神华宝日希勒露天煤矿水文地质情况分析

邢朕国，黄玉凯，胡进奎

（1.中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083；2.神华宝日希勒能源有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021025）

神华宝日希勒露天煤矿水文地质情况分析

邢朕国1，黄玉凯2，胡进奎1

（1.中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083；2.神华宝日希勒能源有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021025）

以神华宝日希勒露天煤矿工程地质总结为基础，系统地介绍了区域水文地质情况和矿区水文地质情况。分析了矿区排水综合利用方式和露天开采对地下水的影响，讨论了今后生产过程中综合治理利用地下水的基础问题和方向，可为露天煤矿编制生态环境保护说明和年度生产设计提供参考。

露天煤矿；地下水利用；帷幕注浆

0 引 言

对露天煤矿的水文地质条件分析，从自然地理环境、地层特征等方面入手，具体包括各地下水含水岩层分布情况和充水水源、充水通道在内的井内充水等因素。在充水水源中，具体分为大气降水、地表水和地下水3个方面着手分析。

神华宝日希勒地处呼伦贝尔大草原腹地，属于生态环境敏感工业，大型露天煤矿生产对草原区地下水水文地质环境影响的研究却少有深入研究[2－4]。将在详细分析神华宝日希勒露天煤矿水文地质情况基础上，简要讨论其在生产中的影响和意义，探讨矿区地下水的综合治理和利用[1－3]。

1 矿区概述

研究区南邻呼伦贝尔市海拉尔河，莫勒格尔河东南的楔型地带，地势北东高而南西低。井田位于盆地的中部，地层平缓，倾角一般在5°左右。井田内无岩浆岩活动，矿区构造为简单类型。矿区内地形西北高，东南低且略有起伏并呈缓波状，海拨标高617～667 m，高差约50 m，当地地下水侵蚀基准面标高为601 m。

本区属大陆性亚寒带气候，春秋两季风较多，风力较大，年平均温度较低。根据陈巴尔虎旗中心气象站历年统计，年平均气温－2.6℃，气温－48℃ ～37.7℃。年平均降水量315.0 mm，年平均蒸发量1 344.8 mm。春季多东南风，冬季多西北风，风力3～5级。平均结冰日期172 d，最长结冰日期183 d。季节性冻结深度2.41 m，永久性冻土厚度2～4 m，最大厚度5.7 m。

2 水文地质情况

2.1 区域水文地质

海拉尔河及其支流莫勒格尔河，是该区的2条主要河流。海拉尔河自东向西流经本区，与基岩含水层水力联系不明显，仅在部分沟谷及河流交汇处排泄第四系孔隙水。莫勒格尔河位于宝日希勒矿区西北部，与单元内地下水关系密切。根据1985年6月4日的河流断面水文观测站资料，河流在排泄地下水，随着河床标高的降低，排泄量逐渐增大，并在河的下游形成湖区，构成单元的西部排泄边界。

根据含水层组的空隙类型，可将水文地质单元内含水层组划分为3个含水岩组，分别为裂隙含水层组、裂隙－孔隙含水层组和孔隙含水层组。裂隙含水层组主要分布于单元的北部和东部，该裂隙含水层组富水性较差，单井涌水量小于5 m3/h，水质较好，矿化度一般小于1 g/L。裂隙－孔隙含水层组广泛分布于水文地质单元中部的高平原，范围与煤盆地基本一致。煤层及其顶、底板砂砾岩、砂岩构成复杂的裂隙－孔隙含水层组。孔隙含水层组主要分布于莫勒格尔河、海拉尔河的河漫滩、阶地及波状高平原，与裂隙－孔隙含水层的分布范围基本一致。

单元北部边界西段仍以莫勒格尔河为界，东段则以地表分水岭为界。单元东部大东沟一带由于受断层影响，形成了明显的东部弱透水边界。

本区地下水的主要补给来源为大气降水直接补给第四系含水层及煤系地层的露头部位。大陆性亚寒带气候对导致降水量的贫乏，限制了接受大气降水补给的含水层的补给量。地下水在煤系或第四系地层中径流，排泄于下游地区。

2.2 矿区水文地质

矿区内的含水层依据含水介质的空隙类型，地下水的补、径、排条件和含水层富水性可划分为2大含水岩组：第四系孔隙含水岩组和裂隙－孔隙含水岩组。裂隙－孔隙含水岩组又细分为5个含水层，含水岩组特征见表1所示。该区水文地质条件的复杂程度为中等，矿床水文地质勘探类型属二类二型。

表1 宝日希勒露天矿含水岩组特征一览表

1～2号煤层为矿区主要开采煤层，煤层及其顶、底板的砂岩，砂砾岩构成了矿床的主要含水层—Ⅰ号含水层，接受西部的侧向补给，分布连续，富水性较强，是矿坑水的主要来源。Ⅱ、Ⅲ号含水层与与Ⅰ号含水层岩性结构及特征基本相同，富水性较Ⅰ号强，分布范围广。其他含水层厚度薄，分布不连续，基本与矿区充水无关。

根据该区降水分布特征，6—8月为降雨集中期，大气降水对矿坑涌水较大。矿坑规模越大，汇水面积越大，影响则越大。本矿田西南部紧邻采空区，如果采空区积水，将通过裂隙直接导通，故在未来矿井建设和生产中应该加强对采空区积水的监测。

2.3 地下水利用及影响

相关资料显示莫勒尔格尔河下游控制断面CODCr、CODMn污染指数分别超标1.05倍和1.67倍，其它各项监测指标均满足地表水3类水质的要求。评价区本底原因造成浅层地下水铁、锰分别超标6.5和15.6倍，其它各项监测指标均满足饮用水水质的要求。

对露天矿采场水样本进行分析，水质指标中有6项指标不达标，分别是悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3～ N）和磷（P）含量，且水质呈酸性[5]。

工业场地预处理后生产生活污水总排水量约为1 421.98 m3/d，处理后用于绿化洒水，冬季存储在氧化塘，不外排。露天矿坑内排水量为2 826 m3/d。露天矿氧化塘处理后的采场水水质良好，完全符合GB 20426—2006煤炭工业污染物综合排放标准[5-6]。

矿井水经过滤处理后排放，其水质要好于莫勒格尔河各断面水质，各主要污染物浓度均低于地表水Ⅲ类水质标准限值；因此矿井水排入后，对莫勒格尔河水质有一定程度的改善作用。

根据遥感影像解译成果与现场实际勘查，露天矿边界外5 km范围内没有湖泊河流等地表水体、工业居民取水点等敏感点。疏干半径影响范围内土地利用类型为草原，煤系地下水的流失对该地区草原植被影响较小。排土场的剥离土对地下水亦没有影响。

3 水文地质研究方向

3.1 水文功能完整

露天矿内I号含水层地下水以静储量为主，因此在排水过程中涌水量随排水时间的延长而减小，最后趋于稳定，但这也使矿区周围的地下水特别是潜水的水文功能受到影响，所以地下水治理和利用应以单元内正常水文功能为底线[7]。

上述区域水文地质已对区域水文边界做了详细说明和示意，可见宝日希勒露天矿区域水文单元较小，影响范围有限，这对矿区和区域内的水文功能保护和开发提供了极大便利。

3.2 废水减排技术

内蒙古煤炭资源丰富，预测储量占全国储量的22%以上，但这也为内蒙古地广人稀的广袤工业处女地的生态环境提出了挑战。工业废水的处理排放、生活污水的处理利用都是资源战略角度至关重要的影响因素，宝日希勒露天煤矿的原煤经破碎处理后通过封闭式皮带输送机直接运往配套发电厂。这虽然在处理端减少了露天矿水资源的使用，但生产端和加工端依然会产出大量工业废水，威胁着矿区的生态环境。

神华集团目前已经开展了对最为难处理的脱硫废水和煤化工废水处理技术研究，依然存在药剂消耗大、运行成本高、工艺复杂等问题，但废水减排甚至零排研究和运用已成为必然选择。

3.3 地下水精准控制

呼伦贝尔草原煤炭资源丰富，仅对草原区主体的各旗、市、区计算，含煤面积达2.7万km2，占该区域总面积31%。近年来，该区煤炭勘查开发力度不断加大，煤炭开采和转化产业已经成为地方经济的支柱。与此同时，煤炭开采的环境影响愈益突出，因此而带来的负面影响也越来越大[8]。

对矿区所影响的地下水资源进行详细查明和分析，可借鉴同处海拉尔的神华大雁扎尼河露天矿帷幕注浆等方式对区内地下水精准控制，以达到矿区内治理利用程度不会对区域单元内的水文环境造成影响和威胁、环境负面作用最小化。

4 结语

1）系统全面地介绍了神华宝日希勒露天矿区域水文地质情况和矿区水文地质情况，阐述了矿区地下水的利用和影响，分析讨论了矿区水文地质研究方向和重要意义。

2）提出了宝日希勒露天矿水文功能完整、废水减排技术和地下水精准控制3个主要的地下水研究趋势，是对矿区水文地质和环境地质协同保护研究的有益尝试，对大型露天矿绿色、安全、高效开采具有重要意义。

［1］武强，赵苏启，李竞生，等.煤矿防治水规定编制背景与要点［J］.煤炭学报，2011，36（1）：70-74.

［2］林柞顶.我国地下水开发利用状况及其分析［J］.水文，2004，24（1）：18-20.

［3］武强，赵苏启，孙文洁，等.中国煤矿水文地质类型划分与特征分析［J］.煤炭学报，2013，38（6）：901-905.

［4］孟凡生，王业耀．煤矿开采环境影响评价中地下水问题探析［J］.地下水，2007，29（1）：81-84．

［5］陈玉玖.宝日希勒露天矿采场水氧化塘净化处理试验［J］.煤炭科学技术，2009（4）：110-113.

［6］李俊英.宝日希勒煤矿煤炭资源开发的生态补偿实证研究［J］.经济论坛，2013（4）：65-69.

［7］康晓旭.露天煤矿生态景观恢复规划框架初探-以呼伦贝尔宝日希勒露天煤矿为例［C］//2012国际风景园林师联合会（IFLA）亚太区会议暨中国风景园林学会2012年会论文集（上册）.上海：中国建筑工业出版社，2012：286-290.

［8］乌仁其其格，张德平，雷霆，等.呼伦贝尔草原采煤塌陷区植物群落变化分析-以宝日希勒煤矿区为例［J］.干旱区资源与环境，2016，30（12）：141-145.

Analysis on hydrogeology condition in Shenhua Baorixile Open-pit Coal Mine

XING Zhenguo1,HUANG Yukai2,HU Jinkui1
(1.College of Geoscience and Surveying Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing),Beijing 100083,China;2.Shenhua Baorixile Energy Co.,Ltd.,Hulunbei'er 021025,China)

Based on the summary of engineering geology of Shenhua Baorixile Open－pit Coal Mine,the article systematically introduces the regional hydrogeological conditions and the mining area hydrogeological conditions,analyzes the comprehensive utilization of drainage and the influence of open－pit mining on groundwater,and discusses the basic problems and direction of comprehensive utilization of groundwater in the future production process,which can provide reference for the preparation of ecological environment protection and the annual production design of the open－pit coal mine.

hydrogeology;open－pit coal mine;usage of ground water;curtain grouting

TD825

B

1671－9816（2017）11－0012－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.11.004

邢朕国，黄玉凯，胡进奎.神华宝日希勒露天煤矿水文地质情况分析［J］.露天采矿技术，2017，32（11）：12－14.

2017－06－02

邢朕国（1993—），吉林扶余人，硕士研究生在读，研究方向为地球探测与信息技术、采矿工程。

【责任编辑：张 夙】