煤炭开采对水环境的影响及评价方法的思考

煤炭开采对水环境的影响及评价方法的思考作者：杜娟

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第07期

摘要：水环境包含了地下水、地表水以及周围生态环境等多种内容，煤炭开采会对其造成影响。本文首先对煤炭开采对水环境的影响进行分析，然后结合实际情况，提出一种可以对水环境受到影响进行评价的方法，并简单提出几点能够防止水环境受到过多影响的措施。

关键词：煤炭开采；水环境；评价方法

我国在高速发展中使用的最为主要的能源为煤炭，而煤炭的年产量也在世界范围内处于佼佼者的地位，与之而来的是煤炭的过分开采，在煤炭开采过程中，水环境受到的影响问题已经引起我国各界的强烈关注，对其进行分析研究将对于我国的社会经济可持续发展具有重要意义。

1煤炭开采对水环境的影响

1.1对水质的影响

煤矿开采会对水体本身造成污染，这主要是因为采矿揭露矿体，会让矿井水中被有害元素进入，采矿会让不同成分的水进行混合，影响饮用水，对其具体影响进行分析，可以将其分为两个方面：

1.1.1对地下水水质的影响

煤矿开采和地下水资源具有紧密联系，在自然条件下，煤层与地下含水层是相邻的，煤矿开采的排水让地下水自然平衡受到打破，在进行煤矿开采时，可能会形成以矿井为中心的降落漏斗，会让地下水资源质量受到影响，以山西岩溶大泉为例，此处水资源因为煤矿开采导致的矿坑充水和选矿排放污水而形成了污染，在粉煤灰中的Cu2+、Pb2+、F-等大量的有害有毒元素通过土壤渗透使得地下水资源受到了污染，进而影响到地下水水质。

1.1.2对地表水水质的影响

煤矿开采会形成矿山废水污染、洗煤水污染等多种污染，以我国朔南煤田的开采为例，在开采过程中，矿井井下涌水、工业生产用水等多种污水都会排放到地表水体中，让整个水环境受到污染，其污染物主要为SS和COD，在洗煤水方面，煤炭开采过程中的洗煤水主要包含了磷、砷、氟、氯等，这些元素皆为有害元素，会对水资源造成污染，以磷元素为例，在进入地表水之后，会让水体富营养化，在大量磷元素进入水体后，会加快浮游生物以及藻类的繁殖速度，会让水体溶解氧量降低，让水质出现恶化现象，使得水中的鱼类等生物死亡。

1.2对地下水资源量的影响

对于浅层及中层的地下水来说，因为煤炭开采会让上覆松散岩类中垂向裂缝扩大且增多，会让松散岩类地层水迅速向下渗透，形成地下水位降落漏斗，而浅层和中层的地下水会被疏干，进而减少水资源含量。对于深层地下水来说，在正常的煤炭开采过程中，会让和工作面相关的潜在水得以排出，而开采深度的增加会让深层水截留现象出现，转化成矿坑水排出，且矿井排水量的增多会让深层地下水水位下降，会让漏斗范围扩大，而深层地下水水位下降现象是在短时间内很难恢复的。同时，对于深层岩溶水来说，煤炭开采同样具有一定影响，深层岩溶水主要是煤系底部的奥灰岩溶水，在工业供水和农业供水上具有重要影响，煤矿开采会让岩溶水转化为矿坑水，会让岩溶水的补水、排水等关系受到改变，如果奥灰岩溶水之下存在煤炭开采层，那么在开采过程中就有可能有断裂导水出现，让恶性突发水事故产生。

2评价方法分析

2.1评价指标体系

在建立评价指标体系时，其理论基础为系统工程理论，目标层为矿区水资源质量A，煤矿才开对地表水的影响B1，煤矿开采对地下水的影响B2，煤矿开采对水质的影响B3，煤矿开采对深层岩溶水的影响B4，煤矿开采的矿渣所污染的水源B5为体系中的五个主要方面，以此来完成评价指标体系的建立工作。

2.2评价方法及流程

依照水环境质量情况评价的子目标，也就是措施层，可以构成综合评价子目标集，即：

依照层次分析法可以对其结果进行计算，并构建起相应的权重分配集，相对于U权重值是，那么可以得到：

此权重分配集的主要特征有两点：①在此集合A之中，各个指标权重的代数相加之和为1，也就是说；②在此集合A当中，各个指标的权重均在0数值之上，且权重≤1。

求出一层各元素对受到的下一层次不同元素的影响，就能求出总目标受到的最低层次各个元素的影响。层次总排序与层次单排序包含其中，层次总排序可以对总目标受到最低层各个元素影响程度的排列情况予以反映；层次单排序可以对一层各元素受到的下一层各元素影响效能的排列情况予以反映，在本文的计算之中，涉及的相关运算为层次单排序。

在对矩阵进行判断时，可以采用方根法，首先将判断矩阵每行元素的乘积求出，，然后利用求出Mi的n次方根。归一化向量，评价子目标相对重要度是其结果，也就是权重，。如措施层为地下水、地表水、水质等影响，目标层是水环境质量，那么判断矩阵的构建为：

那么对判断矩阵层次单排序的计算结构就是：

对其权重进行计算，地表水的权重为0.64，地下水的权重为0.26，水质的权重为0.10。假设评语集V={V1，V2，…vm}为有限集合，评价子目标集合，A上Fuzzy集为单因素Ui评判结果，利用可以对确定Ui进行表示，Ui获得的第j个评语隶属度为wij，在评定完因素之后，可以得到矩阵R=（wij）m×n，为U到V上Fuzzy关系，可以称为评判矩阵。因为整个系统受到的各个因素的影响是存在差异的，因此，在对各个因素权重进行确定时，需要利用比较矩阵，集合可以对各个因素权重予以表示，和评判矩阵R进行合成，可以让各因素进行综合评判，

R=（wij）m×n wij∈（0，1]

i=1，2，…，n

利用，利用实数加乘运算，可以让运算结果更为精细，当然，还需要利用一致性检验的方法来检验各因素权重比较矩阵。水环境质量等级可以分为五个评语集，质量等级如表1所示。

结合表1，当结果处于0.6以上，也就是中级评语集之上时，那么可以判定水环境质量达标。

2.3相关建议

在煤炭开采过程中，需要对煤炭开采对水环境的影响进行计算，同时，需要做好多项工作，以减少水环境质量受到的种种不利影响：①需要着眼于提升各煤矿井下废水处理深度，在产业工业用水不足时，可以利用地表水资源或调水的方法，尽量不要抽取地下水。②需要对市场中煤炭资源量进行紧密结合，需要对市域内部对矿区开发速度进行合理规划，减少水资源的大量流失。③需要对煤炭开采手段进行适度优化，可以采取限高采煤的方法，利用黄土灌浆来充填灭火等多种技术。④需要对矿井废水站的运行情况进行严格监管，禁止煤泥水外排现象出现。⑤对农业用水进行合理调配，对煤矿区城镇工业用水及生活用水情况进行适度调整，让矿井废水经过回收之后的再利用率得到提升。地下水的运移条件与原本的赋存条件会因为煤炭开采而受到改变，这是当前技术水平下不可避免的情况，但是，可以通过以上几条措施来尽量减少水资源和水环境受到的破坏，利用水环境质量评价方法来设定相关的政策条例，督促煤炭开采企业具有高度自觉意识，并在煤炭开采新技术的研发上做出进一步努力。

3结论

综上所述，煤炭开采会对地表水和地下水的水质造成影响，会对地下水量造成影响，通过层次分析法和相关模型的建立，可以对其进行计算，结合评价指标体系，可以对其做出评价，通过技术的不断研发和制度上的要求，可以让水环境受到煤炭开采的影响减少，进而为水环境质量提供保证。

参考文献：