榆神矿区中部井田水文地质条件及水环境研究

庞冬

摘 要：随着时代和科学技术的不断发展和提高，人们也对煤矿的安全问题越来越关注，在煤矿生产中对其进行水文地质特征的研究，可以进一步保证矿井安全生产。其中，矿井水环境问题也是值得重视的，人们应该对其提高警。榆神矿区煤层埋藏较浅，地表生态环境脆弱，煤矿开采过程中所引起的水资源、水环境问题较多。本文通过综合分析研究，以水文地质学为基础，分析了矿区中部地区井田的水文地质条件，通过水文地质钻探、综合测井、水文地质试验等勘察手段对矿区水文地质条件进行了综合性分析，调查分析了矿井的充水因素;再对矿区的水资源、水环境问题进行了调查，分析了矿区矿业活动引发的的主要水资源、水环境问题;依据相关规范开展了水环境问题的防治建议，为矿区开采产生的水环境问题提供了综合治理参考依据。

关键词：水文地质条件 ;充水因素;水环境

0 引 言

对全国矿井水排放和利用情况进行的调查统计结果表明，目前全国煤矿每年矿井涌水量在42亿m3左右，但利用率仅为26.2%[ 1] 。矿井水一方面是形成灾害、造成生态环境损害的因素之一[2，3]，国家规划的13个大型煤炭基地，在鄂尔多斯盆地内的有神东、陕北等4 个，陕北侏罗纪煤田是我国现已探明的煤炭资源量最大的煤田，约占全国保有量的14%[4]，陕北基地的主体为榆神区，该区东部煤层埋藏浅，采煤与保水、保生态环境的矛盾存在[5，6]，开采过程中地下水渗漏严重，引起了泉水干涸和河流量的持续衰减，预防矿井突水灾害的发生， 加强矿井防治水工作，促进煤矿安全生产，具有重要意义，同时矿井水也是一种资源[7， 8]， 利用好矿井水资源，不仅是满足矿区生产的需求，也是促进矿区可持续发展的必然选择[9]。榆神矿区地处陕北黄土高原北部，毛乌素沙漠的东南缘，为北温带干旱、半干旱大陆性季风气候。

此次研究区域位于矿区中部偏南，位于鄂尔多斯高原东北部，陕北黄土高原北部，毛乌素沙漠东南缘。井田内最高处位于井田北部的石庙梁，标高1352.2m，最低处位于井田东部野鸡河沟田家圪台，标高约1223.30m，最大高差128.9m，一般标高1290m。行政区划隶属榆林市榆阳区金鸡滩乡和大河塔乡及神木县大保当乡、瑶镇乡管辖。该区地貌单元可分为沙丘沙地和风沙滩地、黄土梁峁地貌。

1  水系

井田分属秃尾河流域及榆溪河流域，大致沿石步梁～大柠条湾～白草界～啦啦堡一带构成一NW～SE向的分水岭，将井田内潜水划分为东西两个相对独立的水文地质单元，西南部属榆溪河流域，东北部属秃尾河流域。井田东南有野鸡河、高羔兔沟两小沟流，为秃尾河支流，属季节性沟流，在沟流的下游因老乡农灌截流常出现断流，两沟汇合后平均流量为4359.66m3/d。该井田外围东南部有田家沟及尚家沟，属季节性沟流，年均流量约为25万m3/a。另外井田原有一些海子多数已经干枯，现存的一些海子（大坟滩海子、大免兔海子、乌鲁素海子、小坟滩海子）水位不深，蓄水量不大，以大坟滩海子蓄水量最大，约为7.51万m3 。井田内的水库不多，有高羔兔水库、野鸡河水库、奢吓不啦湾水库，以高羔兔水库蓄水量最大，约为12.11万m3，最大库量为21万m3。

井田内地表无基岩出露，大部分被风积沙覆盖，总体趋势是中部高而东西两侧低。井田内最高处位于井田北部的石庙梁，标高1352.2m，最低处位于井田东部野鸡河沟田家圪台，标高约1223.3m，最大高差128.9m，一般标高1290m。

依据本次水文地质填图及钻探资料，结合地形地貌，确定井田中部，沿石庙梁-—大柠条湾—白草界—拉啦堡一带，有一NW-SE向的分水岭，将井田内潜水划分为东西两个流域区，西南部属榆溪河流域，东北部属秃尾河流域。

2  充水因素分析

大气降水：区内多年平均降水量394.6mm，降水主要集中在每年的7～9月份，占全年降水量的70%左右，历史最大日降水量达136.3mm。因全井田无一处导水裂隙带最大高度超过基岩顶面，故对矿井充水在本区为间接充水水源。

地表水：本次水文地质填图，地表水体有46个（海子、水库、池塘），因为井田大部有巨厚的红土相对隔水层，因此地表水一般为间接充水含水层。报告特别指出， 在井田的西北角，松散层没有隔水层，地表水会通过“天窗”直接补给基岩。另外民间多打深井，有部分穿透松散层，因此地表水也不能忽视。

地下水：本区大部分面积分布第四系萨拉乌苏组潜水，但煤层上覆基岩厚度大于冒裂带高度，且有红土层阻隔，特别是井田中部，土层呈巨厚状，因此其不构成矿床直接充水水源，而是矿井充水主要的间接含水层之一。在井田西部土层缺失区，上覆第四系松散层水则与下伏风化基岩裂隙地下水有一定的水力联系，也有可能构成统一的含水体，在此地下采煤时，当导水裂隙带高度导通风化基岩时，矿井涌水量将明显增大，应引起高度重视。

煤系地層含水层是煤层的直接充水含水层，钻孔抽水资料显示单位涌水量不大于0.02L/s.m，它们虽有较高的水头压力，但涌水量甚微，富水性弱，易于疏干，对矿井开采不会造成危害。

3  水资源、水环境问题研究

榆神矿区的黑龙沟煤矿和神北矿区的活鸡兔矿矿井水质分析结果表明，矿井水的主要超标项是浊度、悬浮物、油类、BOD5、CODcr、砷和硫化物。而且PH值、矿化度、硫酸根和氯化物等指标与地下水水质分析相应指标略有升高，但不超标，这一点基本上反映了由地下水转化为矿井水的过程中，因受井下污染而引起的水质变化情况，总体上呈现出悬浮物升高和有机物污染的特点。

基于以上的分析，可以认为进行矿井水处理的主要目标是去除浊度、悬浮物等六项超标污染成分，使矿井水转化为可利用水资源。按目前的技术条件，这些超标项目的污染物均比较容易通过过滤或吸附过程得到较好处理，这对利用吸附力较强的风积沙为过滤原材料，通过自然净化方法，对矿井水资源化无疑具有十分有利的条件。

在此方面，一八五地质队与中国煤田地质总局对矿井水处理进行了较详细的研究分析。研究结果表明，利用风积沙对矿井水进行吸附过滤自然净化，超标项目最低去除率为23%，最高可达100%，平均去除率为58.98%和37.15%。只要有足够的渗透路径，使矿井水水质达到净化要求是完全可能的。

对于矿井水可进行一级沉淀处理，然后用于农田灌溉或将其排放于距生活区一定距离的下游地带，使矿井水经过风积沙层的吸附过滤，自然进入地下水体，实现矿井水资源化。

4  结论及建议

采矿活动改变了矿体赋存的环境，加速了氧化作用的进行，使地下水的动力条件发生变化并参与了一系列的化学作用，导致矿坑水水质恶化。矿坑水中往往富含矿体及围岩中的多种元素组分，岩石中的金属组分和微量元素转入水中富集、迁移，形成污染域。

神府矿区大柳塔井水污水化验分析结果为：挥发酚0.002mg/l，氰化物<0.002 mg/l，硫化物2.13 mg/l，铅0.05 mg/l，油类0.59 mg/l，BOD5达25.1 mg/l，COD为103.0 mg/l，各指标大部分低于工业“废水”最高允许排放浓度，但硫化物和COD高出允许排放标准。

井田内煤层直接充水含水层为基岩裂隙承压水，含水微弱，渗透系数、涌水量很小，水质污染轻微。

总之，采煤后地质环境质量有所下降，在煤矿开采的初期，对地质环境可能会有明显影响，但随着新的平衡的建立，以趋于平静。在煤炭开采过程中应把煤炭资源的合理利用，生产过程中的废水、生活垃圾、矿坑水等建立水污染综合治理规划方案，加强水资源的回收再利用，合理利用环境自净能力及净化后的污水，加强人口比较集中地区污染源的控制，压缩污水排放量。

参考文献

[1]何绪文，杨静， 邵立南等.我国矿井水资源化利用存在的问题及解决[J].煤炭学报，2008，33（1）：63-66.

[2]董书宁， 虎维岳.中国煤矿水害基本特征及其主要影响因素[J].煤田地质与勘探，2007，35（5）：34-37.

[3]范立民.陕北地区采煤造成的地下水渗漏及对策分析[J].矿业安全与环保，2007，34（5）：62-64