煤矿开采对地下水资源的影响研究

煤矿开采对地下水资源的影响研究
摘要：本文就煤矿采掘过程中顶板冒落和裂隙带、断层、采空区引发地表移动
变形等储方面因素对矿区内地下水的赋存环境影响进行了浅显探讨，并对以所研
究奥陶岩溶裂隙水的采后水资源量进行了评价，最后对采煤造成的地下水影响提
出了相应防治措施。

关键词：煤矿开采地质变化断层地下水影响处理措施
引言
煤矿开采是一项浩大的工程，在煤矿开采过程中，由于采矿作业会对地下水
资源的流向及水质造成影响，就会导致水资源的流失和浪费。

我国的一些煤矿周
围的水资源本来就极其匮乏，煤矿开采所造成的水资源浪费和污染更是加剧了这
一情况，因此，必须对煤矿开采对地下水资源破坏的机理进行分析，明确煤矿开
采对地下水资源的影响，根据煤矿开采为地下水资源带来的破坏问题寻找合理的
控制方法，才能够切实减少或杜绝煤矿开采对地下水资源的破坏。

使煤矿开采企
业在开采煤炭的同时，也能够保护水资源，进一步实现环保型煤矿开采模式，为
我国的可持续发展打下能源开采方面的基础。

1煤矿开采对地下水的影响
1.1冒落带和裂隙带高度预测
煤炭开采对地质环境不可避免的造成一定破坏，就采煤对煤系地层上部裂隙
水的破坏而言，其地质环境变化可分为三种：冒落带、裂隙带、整体移动带，即
所谓的“三带”，造成上部含水层漏失，具有重要影响的是冒落带和裂隙带。

通过
对冒落带、裂隙带最大高度预计，可以预测井下采煤对地下含水层、地表水体等
产生的影响。

评价煤层最大开采厚度为2.84m，冒落带高度为10.98m，冒落带最大高度和
导水裂隙带高度预测选用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采
规程》中推荐的模式，确定裂隙带最大高度为43.7m。

结合井田的综合柱状图，
预计裂隙带将影响到下石盒子组下段的砂岩裂隙水，不会影响到上石盒子组砂岩
裂隙水以及第四系松散层孔隙含水层。

1.2断层对上覆含水层结构的影响
对含水或导水断层防隔水煤柱的留设采用下列经验公式计算：
式中：L―煤柱留设的宽度，m；K―安全系数，一般取2-5，本矿取4.5；M―煤层厚度或采高，本论述煤层为2.3m；P―水头压力，本煤层最大值为
4.30*105Pa；Kp―煤的抗拉强度，取1.47*105Pa。

根据以上参数计算的结果为：
本论述煤层在断层的煤柱宽度为15m，矿井初步设计根据断层落差大小，对井田
内的正断层煤柱留设20m。

可降低本煤层开采导致断层与各含水层产生水力联系，防止采煤过程中断层对上覆含水层结构造成影响。

1.3地表移动变形对上覆浅部含水层结构的影响
论述煤层及各钻孔导水裂隙带预测结果，导水裂隙带最大影响高度主要对二
叠系下石盒子组下段的砂岩裂隙水的破坏，不会影响到上石盒子组砂岩裂隙水以
及第四系松散层孔隙含水层。

因此，导水裂隙带不会直接破坏浅部含水层。

但是
地表受沉陷的影响，在一定程度上改变了拉伸区和压缩区内地面降水的径流与汇
水条件，浅部的上石盒子组构造与风化裂隙含水层的补给、运移和出露条件发生
改变，局部区域浅层地下水的流向和水量将重新分布，一般会产生水位下降、水
量减少等造成下降泉破坏的条件。

1.4采煤对奥陶岩溶裂隙水的影响
1.4.1突水系数计算。

依据《煤矿防治水规定》提供的突水系数计算公式如下：式中：T―突水系数，Mpa/m；P―底板隔水层水压力，Mpa；M―底板隔水层厚度，m。

本煤层最大突水系数：T=0.03021 Mpa/m。

1.4.2带压开采分区及危险性
及分析。

按《煤矿防治水规定》中底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06 Mpa/m，正常块段突水系数不大于0.10 Mpa/m，确定以下带压开采分区标准：
T<0.06 相对安全区，0.06≤T<0.10 临界区，T≥0.10 危险区，该煤层突水系数为
0.0302Mpa/m，属于相对安全区。

评价要求在开采该煤层时，应严格执行“预测预报、有掘必探（钻探）、先探
后掘、先治后采”的原则，尤其在断层附近，防止在采煤过程中对奥灰水产生影响，既可保护水资源，又可以保证煤矿安全生产。

2煤矿开采对地下水破坏的控制措施
2.1完善相应的规范标准
建立和完善煤矿开采的相关规定和措施，使整个煤矿开采的环境管理和治理
上具有一定的可操作性和规范性。

对煤矿开采中从勘察、建设、生产再到闭坑的
全部过程进行监督，从而形成煤矿开采中水资源环境从改变、破坏、恢复到重建
的良性循环体系，达到可持续发展的目的，从根本上避免环境问题的危害和地质
灾害的产生。

2.2建立采煤水资源环境补偿机制
在煤矿开采中，要根据我国的法律法规，并紧密结合矿区环境的主要特点，
建立符合当地矿区环境的水资源保护法律法规和技术标准。

整个标准的实施，应
该符合矿区开采的全过程，能够对矿区的水资源环境进行评价，对采矿山的水环
境进行保护，实现矿区水资源的重建，从而实现矿山水资源环境的补偿机制。

国
家有关部门可以开展一些听证会、论证会或者是其他的一些形式，来广泛的征求
专家和公众的意见，尽早的制定出符合煤矿开采的补偿办法，从根本上改善矿区
的水生态环境，实现在保护中开发，在开发中保护的主要目标，使社会、经济和
环境能够紧密的结合在一起。

2.3提供资金保障
要解决煤矿开采中的水资源治理问题，就需要大量的资金作为保障。

政府可
以对煤矿开采的企业收取一定的资金用于专款专用，来实现资源的保护和生态环
境的建设，在一定程度上减少了国家治理环境的经济压力，给水资源环境治理提
供了一定的资金保证。

2.4以预防为主
长期以来，我国对煤矿开采中造成的环境问题，都是先破坏了才会想办法去
治理，这是一个措施的理念。

我们应在环境问题发生之前，就做好预防环境灾害
的措施，才可以从根本上杜绝环境问题的产生。

因此，在控制水资源被破坏的方
面也是如此，各煤矿开采企业应该把预防和治理水资源问题的费用算在整个项目
里面。

环保部门也要建立健全矿山生态环境保护的监督机制，把煤矿的开采编制
到制度中去，从根本上完善矿山生态环境的法律法规，明确生态环境的治理责任，建立多渠道的补偿机制。

运用各种形式向采矿企业宣传教育，建立他们对水资源
的保护意识，形成保护矿山水资源的舆论氛围。

2.5实现矿井水的综合利用
保护地下水资源的有效方法之一，就是充分的利用矿井水。

在研究矿井水的
综合利用时，要首先确定矿井水在整个水体系中的重要地位，了解矿井水中每一
个元素含量的极限。

并从中选择适合矿井水利用的污染成分，了解其所形成的原因在时间、空间中的变化规律，把工业标准、水体的排放标准和污染成分的含量紧密的联系在一起，进行充分的分析和考证，从而实现矿井水的综合利用。

结论
水资源是人类生命的源泉，它与人们的生产生活息息相关。

然而煤矿的开采使地下水和地表水受到了严重的破坏，给矿区周围的居民的生产和带来了一定程度的影响。

因此，应引起相关部门的高度重视，应制定出统一的规划，对煤矿进行合理的开发和利用，从而有效的降低煤矿开采对水资源的影响。

参考文献
[1]采动影响下地下水流动规律[J].白银,高建军.辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2011(S1).
[2]地下水系统数值模拟的应用与展望[J].徐晓民,郭中小,贾利民,彭淑娟.黑龙江水专学报. 2010(03).
[3]我国地下水污染分析[J].吕书君.地下水.2009(01).
[4]浅谈地下水污染及其防治[J].徐凤兰,叶丹,曹德福,王杰.地下水.2005(01).
[5]国外地下水模拟软件的发展现状与趋势[J].丁继红,周德亮,马生忠.勘察科学技术. 2002(01).
[6]我国地下水管理模型应与国际接轨[J].章光新,邓伟.科技导报.2001(01).
[7]MODFLOW在宿迁市地下水资源评价中的应用[J].周念清,朱蓉,朱学愚.水文地质工程地质.2000(06).
[8]Recent Advances in Simulation-Optimization Groundwater Management Modeling. Wangner Brian J. Reviews of Geophysics.1995.。