城市（永城）矿坑排水对地下水水质的影响及其防治措施

陈涛

【摘要】 煤炭是我国极其重要的能源，近年来我国煤炭开采企业数量剧增，在煤炭开采过程中所带来的生态环境破坏，尤其是对水环境的破坏也在日渐扩大。从煤炭开采的矿坑排水入手，简述了永城水环境现状，分析了矿坑排水对水环境的影响和降低危害的措施。

【关键词】煤炭开采；矿坑排水；水环境；污染防治

一、概述

永城市位于河南最东部豫、皖苏、鲁四省结合处，是河南省加快城镇化试点市和重点市、对外开放重点市，面积2000平方公里，辖29个乡镇，现有人口140万。矿产资源有煤、大理石、花岗岩、铁、伴生钴等达17种之多，尤其是煤炭资源十分丰富，地下含煤面积572平方公里，精查储量31亿吨，占河南全省已探明储量的15%，为全国六大无烟煤基地之一。伴随着城市经济的发展，煤炭开采产生的矿坑排水对环境的影响也日益突出。

二、矿坑排水的含义

矿坑排水指在采煤过程中，从煤系地层中涌出的水，亦称为矿坑涌水，一般通过提水泵从坑下中央水仓排向地面，故又称其为矿坑排水. 其主要来源有4 个方面：

1 大气降水. 随着煤炭的大量开发，井下采空面积逐渐增大，围岩应力场也发生变化，煤层回采后顶板开始沉陷，地表出现裂缝和塌陷，大气降水有的直接通过裂缝灌入坑道，有的则沿有利于入渗的构造、裂隙及土壤等补给矿床含水层，因此大气降水入渗补给是一种发生在流域面上的补给水源.

2 地表水. 由于采煤进一步沟通原始构造，同时又产生新裂隙与裂缝等次生构造，当矿区有河流、水库、水池、积水洼地等地表水体存在时，地表水就有可能沿河床沉积层、构造破碎带或产状有利于水体入渗的岩层层面补给浅层地下水，再补给煤系地层中的含水层，或通过采煤产生的裂隙直接补给矿井.

3 地下水. 地下水是大部分矿床的直接补给水源，主要指煤层顶板和底板含水层中的水. 当矿井揭露或通过含水层时，赋存于含水层中的水就涌向坑道，成为矿井的充水水源.

4 老窑积水. 开采历史悠久的矿区的浅部分布有许多废弃的矿窑，赋存了大量积水，它们像一座座小“水库”分布于采区上方及附近，一旦与矿井连通，短时间内有大量水涌入矿井，其危害性很大.

三、对地下水水质的影响

1 改变地下水的pH值。永城煤炭全硫含量为O-3%～5%。包括含量较多的无机硫化物硫、硫酸盐硫、微量元素硫和含少的硫醇、硫醌、硫醚等有机硫化物硫。有机和无机硫通过

、水解及微生物作用可形成硫酸。泥炭、褐煤中含有大量腐等天然酸性物。当然煤中也含有碳酸钙、氢氧化物等碱性物：述碱性物质进入排水可使地下水的pH值升高。大量矿坑排水渗入地下，长年累积，可使周围地下水酸化.降低其开发利用价值。

2 是重金属和其他有害元素。一般煤中砷、铬、镉、钼、镍等有害重金属及氟、硒等有害元素的含量很低，但含矿物质较多的无烟煤、石煤中有可能大量含有伴生元素。这些伴生的有害元素随着排水渗入地下，可能造水的污染。另外，矿坑排水中的重金属有害元素由于长期大量沥水渗入地下，重金属的累积作用也可导地下水污染。

3 地下水硬度和盐度增加。钙、镁、铁均为煤炭曾量元素。其可溶性的钙盐、镁盐和铁盐随矿坑排水渗入地使地下水的硬度升高。矿坑排水含有较多盐分，长期影响可使地下水水质恶化。地下水的自净能力甚低，一旦被污染.很难恢复到洁净状态。

四、防治措施

1 煤开采措施

至富含水层下采矿，须留设足够有效的防水煤岩柱。丰巷掘进工作在接近含水层、导水断层时，必须超前钻孔探井下有突水危险的地区附近设置水闸门或闸墙，在掘进工￡其它地点发生明显突水征兆或大量涌水时，应立即停止采取相应的保护措施，确保含水层不受破坏。减轻对地下含水层的影响。

2 加强矿区水文地质勘察工作，深入研究矿区水文地质条件.井边界不同水文地质条件，分别利用地面防渗、帷幕注浆，截断进入井田的地下水通道，以减少矿井涌排水量和突水的机率，减少地下水污染途径。

3 地下含水层保护措施

除地下水污染源和切除污染物渗入地下含水层的途径。：用渗坑、渗井方式排放废水；严格控制排放途径。矿区废水的控制技术，在矿区采取各种措施，严格控制废水的排放量，减少废水对地下水的污染。包括：

3.1 改革生产工艺，尽量减少废水排放量。如选矿厂可采用无毒药剂代替有毒药剂，选择污染程度小的选矿工艺，减少选矿废水中的污染物质。

3.2 循环用水，一水多用。开展水采矿井煤泥水处理技术的研究，使水采煤泥和洗煤厂洗煤煤泥经浮选后全部厂内回收。

3.3 污水井下的处理技术。目前推广的经济型水泵工艺或区域化水泵工艺所采用的煤泥水处理系统都是按闭路循环设计的。该系统在井下中央硐室采用斜管沉淀仓对采区分级脱水后的煤泥水进行净化处理，大部分煤泥水净化在井下供采掘循环使用。

五、结论与建议

随着世界能源的日益紧张，国家煤炭资源的開采和利用也将逐步加大，而煤在开采、加工及燃烧过程中都伴随着对地下水的污染。而永城又以地下水作为主要的生活和工农业供

水水源，这就要求在煤的开采和加工过程中的各个环节要注意保持地下水的洁净。因此通过对煤炭开采过程中的矿坑排水对地下水影响进行分析，并采取一定的预防和治理措施，可减少对地下水的污染。为社会稳定经济持续发展，人民安居乐业提供可靠保障。