,大斗沟煤矿所产生的污废水,不会对该区域地下水质造成过大的影响。但出于地下水保护的目的,煤矿方应该采取一定的措施,减少污废水的总量和浓度,以保持地下水的水质。

五、煤矿区地下水环境保护对策

如果大斗沟煤矿开采对周边区域居民正常用水造成影响,矿井方应该解决居民的用水问题,并保证居民用水的质量和安全性。

带压开采是大斗沟煤矿主要的开采方式,因此,在实际开采之前,煤矿方应该对该区域的地质条件进行勘查,掌握该区域的地质构造情况和地下水分布情况,并在地下水容易渗透的区域,设置一些防水柱。

大斗沟煤矿产生的生产废水和生活废水必须送至废水厂处理,处理完成后,还应对水质进行检查,检查合格后方能投入到后续使用。

在煤炭开采的过程中,还要针对特殊情况,建设一定规模的废水池,避免生产废水对地下水造成污染。

有关部门应加强对煤炭开采区域的是地下水监测力度,对煤炭开采导致的地下水环境问题进行预防,在发现问题后,应采取有效的措施予以解决。

结论:综上所述,煤矿开采对地下水环境会造成严重的影响,如果在开采过程中不重视分析和评价,采取放任自流的态度,则会对煤矿开采区域的地下水环境造成破坏。本文通过研究大斗沟煤矿开采对地下水环境影响评价,发现随着煤矿开采程度的不断加深,含水层会加强与导水裂隙的联系,会导致大量的地下水流入至矿井之中,从而使原有的地下水循环系统遭受损害,继而影响该区域地下水环境的稳定

参考文献;

[1]朱罡.煤矿项目地下水环境影响评价相关问题探讨[J].当代化工研究,2016(01):45-46.

[2]任慧杰.煤矿开采对地下水资源环境影响评价[J].水力采煤与管道运输,2014(04):77-78+81.

[3]苗立永,胡伟伟.煤矿地下水环境影响评价要点分析[J].能源环境保护,2014,28(04):58-61.