采煤塌陷对水体的影响及治理措施

2011-08-15姜珊珊王佳琪孙远佶

科学之友 2011年11期

姜珊珊，王佳琪，孙远佶

（中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州 221116）

据统计，我国每开采1万t煤约使1000～3000 m2的土地遭受不同程度的塌陷。采煤塌陷常发生在地下水位相对较高的低洼矿区，表现为下沉盆地积水，易形成积水塌陷区或季节性积水塌陷区，淹没耕地，造成农作物绝产。

据调查，我国重点煤矿区中有71%面临缺水，其中40%的矿区属严重缺水，矿区能源开发与水资源紧张的矛盾已严重制约了煤炭工业和国民经济的总体发展。今后我国国有大中型煤炭工业企业的发展趋势是逐步实现一体化，伴随着煤炭需求量的增大、生产能力的提高，煤矿和电力企业的生产和生活用水量也会增加。矿区塌陷水体的合理开发和利用有助于进一步解决矿区失地农民的生计问题，并且合理利用塌陷水体对于煤矿区实现可持续发展来说，也是一个重要举措。充分合理利用塌陷水体的淡水资源，具有巨大的经济、社会和环境效益。

1 采煤塌陷对水体的影响

采煤塌陷对区域水环境的影响，主要表现在4个方面，即对地表水体的影响、对包气带土壤水的影响、对地下水系统的影响以及对水体污染的影响。采煤塌陷会通过消减补给来源和直接截取地表水体两种方式使河、泉等地表水体流量减小，最终甚至会干涸。

采煤塌陷也可能通过形成地裂缝、破坏土壤结构和改变微地貌等方式，影响包气带土壤水分的补给、运移及蒸发。通过影响地下水补给方式、改变含水层结构、加大储水空间和减少地下水可用资源量对地下水系统造成影响。如果出现地裂缝、塌陷洞等现象，则直接增加了采矿废水、矸石山淋溶污水等污染物的入渗通道，使得水体污染进一步加剧。

1.1 采煤塌陷对水体污染的影响

采煤塌陷对水环境造成影响的最重要因素是塌陷裂缝。其存在不但增加了包气带水分的蒸发，造成地表沟泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入渗通道，从而导致土壤中所含水分和地下水体的污染。因此，在采煤塌陷区，特别是对于塌陷裂缝带，要及时平整土地，弥补裂缝，保住水分，防止其过量蒸发。

煤炭燃烧后排入大气中的二氧化硫和氮氧化物在大气中经氧化与雨水相遇可转化为硫酸与硝酸，形成酸雨。由于采煤塌陷造成的地表裂缝的存在，酸雨随着塌陷裂缝渗入土壤中及地下水体，可使包气带水、地下水呈酸性。酸雨随降水进入地表或地下水体造成的水体污染，不仅危及水生动植物的生长和生存，而且对人体健康也造成了极大的威胁。另外，采煤过程中所产生的废渣、废料、粉尘等固态的污染物质也将随着降水沿地裂缝等被带到地下，污染地下水，表现为水中总有悬浮物和矿化度的增加，以及水化学类型的不稳定。还有可能因为重金属含量的增加而使水体对周围环境和人体的毒副作用显著增强，危害人体健康。

1.2 采煤塌陷对地下水补给的影响

由于采煤塌陷造成的地裂缝的存在，当降雨强度很大，地面出现积水并产生径流时，径流经过塌陷裂缝时都会被截流，从而缩短了降雨入渗补给时间，减少蒸发，加大入渗量。因此，采煤塌陷使降雨入渗补给量增加，并且通过包气带实现对潜水的补给，对地下水补给的影响为正效应，但也因此影响了水在自然界的正常循环，导致地表水含量减少。

2 塌陷积水区保护治理措施

2.1 污染监治

要加强污染源管理治理：首先，污染应从源头抓起，周围厂矿要认真实施污水排放标准；其次，做好水位和水质的监测工作，对工业污水、生活废水进行妥善处理，减少排入塌陷水域的废水及污染物质。为防止限制性元素磷元素的含量过高，应着重加强对生活污水的排放管理和处理力度。

2.2 水资源综合利用

塌陷水域水体中含有一定的天然饵料,且水位较为稳定，底部有较厚土层、水深适宜，是有利于底栖、浮游生物生长的极佳场所，具备了水产养殖的良好条件。从生态学角度出发，可以大力发展鱼类等的水产养殖业。同时，塌陷区湖岸是发展鱼、禽、畜、草等综合养殖的天然场所。其次，塌陷水域的水可以应用于工业冷却用水和洗涤用水，可以将水用于发电厂、洗煤厂和降尘用水，还可以用于农林业灌溉。对于水质为Ⅲ类、面积较大的塌陷水域建议开发成饮用水水源地或精养鱼塘。

2.3 环境保护措施

在环境保护方面，首先要做好周边矸石山的绿化和固化工作，增加其稳定性，减少发生自燃或崩塌的可能性。其次，水域边缘区域可以种植速生耐水树种，如垂柳、水松、池杉等。实施绿化工作不但可以降解水中的有机物，还可以改善景观、绿化塌陷水域的周边环境。最后，由于塌陷水域中水生植物较多，且塌陷深度不同，可开发成湿地公园。根据水深种植不同种类水生植物，例如，水浅地区可以种植一些茅草，水较深地区种植芦苇等，营造良好的湿地景观，建成供人们健身休闲的公园，改善矿业城市的生态环境，带来良好的社会效益、经济效益和环境效益，促进矿区可持续发展。

2.4 未来研究方向

煤矿塌陷区是一个自然、社会的复合生态系统，多年来，淮南矿区在经济快速的发展过程中，环境质量出现了明显下降。经济的发展在相当程度上以消耗大量资源和牺牲环境质量为代价，这种经济增长方式如果得不到有效的控制和改进，势必会对环境造成严重影响，不利于社会的可持续发展。塌陷区水质状况是区域环境的集中反映，可以认为塌陷区的水质变化是区域环境的一面镜子。

在以后还要加强以下几方面的研究：

（1）矿区不同的污染源对水环境的影响程度。

（2）矿区塌陷水域水质和水量的动态演变分析。

（3）对于矿区水环境重金属污染的具体来源，有待于进一步的考察和研究。

（4）从保护生态环境和可持续发展的角度出发，应大力发展生态农业，降低农田化肥、农药的施用量，减少农田营养盐的流失，降低塌陷区水体营养物进入负荷，以及加强对塌陷水域的水质监测，进一步完善监管力度，从不同方面来改善塌陷水域的水质，使其得到尽可能地合理利用。