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【摘要】矿山开采对地下水的影响深远,是目前造成地下水质变差的主要因素之一,对整个生态环境的整体平衡性构成了威胁,影响了人们的健康。文章就矿山开采对地下水的具体影响和造成这种影响的因素的分析,在此基础上给出一些解决措施,希望引起矿山开采单位的重视,注意保护水资源,同时也为相关环保单位提供些参考性建议。
【关键词】矿山开采;地下水资源;影响;对策
一、矿山开采对地下水资源的影响
1.矿山开采对地下水的影响
在地质构造中,矿山层一般是由页岩、砂岩和灰岩以及煤层组成,而地下水就存储在煤层之间,我们也知道,矿山的开采是由浅入深,逐步进入,那么要进行煤层的开采,无意就要进行对处于煤层之间的地下水进行一定的处理,通常就是进行疏干。因此,矿山开采对地下水的影响是直接的。在开采的初级阶段,由于还没有形成一定的开采规模,再加上煤层的深度也比较浅,煤矿的矿坑就会出现一定的涌水现象,主要来源是煤层本身,因此涌水的水质一般都比较好,而且集中、量小。到了中期的时候,开采的范围在逐步扩大,开采的煤炭量也在逐步增加,同时由于外界因素的影响,比如需要一定的放炮震动和回采房顶等施工行为造成的煤层顶部岩板破裂甚至塌陷,这是煤层之间的含水层就会出现互相渗透水的现象,大量的地表水也会随着裂缝进入岩层地下,矿坑的涌水量不断增加,水质也在不断恶化。这样一来,不但水质恶化了,就连地表水因为不断下渗而造成地表的断流和枯竭。
2.矿山开采对水质的影响
煤矿开采破坏了地层原有的结构,改变了地下水的循环规律,同时也影响了地下水的水质。在开采工作量加大的同时煤矿开采改变了地层结构,使得地下水的循环规律也随之发生变化,原来水质较好的地下水在经过开采后变为了水质较差的矿坑水,随着煤矿开采工作量的增大,矿坑水在受到污染后又变为了矿坑废水。地下水资源质量受煤矿开采影响,主要就是受到了矿产资源中所含有机物的影响,而出现水质变化。一般河水都有一定的自净能力,但是对于一些小河来说河水流量比较小,同时自净能力比较差,再加上废水的排入更加重了自净能力的困难,使得河水的水质也发生了变化,所以,上游水质恶化后,导致中游和下游也受到了影响,造成整个河水的恶性循环。最后的影响是对人、动物的健康和周围农作物的生长都造成了健康隐患。
二、煤炭开采对地下水影响的主要因素
1.水文地质条件
(1)含水层的厚度、富水性、节理、裂隙、岩溶发育程度和补给来源。首先,其总的规律是含水层厚度大、裂隙岩溶发育、含水性强、补给来源丰富,则矿坑排水量就大,反之则小。(2)所处的地理位置,主要取决于煤矿平面位置与附近井、泉、河水的关系。一般离井、泉、河水近,且水力联系密切,侧向补给来源大,则矿坑排水量大,反之则小;开采煤层与当地侵蚀面及区域地下水位关系。
(3)与当地降水量、入渗系数大小、煤层深浅有直接的关系。一般是开采煤层埋深浅,降水量大,入渗系数大,降水可直接转化为矿坑水,煤层开采后导水裂隙带影响到地面,则矿井排水量就大,且季节性变化明显,反之则小。
2.地质构造特征。地质构造一般对地下水有着引导和控制的作用,同时在局部区域也会起到阻溢作用,这主要取决于断层的导水性质和当前位置的地下水的补给来源的丰富程度。通常情况下,当地质构造越复杂,断层的断裂愈多,而且断层也是张性的导水断层时,当开采的煤层越是靠近断层,那么补给来源就越丰富,排水量也会相应的增大。反过来,地质的构造结构越简单简单,断层同时为压性的阻水断层,当开采的煤层越是离断层越远,相应的补给来源就会越少,排水量也会相应地减少。
3.降水量。通常情况下,矿井开采初期的降水量会很大,而且排水量也会相应的增大。可是到了开采中期,这种正比关系就会相应的发生改变,就是当降水量增大的时候,排水量会增加一小部分甚至不增加。到了开采的最后阶段,这种关系又会发生变化,也就是出现一正一负的变化,通常就是降水量增加的同时,排水量在逐渐地减弱。
4.开采面积。一般开采的面积会随着开采的进步不断地扩展。一般在开采初期,矿井的开采面积和矿坑的涌水量以及地下水的排水量有关,且之间是正比的关系。一旦开采的深度和范围扩展后,在这里要注意的是开采的面积的大小对排水量的影响并不是很明显,排水量会基本上保持原来的量,有些部分开采区域会随着开采面积的增加,排水量会向着相反的方向变化,即开采面积越大,排水量反而会变小,这是因为矿井的排水量会受到地质水文等条件的影响,很少会因为人为因素而改变原有的基本规律。
三、优化矿山开采对地下水资源不良影响的对策
1.认真贯彻法律法规
具体来说,各级地方政府应针对当地矿山开发的实际情况,严格贯彻并执行由国家所制定的与环境保护、水资源污染防治以及矿产资源开发相关的法律法规等,并在对矿山资源进行开采的过程中,充分考虑开采行为对地下水资源所造成的影响。煤炭、发改委等有关部门在对矿山开采项目进行审批时,必须要将矿山开采整体环境质量报告作为重点审批的对象,以此来将矿山开采对地下水资源造成的不良影响降到最低。
2.提升地下水资源综合利用率
在矿山开采过程中,为使开采行为对地下水资源造成的影响降到最低,更好的保护矿区有限的地下水资源,我们不仅要在矿山开采过程中积极倡导节约用水的观念,通过科学开发提升矿山现有水资源的利用率,此外对于矿山开采过程中产生的大量废水、污水以及矿坑排水我们还要努力提升其治理、回用利用率。
3.建立水资源影响补偿机制
《中华人民共和国水法》对于矿藏开采以及地下工程的建设所造成的地下水枯竭、水位下降、地面塌陷等情况进行了详细的规定,要求采矿单位针对施工过程中出现的以上问题必须要采取一定的补救措施。为更好的防治矿山开采对地下水资源所造成的不良影响,各级政府相关部门必须严格按照这一法律规定,并根据当地矿山开采的实际情况,建立完善的矿产开采对地下水资源影响补偿机制。
4.利用地下水资源保护性的开采技术
部分开采法。该方法即是只采出部分煤炭,而依靠剩余部分煤炭以控制顶板岩层的运动,以有效降低导水裂缝带高度,实现保水开采的方法。目前,部分开采法较为常用的方法包括了,房式开采法、条带开采法、柱式开采法及限厚开采法等等。
四、总结
煤矿开采对地下水的影响和污染现在已经引起社会的广泛关注,因为地下水的污染造成生态环境的破坏而引发的一系列恶性循环目前已严重影响了人们的正常生活,甚至对整个社会的发展都产生了不良危害。所以,煤矿开采的同时对地下水资源采取一定的保护措施显得尤为重要。因此务必做到改进开采技术,利用高科技的先进性,在保证施工作业的顺利完成的同时又保障了地下水的质量,在实践中真正实现水资源的合理利用和持续发展。
参考文献
[1]颜文珠.煤矿开采对地下水影响的数值模拟研究[D].山东科技大学,2011(06)
【关键词】矿山开采;地下水资源;影响;对策
一、矿山开采对地下水资源的影响
1.矿山开采对地下水的影响
在地质构造中,矿山层一般是由页岩、砂岩和灰岩以及煤层组成,而地下水就存储在煤层之间,我们也知道,矿山的开采是由浅入深,逐步进入,那么要进行煤层的开采,无意就要进行对处于煤层之间的地下水进行一定的处理,通常就是进行疏干。因此,矿山开采对地下水的影响是直接的。在开采的初级阶段,由于还没有形成一定的开采规模,再加上煤层的深度也比较浅,煤矿的矿坑就会出现一定的涌水现象,主要来源是煤层本身,因此涌水的水质一般都比较好,而且集中、量小。到了中期的时候,开采的范围在逐步扩大,开采的煤炭量也在逐步增加,同时由于外界因素的影响,比如需要一定的放炮震动和回采房顶等施工行为造成的煤层顶部岩板破裂甚至塌陷,这是煤层之间的含水层就会出现互相渗透水的现象,大量的地表水也会随着裂缝进入岩层地下,矿坑的涌水量不断增加,水质也在不断恶化。这样一来,不但水质恶化了,就连地表水因为不断下渗而造成地表的断流和枯竭。
2.矿山开采对水质的影响
煤矿开采破坏了地层原有的结构,改变了地下水的循环规律,同时也影响了地下水的水质。在开采工作量加大的同时煤矿开采改变了地层结构,使得地下水的循环规律也随之发生变化,原来水质较好的地下水在经过开采后变为了水质较差的矿坑水,随着煤矿开采工作量的增大,矿坑水在受到污染后又变为了矿坑废水。地下水资源质量受煤矿开采影响,主要就是受到了矿产资源中所含有机物的影响,而出现水质变化。一般河水都有一定的自净能力,但是对于一些小河来说河水流量比较小,同时自净能力比较差,再加上废水的排入更加重了自净能力的困难,使得河水的水质也发生了变化,所以,上游水质恶化后,导致中游和下游也受到了影响,造成整个河水的恶性循环。最后的影响是对人、动物的健康和周围农作物的生长都造成了健康隐患。
二、煤炭开采对地下水影响的主要因素
1.水文地质条件
(1)含水层的厚度、富水性、节理、裂隙、岩溶发育程度和补给来源。首先,其总的规律是含水层厚度大、裂隙岩溶发育、含水性强、补给来源丰富,则矿坑排水量就大,反之则小。(2)所处的地理位置,主要取决于煤矿平面位置与附近井、泉、河水的关系。一般离井、泉、河水近,且水力联系密切,侧向补给来源大,则矿坑排水量大,反之则小;开采煤层与当地侵蚀面及区域地下水位关系。
(3)与当地降水量、入渗系数大小、煤层深浅有直接的关系。一般是开采煤层埋深浅,降水量大,入渗系数大,降水可直接转化为矿坑水,煤层开采后导水裂隙带影响到地面,则矿井排水量就大,且季节性变化明显,反之则小。
2.地质构造特征。地质构造一般对地下水有着引导和控制的作用,同时在局部区域也会起到阻溢作用,这主要取决于断层的导水性质和当前位置的地下水的补给来源的丰富程度。通常情况下,当地质构造越复杂,断层的断裂愈多,而且断层也是张性的导水断层时,当开采的煤层越是靠近断层,那么补给来源就越丰富,排水量也会相应的增大。反过来,地质的构造结构越简单简单,断层同时为压性的阻水断层,当开采的煤层越是离断层越远,相应的补给来源就会越少,排水量也会相应地减少。
3.降水量。通常情况下,矿井开采初期的降水量会很大,而且排水量也会相应的增大。可是到了开采中期,这种正比关系就会相应的发生改变,就是当降水量增大的时候,排水量会增加一小部分甚至不增加。到了开采的最后阶段,这种关系又会发生变化,也就是出现一正一负的变化,通常就是降水量增加的同时,排水量在逐渐地减弱。
4.开采面积。一般开采的面积会随着开采的进步不断地扩展。一般在开采初期,矿井的开采面积和矿坑的涌水量以及地下水的排水量有关,且之间是正比的关系。一旦开采的深度和范围扩展后,在这里要注意的是开采的面积的大小对排水量的影响并不是很明显,排水量会基本上保持原来的量,有些部分开采区域会随着开采面积的增加,排水量会向着相反的方向变化,即开采面积越大,排水量反而会变小,这是因为矿井的排水量会受到地质水文等条件的影响,很少会因为人为因素而改变原有的基本规律。
三、优化矿山开采对地下水资源不良影响的对策
1.认真贯彻法律法规
具体来说,各级地方政府应针对当地矿山开发的实际情况,严格贯彻并执行由国家所制定的与环境保护、水资源污染防治以及矿产资源开发相关的法律法规等,并在对矿山资源进行开采的过程中,充分考虑开采行为对地下水资源所造成的影响。煤炭、发改委等有关部门在对矿山开采项目进行审批时,必须要将矿山开采整体环境质量报告作为重点审批的对象,以此来将矿山开采对地下水资源造成的不良影响降到最低。
2.提升地下水资源综合利用率
在矿山开采过程中,为使开采行为对地下水资源造成的影响降到最低,更好的保护矿区有限的地下水资源,我们不仅要在矿山开采过程中积极倡导节约用水的观念,通过科学开发提升矿山现有水资源的利用率,此外对于矿山开采过程中产生的大量废水、污水以及矿坑排水我们还要努力提升其治理、回用利用率。
3.建立水资源影响补偿机制
《中华人民共和国水法》对于矿藏开采以及地下工程的建设所造成的地下水枯竭、水位下降、地面塌陷等情况进行了详细的规定,要求采矿单位针对施工过程中出现的以上问题必须要采取一定的补救措施。为更好的防治矿山开采对地下水资源所造成的不良影响,各级政府相关部门必须严格按照这一法律规定,并根据当地矿山开采的实际情况,建立完善的矿产开采对地下水资源影响补偿机制。
4.利用地下水资源保护性的开采技术
部分开采法。该方法即是只采出部分煤炭,而依靠剩余部分煤炭以控制顶板岩层的运动,以有效降低导水裂缝带高度,实现保水开采的方法。目前,部分开采法较为常用的方法包括了,房式开采法、条带开采法、柱式开采法及限厚开采法等等。
四、总结
煤矿开采对地下水的影响和污染现在已经引起社会的广泛关注,因为地下水的污染造成生态环境的破坏而引发的一系列恶性循环目前已严重影响了人们的正常生活,甚至对整个社会的发展都产生了不良危害。所以,煤矿开采的同时对地下水资源采取一定的保护措施显得尤为重要。因此务必做到改进开采技术,利用高科技的先进性,在保证施工作业的顺利完成的同时又保障了地下水的质量,在实践中真正实现水资源的合理利用和持续发展。
参考文献
[1]颜文珠.煤矿开采对地下水影响的数值模拟研究[D].山东科技大学,2011(06)