邢台市西部矿区矿坑排水现状和综合利用分析

郭金印，陈峨印

(1.河北省邢台县水务局，河北 邢台 054001;2.河北省邢台水文水资源勘测局，河北 邢台 054001)

邢台市是一个严重缺水的城市，水资源入不敷出，作为供水水源的百泉泉域岩溶水已处于超采状态，并由此出现了岩溶水水位持续下降，达活泉、百泉两大泉群相继断流等水环境问题。邢台市煤、铁、石膏等固体矿产资源丰富，主要分布于百泉泉域补给区和径流区，属岩溶充水的矿床，尤其是铁矿，在开采过程中抽排了大量的岩溶水。但由于历史的原因，对矿山排水的管理和综合利用十分有限，大量矿坑排水白白浪费。同时矿坑大量排水，更加剧了泉域岩溶水的超采，岩溶水水位区域性、持续性下降的趋势更加明显，下降幅度和速率显著增大，水资源紧缺状况更加突出。充分利用矿坑排水，是缓解水资源供需矛盾，恢复百泉水生态环境的重要途径，因此，研究其排水现状及利用对策，具有重要的现实意义。

1 研究区概况

研究区位于河北省太行山南段的东麓低山丘陵区，北起綦村—大油村一带，南到北洺河一线，西自许坚固—洪山一带，东到南高村—北掌村一带。该区铁矿资源丰富，为我国著名邯邢式铁矿(属岩溶充水矽卡岩型铁矿)，已探明储量5.0亿 t左右，均分布于百泉泉域补给区和径流区。百泉泉域面积3 843 km2，其西部为变质岩间接补给区，中部为灰岩裸露及浅埋补给区，东部为灰岩隐伏径流排泄区。境内有白马河、七里河、沙河、马河、北洺河等河流进入灰岩裸露区后漏失补给地下水，宏观上岩溶水呈自西向东径流，并向岩溶水强迳流带内汇集，受邢台—内邱大断裂阻水作用，岩溶水溢出，形成百泉。百泉泉域在地层岩性、地质构造和地形地貌等多种因素控制下构成了一个以降水和河流渗漏为补给、以泉和人工开采为排泄的基本完整、独立、封闭的水文地质单元。泉域内岩溶地下水最大迳流长度46 km，最大循环深度标高－650 m左右。排泄点(百泉)出露标高为60～71.5 m。天然条件下，区域内岩溶地下水集中于邢台百泉泉域排泄，水量大且稳定，然而，从20世纪80年代至今，由于多数矿山大降深疏干排水和工农业超额抽取地下水 ，泉水逐渐减少直至断流，近年来水位持续下降趋势明显。

2 矿坑排水现状

2.1 矿山排水来源

铁矿床产于奥陶系中统碳酸盐岩与火成岩接触带中，并以奥陶系中统灰岩为矿体围岩。在岩浆顺层侵入和沿构造裂隙侵入过程中，由于应力、温度以及热液化学等综合作用，使可溶碳酸盐岩在接触带附近岩溶发育，具备和形成了地下水的富集和运移的场所，形成了铁矿床充水含水层。

铁矿床充水含水层(奥陶系中统岩溶水)补给来源主要为大气降水，其补给形式以西部山区侧向补给和河流渗漏补给为主，次为矿区内局部灰岩裸露区接受大气降水的直接补给。由于铁矿床所处的位置以及岩溶含水层富水性、导水性、补迳排条件的不同，使得矿床开采水文地质条件存在明显的差异，其富水性，除綦村(浅部开采)矿区由于岩体的切割，围岩蚀变，岩溶不发育，钻孔单位涌水量一般不超过0.42 m3/h·m外，其它矿区均为地下水富集区，钻孔单位涌水量一般在 1.75～25.75 m3/h·m 之间。

2.2 矿坑排水现状

2.2.1 矿山开采及排水概况

研究区矿山主要分布在邢台市西部沙河市王窑、赵窑、全呼、锁会、中关、白涧、西郝庄、东郝庄、毛村、綦村、新城等地附近，共171个矿点。将矿区分为王窑、西郝庄、綦村、新城四个矿区。各矿山均为竖井开拓的地下开采，采用水仓积水水泵排水。排水至地面后，进入冲沟，沿沟谷自然向下游排放，于低洼处积存并在途中渗入地下或蒸发消耗，排水量较大的集中排水，可最终排入沙河。

2.2.2 矿坑排水水质

矿坑排水以奥陶系中统岩溶水为主，原水质一般比较好，矿化度大多小于500 mg/L，只是在水流不畅的局部地段矿化度可能出现大于1 000 mg/L。化学类型以HCO3－Ca或Ca·Mg型水为主。清洁的岩溶水进入巷道或采空区后，受到采矿活动的污染，混入粉尘，固体悬浮物增加，并因溶滤作用使某些离子增加，悬浮物、Fe3+、SO42－含量超过饮用水水质标准，水质受到污染，但水质整体上属于地下水质量分类中的Ⅲ类水，可直接用于农田灌溉，适当净化处理后可做为工业及生活用水。

2.2.3 矿坑排水水量

1996年以前，矿坑排水量相对稳定，从97年开始，随着铁矿市场需求和价格的提高，铁矿开采规模增大，开采深度下延，矿坑排水量呈现出逐年增大的趋势。到2004年底，政府部门从安全角度出发，开始对区内铁矿进行停产(或部分停产)整顿(停产期间仍需排水)，排水量又出现了暂时性的 明显回落。研究区1992～2004年铁矿坑排水量见表1。

表1 研究区铁矿坑排水量统计表

2.2.4 矿坑排水利用现状

矿坑现状排水去向主要是向矿区附近的沟谷排放，四处漫流。其矿坑排水利用方式主要用于选矿、矿区生活用水、附近村民生活用水以及矿坑排水所经的沿途农田灌溉用水，其余未被利用的剩余水一般沿沟谷渠排走，存在着矿坑排水浪费现象。以2004年矿坑排水量10 129.73×104m3为例，年利用的水量为1 233.7×104m3，约占全年排水量的12%左右，未被利用的水量为8 896.03×104m3，约占全年排水量的88%左右，说明未被利用的矿坑排水可开发利用的潜力较大。

该区矿坑排水利用率低的主要原因:一是对矿坑排水资源在思想上认识不足，缺乏统一的规划。二是排供结合需要政府行政部门的参与统筹，并需要进行专门的评估和资金的投入。三是矿区附近其它工业不发达，又多为丘陵荒地，耕地少，地形起伏较大不便利用。

3 矿坑排水利用途径与措施

随着国家经济建设发展，固体矿产资源需求量增加，必然造成矿山开采深度和面积进一步扩大，同时矿坑排水量也会逐渐增加，影响泉域内岩溶水水环境，使泉域内水资源短缺局面日益突出。因此，从泉域系统观点出发把供水与排水作为一个整体统一考虑，综合利用矿坑排水，实现排供结合，不但可以降低矿山开采成本，缓和供水矛盾，实现矿坑排水资源的可持续利用，而且对泉域内水生态环境的保护也具有积极的作用。

3.1 矿坑排水综合利用的途经

矿坑排水要排供结合，综合利用，废水资源化，实现矿坑排水水资源化可持续利用发展的道路，提高矿坑排水利用率，实现最大的社会经济效益。根据《邢台市2010年长期规划纲要》，2010年全市需求水量约为 25.5亿 m3，缺水 13.0亿 m3左右。因此，各级行政主管部门应加强矿山排水治理和综合利用，把矿坑排水尽快纳入总体规划中，合理调配，统一管理。矿坑排水综合利用的途经:

(1)排水和农田灌溉相结合:由于矿坑排水中不含有特殊有毒物质，常常不经处理或简单处理即可做为农业用水。

(2)排水和工业用水相结合:作为工业用水必须按照工业企业标准进行严格处理后方可使用。

(3)排水和生活用水相结合:矿坑排水作为生活用水，必须严格按照生活用水卫生标准进行净化和消毒处理，并按照要求定期对水质进行检测。首先矿坑排水经预处理后，通过管道输入市区，根据生活用水对水质的要求，在邢台附近建立水处理厂对矿坑排水进一步净化处理，处理后的矿坑排水进入城市供水系统，送达用户。

(4)启动岩溶地下水的渗流工程:由于岩溶含水层是一个巨大的地下水库，要充分发挥岩溶水系统的调节功能。因此，可选择铁矿区以北的沙河河谷强渗漏段，建立岩溶地下水入渗场所，充分利用矿坑排水对岩溶水进行入渗补给。但对入渗补给岩溶水的这部分的矿坑排水应预先进行沉淀和水质处理，使水质达到标准后方可进行入渗回灌补给岩溶地下水，避免造成岩溶地下水的污染。