邢台煤矿区对百泉泉域岩溶地下水水环境

邢台市区用水 40.26%
铁矿排水 41.65%
农村生产、生活用 水
12.85%
武安矿区排水
煤矿生活用水 邢台矿区排水
3.62%
0.49%
1.13%
邢台市区用水 邢台矿区排水
铁矿排水 煤矿生活用水
武安矿区排水 农村生产、生活用水
图3 百泉泉域地下水开采量关系图 由图3可以看出整个百泉泉域中由于煤矿生产导致岩溶水开采量占总开采量的5.24%， 其中包括由于煤矿开采引起的矿坑排水邢台地区0.49%和武安地区1.13%，以及矿区生活用 水占3.62%。 而岩溶水的主要开采量为铁矿排水和邢台市区用水，其次为农村生产、生活用水，分别 占百泉补给量的41.65%、40.26%和12.85%，比较而言，煤矿排水对百泉岩溶水影响相对较小 。通过长期的水文地质观测资料表明，矿区内奥灰水的水位与区域水位完全一致，未形成降 落漏斗，因此验证了煤m）
邢台矿
79
20.60～39.26
30.41
葛泉矿
66
26.06～58.63
41.35
东庞矿
84
24.37～63.34
41.24
临城矿
86
20.40～46.42
31.62
章村显德汪矿
102
19.18～49.21
32.92
邢东煤田
24
16.89～63.04
40.25
3.2 煤矿排水占整个百泉泉域排水量比例较小
6.59m。中间还夹有多层隔水层，隔水层岩性主要为铝土岩、泥质砂岩及泥质粉砂岩。一般情
况下奥灰强含水层对上组煤采掘工程影响较小。
表4-1 各煤田区2#、5#煤底板至奥灰顶面厚度统计简表
井田名称
统计钻孔数
2#煤距奥陶系灰岩 5#煤距奥陶系灰岩 顶板距离范围（m） 顶板距离范围（m）
邢台矿 葛泉矿 显德汪矿 章村矿 邢北矿 东庞矿
导水岩溶陷落柱发育条件。尤其是随着开采深度的加大，在采动和构造的联合作用下，奥灰
含水层对采掘工程有一定的影响。可能发生岩溶突水的情况。据统计，邢台矿区陷落柱发育
情况如表4-2。
表4-2 邢台矿区陷落柱发育情况
矿井
东庞矿
邢台 葛泉矿 章村矿 显德汪矿 邢东
万方数据
矿矿
北三四
南翼 北翼
南翼
翼井井
未发
个数
3.1 煤矿矿井涌水来源
3.1.1上组煤开采矿井排水
目前各煤矿上组煤主要可采2#、5#煤层，开采2#、5#煤层时主要充水含水层为2#煤顶板砂
岩含水层和野青灰岩裂隙岩溶含水层，含水层富水性较弱，对采掘工程影响不大。
同时，2#、5#煤层距奥陶系灰岩顶板距离较大，本次对各矿的钻孔进行了统计（表4-
1），其中2#煤距奥陶系灰岩顶板距离82.48～232.07m，5#煤距奥陶系灰岩顶板距离53.01～15
7
现
3
2
63 1 无
4
导含 水情
况
-480 2903皮带 巷两个， 其中一个 导水，淹
井
DX52弱 含水 不 不 不充 不充 （上 充 充 水水 覆砂 水 水 岩水 ）
其中一个顶 部充水，水量 Q=200m3/h。 其余不充水
3.1.2下组煤开采矿井排水 同时，由于2#、5#煤层已大部分采完，个别煤矿已开始对下组煤进行开采，主要是对厚度 较大的9#煤层进行开采，9#煤层距奥陶系灰岩顶板较近，据钻孔揭示9#煤底板至奥灰顶面隔
4.2 矿井水资源综合利用建议 煤矿矿井水是煤矿矿井开采过程中产生的地下涌水。矿井水在开采过程中 会受到粉尘和岩尘的污染，是煤矿矿山具有行业特点的废水，这部分废水经处理 后，可作为生产、生活和生态用水。 4.2.1建立井下矿井水处理系统，将矿井地面供水变为井下供水，可节省大 量的矿井排、供水费，同时又减少了水资源的浪费。 4.2.2将矿井处理水与就近农业用水结合起来，和矿区周边农村签定用水协 议，对经处理后的矿井水用于农田灌溉用水，减少农业对开采地下水，以达到节 约水资源的目的。 4.2.3将矿井处理水与就近工矿企业联合综合利用，作为一般工矿企业补充 用水，减少对开采地下水，以达到节约水资源的目的。
415 1150 3160 3109.33
0.132 0.365 1.002 0.986 6.171
2.13% 5.91% 16.24% 15.98%
万方数据
而煤矿排水又有它的特殊性，由于煤矿开采的煤层及触及的含水层不尽相同，导致排水 情况不同。开采上组煤时，只触及砂岩裂隙水及部分老空水，几乎就不影响岩溶水，而在开 采下组煤时，在构造导通的情况下会发生突水，对岩溶水有一定的影响。
4608.92 3496.85
94.77 219.52 704.98
用水量(m3/ s)
1.461 1.109 0.030 0.070 0.224
占百泉泉域总开采 量份额（%） 23.68% 17.97% 0.49% 1.13% 3.62%
2501.2
0.793
12.85%
邢台市区用水 合计
桥东区 桥西区 高开区 市区企业
百泉泉域岩溶水排泄主要包括铁矿开采排水、煤矿开采排水、农村生产生活用水和市区
用水几大方面，据调查各种排水方式的排水量如表4-3所示。
表4-3 泉域内岩溶水开采情况一览表
排水类型
铁矿排水
煤矿排水 矿区
农村生产、生 活
行政分区
邢台境内 武安境内 邢台境内 武安境内 生活用水 邢台境内 武安境内
用水量（万m3）
4水资源保护与矿井水综合利用建议
4.1 水资源保护 邢台市经过最近几十年的快速开采，浅部和易采区煤炭资源急速枯竭，接续资源量十分 有限，仅本地区的冀中能源，已累计采出煤炭资源14745.8万吨。煤田浅部剩余实际可采煤炭 储量仅1.3亿吨，这些储量中还包含了一些难以布置正规工作面的边角块段，大块段资源在 剩余可采储量中所占比例逐年下降。而下组煤储量极其丰富，占邢台矿区资源总量的68％， 为101062.9万吨，但由于受到了奥灰水害的严重威胁，为此，为保障深部下组煤安全开采， 集中能源开展了相关水文地质补充勘探、巷道掘进超前探水、底板薄弱地带注浆加固、水情 监测预警技术等常规措施，制定水害防治紧急预案，成立水害防治领导小组和办公室，制订 近、中、远期水害防治规划，并从技术、装备、经费和制度方面完善保障体系。
万方数据
本区自西向东依次为：太古界赞皇群变质岩；元古界长城系石英砂岩；下古生 界寒武—奥陶系碎屑岩、浅滨海相碳酸盐岩；中上石炭系海陆交互相碎屑岩加薄层灰岩；上古生界二叠系和 中生界三叠系陆源碎屑岩；山前地区和河床低洼区发育有第四系松散沉积层。上 石炭系和二叠系是本区煤层赋存层位。
2.2百泉泉域水文地质特征 百泉泉域面积3843km2，其中变质岩区为岩溶水的间接补给区，面积2204.4k m2，分布于东青山～皇寺镇～东川口～西牛峪～纸房～南寺沟～苏庄以西；中部 岩溶水的直接补给区面积338.6km2，分布于高村～云驾岭～王窑～西郝庄～皇台 底～营头岗以西的灰岩裸露及浅埋区；东部灰岩隐伏，径流、排泄区面积1300km2 。境内有白马河、七里河、沙河、马河、北洺河等河流，进入灰岩裸露区后漏失严 重，直接补给地下水。岩溶水自西向东径流，并向岩溶水强径流带汇集，受邢台 ～内邱弧形大断裂阻水作用，岩溶水溢出，形成著名的百泉、达活泉两大泉群。 泉域内岩溶水最大径流长度46km，最大循环深度标高在650m左右。排泄点（百泉）出露标高为66.6～75.2m。自1986年干涸以来，至今尚未 恢复。 泉域地下水类型主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。其中第四系 孔隙水与岩溶水二者除在山区河流灰岩渗漏段，以及邢台市局部灰岩浅埋区有 水力联系外，大部分地区无水力联系。 百泉泉域为相对封闭的地下水系统，岩溶水的补给输入系统为大气降水，输 出系统主要为人工开采排泄。图1为2004年至2010年8月的岩溶水水位随时间的 变化曲线，由图中可以看出，岩溶水水位呈现一个周期性的变化，每年的2月底至 3月初，由于春小麦的浇灌致使岩溶水水位开始下降，在6、7、8、9月邢台市进入 雨季，其中大部分降雨集中在7月下旬至8月上旬，该期间岩溶水接受大气降水补 给而得到迅速回升，而由于邢台市地下水长期存在于超采状态，导致地下水水位 呈现逐年降低的趋势。
水层的岩性组合为铝土质泥岩、煤、本溪灰岩等，厚度不均，据表4-
2统计厚度范围为19.18～63.34m，具有较好的阻水性能。同时，隔水层段底部岩性为铝土质
泥岩，塑性较强，不易形成原始导高。只有在裂隙发育和构造贯通的情况下可能形成突水。
表4-2 各煤田区9#煤底板至奥灰顶面厚度统计简表
井田名称
统计钻孔数
百泉泉域岩溶水径流条件受构造和地层岩性所控制。在天然条件下径流总 的趋势是由北西、西、西南三个方向向百泉泉群和达活泉泉群汇集，在构造和地 层岩性控制下自北而南形成了白马河、七里河、沙河、北洺河四个强径流带。百 泉泉域岩溶水径流带分布详见图2。
万方数据
图2 百泉泉域岩溶水径流带分布图
3 煤矿排水对水环境影响评价
邢台煤矿区对百泉泉域岩溶地下水水环境
影响
袁宗强 河北省地矿局第十一地质大队 河北 邢台 054000 摘要：邢台煤矿区地处太行山东麓，贯穿邢台地区南北。主要矿井：东庞矿（北井、 升达井、西庞井）、邢台矿（邢北矿井）、邢东矿、葛泉矿（新建东井）、章村矿、显德 汪矿。笔者在对百泉泉域水文地质基础条件和矿区水文地质条件研究的基础上， 通过对百泉泉域岩溶水环境现状分析，评价邢台煤矿区煤矿开采对百泉泉域内 岩溶水环境的影响，针对其影响提出保护百泉泉域岩溶水环境对策及建议。 关键词：煤矿区；开采；岩溶水；影响 中图分类号：X523 文献标识码：A 1 矿区地质、水文地质条件 1.1 矿区地质条件 1.1.1 地层 邢台煤矿区全部被新生界第四系松散沉积层覆盖，第四系与下伏各地层呈 不整合接触。根据钻孔及矿井开采掘进揭露的地层情况，本区自下而上有奥陶系 中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下 统山西组（P1s）、二叠系下统下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）、新 生界第四系（Q）。 1.1.2 煤层 邢台煤矿区范围内含煤地层均为石炭系、二叠系含煤地层，煤层编号和所处 地层部位也基本相同，邢台煤矿区的新煤层编号是由新到老依次排列的，5#煤（ 包括1～5#煤层）以上为上组煤，以下（包括6～10#煤层）是下组煤。邢台煤矿区内 可采及部分可采煤层6～8层，部分煤田上部可有煤层已被剥蚀，可采煤层总厚17 .30m。其中2#煤、9#煤层为全区可采煤层，其他煤层为部分可采煤层。 1.1.3 构造 邢台煤矿区大地构造位置位于：一级构造单元属中朝准地台；二级构造单元 西部为山西断隆，东部属华北断拗；三级构造单元为太行拱断束；四级构造单元 为武安断凹束。 1.2 矿区水文地质 矿区属于百泉泉域水文地质单元，煤系以下含水层分布在山前丘陵及平原 下部，煤系及煤系上覆基岩含水层分布在各断陷盆地附近，第四系含水层分布在 广大平原区。主要含水层自下而上有：煤系基底奥陶系灰岩、煤系下部的大青灰 岩和本溪灰岩两个含水层、煤系中上部的伏青灰岩、野青灰岩及山西组大煤顶板 砂岩、煤系上覆地层的上下石盒子组砂岩、第四系下更新统冰水沉积砾石层和冲 洪积砂层，各含水层之间均有良好的隔水层，在无构造破坏的情况下，基本无水 力联系。 2 百泉泉域地质、水文地质特征 2.1百泉泉域地质特征 百泉泉域位于大地构造单元山西断隆（Ⅱ23）东部、东缘的太行拱断束（Ⅲ112） 的武安凹断束（Ⅳ233）构造单元。为赞皇复式背斜南侧倾没端前缘部位。本区地层 总体倾向东南，构造十分发育，纵横交错，形态复杂。
599
133.14～187.16 78.26～141.47
92
84.71～232.07 91.48～156.59
103
111.17～224.21
不可采
46
82.48～222.4
53.01～123.7
44
184.57～211.23
不可采
35
85.92～225.77
不可采
但局部井田内不导水和不含水陷落柱非常发育，表明局部井田奥灰岩溶比较发育，具备
位 位 位 位 位 位m
70 60 50 40 30 20 10
0 -10 -208月 2004年
8月 2005年
位位位位位位位位位位位
8月 2006年
8月 2007年
8月 2008年
位 位 位 t位
8月
8月
2009年
2010年
位位位 位位位位位 位位位位 位位位位位 位位位 位位位 位位位位位 位位位 位位位 位位 位位位位位位 位位位 位位 位位位 位位位位 位位位