榆神矿区采煤对水源保护区的影响_张飞驹

第1 期
张飞驹 张晓团 申 涛 榆神矿区采煤对水源保护区的影响
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涌水量，对萨拉乌苏组地下水影响轻微。 一般影响区： 预测导水裂隙带切穿基岩到达隔
水土层但未完全导穿，隔水土层仍有较强的隔水性， 渗漏量有一定的增加，但尚未影响萨拉乌苏组含水 层地下水流场的区域。分别位于郭家滩井田 （ Ⅱ1 区） 和隆德煤矿（ Ⅱ2 区） 范围内。Ⅱ1 区分布于郭 家滩井田东侧，面积 17． 42 km2 ，占郭家滩井田面积 的 8． 66% 。该区煤层厚度大于 8 m，上覆基岩厚度 在 250 ～ 300 m，隔水土层厚度 60 ～ 80 m，砂层厚度 20 m，富水性弱，采煤形成的导水裂隙带切穿了侏罗 系组合隔水岩层组，上部尚有较大厚度的隔水土层， 对萨拉乌苏组含水层还具有较强的隔水性，虽然会 造成萨拉乌苏组地下水渗漏量增大，但是不会对上 部含水层造成损害。Ⅱ2 区分布于隆德井田和瑶镇 水源保护区内，面积 15． 21 km2 。该区煤层厚度 4 ～ 6 m，上覆基岩厚度在 100 ～ 150 m，隔水土层厚度 20 ～ 40 m，砂层厚度 10 ～ 40 m，属弱富水区，采煤形成 的导水裂隙带切穿了侏罗系组合隔水岩组，上部尚 有较大厚度的隔水土层，对萨拉乌苏组含水层还具 有较强的隔水性，虽然会造成萨拉乌苏组地下水渗 漏量增大，但是不会对上部含水层造成损害。
榆神三期规划区分布有第四系萨拉乌苏组含水 层，水资源较丰富，附近分布有红石峡、采兔沟、瑶镇 三个水源地，规划区煤矿建成后是否对水源地产生 影响，直接关系到矿区环境保护问题，为此作者分析 了水源地情况，划分了采煤对水源地影响程度分区， 提出了水源地保护建议。
收稿日期： 2013 － 10 － 31 作者简介： 张飞驹（ 1960—） ，男，陕西子长人，1981 年毕业于陕西煤 炭工业学校煤田地质专业，工程师，长期从事煤炭地质勘查工作。
［1］ 范立民． 神木矿区的主要环境地质问题［J］． 水文 地质工程地质，1992，19（ 6） ： 37-40．
［2］ 范立民．“保水采煤（ 保水开采） ”成果获 2011 年 度国家 科 学 技 术 进 步 二 等 奖［J］． 陕 西 煤 炭， 2012，31（ 1） ： 134．
［3］ 王双明，黄庆享，范立民，等． 生态脆弱区煤炭开 发与生态水位保护［M］． 北京： 科学出版社，2010．
明显影响区: 位于隆德井田东南侧，面积 7． 20 km2 ，占隆德井田面积的 15． 95% ，该区煤层厚度 6 m 左右，上覆基岩厚度小于 100 m，隔水土层厚度在 2 ～ 10 m 之间，砂层厚度 10 ～ 40 m，属弱富水或极弱 富水区，采煤形成的导水裂隙带切穿了隔水土层，造 成萨拉乌 苏 组 地 下 水 漏 失，漏 失 量 为 1 666． 00 ～ 1 704． 34万 m3 / a，占瑶镇和采兔沟水源地水资源总
2 采煤对水源保护区的影响及程度分区
2． 1 采煤对水源保护区的影响 采煤对红石峡水源保护区的影响: ①红石峡水
源地水资源量为 32 960 万 m3 / a。2 － 2 煤层开采后形 成的导水裂隙带切穿土层的范围位于红石峡水源保 护区上游，距红石峡水源保护区边界最近距离约为 3 800 m； ② 规划区与榆 溪 河 流 域 重 叠 面 积 472． 2 km2 ，占红石峡水源地补给区面积的 22． 9% ，其中导 水裂隙带切穿侏罗系基岩未导通上部萨拉乌苏组含 水层的面积 17． 42 km2 ，占红石峡水源地补给区面 积的 0． 85% ，导水裂隙带切穿土层隔水层导通上部 萨拉乌苏组含水层的面积 1． 49 km2 ，仅占红石峡水 源地补给区面积的 0． 07% ； ③根据模型计算结果， 模型运行第 5 年，榆溪河流域萨拉乌苏组地下水渗 漏至矿井水量为 183． 28 万 m3 / a，占红石峡水源地 水资源量的 0． 56% 。随着后期开采区域扩大和生 产 矿 井 的 增 多，萨 拉 乌 苏 组 地 下 水 渗 漏 量 达 到 1 002． 78 ～ 1 050． 05 万 m3 / a，占红石峡水源地水资 源量的 3． 04% ～ 3． 19% 。因此，区内煤炭开采对红 石峡水源保护区影响轻微。
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榆神矿区采煤对水源 保护区的影响
张飞驹1 ，张晓团2 ，申 涛2
（ 1． 陕西煤田地质化验测试有限公司，陕西 西安 710054； 2． 陕西省地质调查院，陕西 西安 710065）
摘 要： 榆神矿区三期规划区规划前，进行了采煤对水源地、地下水影响的研究，为矿区规划和合理 开发利用提供了科学依据。本文对榆神矿区三期规划区及其附近的三个水源地基本条件，以及采 煤对水源地的影响及其分区，进行了简要分析。 关键词： 水源保护区; 保水采煤; 浅埋煤层; 导水裂隙带; 榆神矿区三期规划区 中图分类号： P641． 4 + 61 文献标识码： B 文章编号： 1671 － 749X（ 2014） 01 － 0077 － 03
域重叠面积 398 km2 ，占瑶镇水源保护区和采兔沟 水源地补给区面积的 29． 7% ，其中导水裂隙带切穿 侏罗系基岩未导通上部萨拉乌苏组含水层的面积 14． 65 km2 ，占瑶镇水源地和采兔沟水库保护区面积 的 1． 1% ，导水裂隙带切穿土层隔水层导通上部萨 拉乌苏组含水层的面积 6． 33 km2 ，仅占瑶镇水源地 和采兔沟水库保护区面积的 0． 47% ； ③根据模型计 算结果，模型运行第 5 年，秃尾河流域萨拉乌苏组地 下水渗漏至矿井水量为 1 633． 05 万 m3 / a，占瑶镇和 采兔沟水源地水资源总量的 7． 18% 。随着后期开 采区域扩大和生产矿井的增多，萨拉乌苏组地下水 渗漏量达到 1 666． 00 ～ 1 704． 34 万 m3 / a，占瑶镇和 采兔沟水源地水资源总量的 7． 33% ～ 7． 50% ； ④根 据榆神矿区三期规划区总体规划，榆神三期规划区 总体规划估算用水量 51 566． 2 m3 / d，其中矿井用水 量 38 427． 3 m3 / d； 选 煤 厂 生 产 用 水 量 9 693． 9 m3 / d； 矿区设备租赁站 265． 0 m3 / d； 其他附属设施 用水量 3 180． 0 m3 / d。永久取水地为采兔沟水库。 与各矿井涌水量相比较，除各阶段矿井工业场地生 活污水全部回用、矿井水部分回用替代全部生产用 水（ 矿井水回用率 88． 5% ） 外，仍有较多矿井水可外 部资源化利用。这一措施的实施将不需要从采兔沟 水库取水，间接减少瑶镇水源地和采兔沟水库萨拉 乌苏组地下水损失量 1 882． 17 万 m3 / a，因此总体上 认为对瑶镇水源地和采兔沟水库影响轻微。 2． 2 采煤对水源保护区影响程度分区
量的 7． 33% ～ 7． 50% ，对瑶镇水源地和采兔沟水源 地的补给范围和补给量有一定影响，但影响不大。
3 结论
通过综合评价，榆神矿区三期规划区内对水资 源有明显 影 响 的 只 有 隆 德 煤 矿，明 显 影 响 区 面 积 7． 20 km2 ，除规划区东部边缘外，大部分区域采煤对 地下水影响较小，但由于采矿技术的发展，大尺寸采 煤工作面在高强度开采条件下的影响，仍然值得深 入研究。 参考文献：
采煤对水资源的影响主要表现在煤层开采导水 裂隙带发育高度是否到达上部含水层和上部含水层 的富水性。根据计算分析，2 － 2 煤层采动条件下导水 裂隙带发育高度平均为采高的 26． 5 倍，据此将研究 区采煤对水资源影响程度分为轻微影响区、一般影 响区和明显影响区。
轻微影响区： 预测计算的导水裂隙带未导穿侏 罗系隔水岩层组，仅减小了上部隔水岩层组的厚度， 萨拉乌苏组地下水基本不受影响。主要分布于规划 区北侧和西侧，面积 828． 38 km2 ，占规划区面积的 95． 41% 。该区煤层厚度小于 6 m，上覆基岩厚度大 于 200 m，隔水土层厚度 20 ～ 60 m，砂层厚度 20 ～ 70 m，富水性差异较大，采煤形成的导水裂隙带切穿了 侏罗系延安组顶部，局部切穿了直罗组顶部隔水岩 层组，造成侏罗系弱含水层地下水漏失，但该含水层 富水性差，无开采价值，仅会在采煤过程中增大矿井
0 引言
1 水源保护区概况
陕北侏罗纪煤田水资源贫乏，生态环境脆弱，采 煤引起的地下水位下降、泉水干涸和河流断流，成为 制约煤炭工业健康发展的关键因素。自从 1992 年 范立民提出保水采煤问题及实现途径以来，保水采 煤研究取得了丰硕成果，并获得国家科学技术进步 二等奖，为陕北煤炭资源科学开采奠定了理论基础 和实践经验。榆神矿区位于陕北侏罗纪煤田中部， 以储量丰富、煤质优良、地质构造简单、开采技术条 件优越而引起世人瞩目。根据国家规划，榆神矿区 总面积 5 300 km2 ，主要可采煤层 4 层，最大单层厚 度12． 49 m。一、二期规划区已经建成的煤矿原煤生 产能力 75． 55 Mt / a。2012 年 9 月国家发展和改革 委员会批复的三期规划区共划分为 6 个井田，规划 建设总规模 57 Mt / a。
1． 1 红石峡水源保护区 红石峡水库位于榆林市以北 5 km 的桥头村榆
溪河干流上，库区实际控制面积 2 060 km2 ，水库水 资源补给来源为区内大气降水入渗形成的地下径 流。根据《陕西省地表饮用水水源保护区划分调整 方案》中划 定 的 红 石 峡 水 源 保 护 区 范 围，红 石 峡 水 源地保护区位于榆神矿区三期规划区西南部，二者 重合面积 39． 94 km2 ，主要重合区位于郭家滩井田。 1． 2 瑶镇水源保护区
根据瑶镇水库水源保护区与榆神矿区三期规划 区位置，瑶镇水源保护区位于榆神矿区三期规划区 东北部，二者重合面积 150 km2 ，重合区内未设置开 采矿井。 1． 3 采兔沟水源保护区
采兔沟水源保护区位于炭
2014 年
附近秃尾河中游干流之上。其以采兔沟水库为中 心，水库坝长 668 m，高 33． 8 m，设计总库容 7 281 万 m3 ，是一座以工业供水为主，兼顾农田灌溉、生产 生活一级生态用水的中型水库。采兔沟水源保护区 一级水域保护区为水库正常蓄水位以下的区域，面 积 5． 09 km2 ，陆域为水库正常蓄水位线外延 200 m 的区域，面积 5． 7 km2 ； 二级水域保护区为瑶镇水库 大坝以下秃尾河干流及六条支沟的干流交汇口至河 源起点的水域范围，面积 0． 15 km2 ，陆域为一级保 护区陆域边界外延 2 km 的区域，水库上游六条支沟 和秃尾河干流河岸向两侧各外延 200 m 的区域，面 积 69． 65 km2 ； 准保护区为水库控制流域面积内除 去一级、二级保护区的区域，面积 488． 56 km2 。该 水源地区划目前正在上报审批中。
采煤对瑶镇、采兔沟水源保护区的影响： ①瑶镇 水源保护区位于规划区的下游，属秃尾河流域，水资 源量来自大气降水入渗汇集，水资源量为 13 635． 2 万 m3 / a。采兔沟水库位于瑶镇水库下游，保护区面 积 569． 15 km2 ，水资源量 9 104 万 m3 / a。瑶镇水源 地和采兔沟水库保护区面积合计 1 339． 15 km2 ，水 资源总量合计 22 729． 2 m3 / a； ②规划区与秃尾河流
瑶镇水库位于规划区东北，神木县秃尾河上游 干流河道上，是神木县城居民生活用水和锦界工业 园区 生 活 与 工 业 用 水 的 主 要 水 源。水 库 总 库 容 1 060 万 m3 ，控 制 流 域 面 积 770 km2 ，坝 顶 高 程 1 163． 4 m。水库坝址处多年平均径流量 9 125 万 m3 ，设计 95% 保证率年供水量 6 837 万 m3 ，其中供 应工业和生活用水 6 257 万 m3 。瑶镇水库一级保护 区为水库正常水位线 1 160． 5 m 水面外延 100 m，二 级保护区为水库正常水位线外延 300 m。