浅谈采煤对水环境的影响及预防措施

2021-07-20薛晋宇

探索科学(学术版) 2021年6期

薛晋宇

临县水利局山西吕梁 033000

引言

近几年,我国煤炭的开采量在持续上升,不断扩大的开采规模,严重破坏水资源环境。以山西省临县裕民煤矿为例,开采井田煤层之后,采空会导致地面塌陷、裂缝等一系列问题,从而对地形地貌进行大范围改变,导致地表水直接渗入井下,对地表汇流条件产生了不同程度影响。据了解,开采裕民煤矿井田,会影响大约11个村庄,7322人。当前,已有一个村庄搬迁。采煤之后,很多村庄的供水都遇到困难。由此可见,采煤对水环境影响巨大。当前急需寻找到有效办法,减少采煤对水环境造成的影响,进一步缓解开采煤炭及水资源持续利用之间矛盾。

一、采煤对水环境的影响分析

(一)采煤影响地表水。采煤对地表基流造成了重大影响。通常情况下,基岩裂隙水为煤系底层区天然基流补给,再通过地层裂隙、层理,采取就近原则,流入河道。水量在沿途会逐渐增加。正常情况下,会出现比较大的基流模数。然而采煤之后,极大改变了矿体附近基岩裂隙水排向,使基流的来源大幅度减少。不断加大加深的采空区裂隙,使得部分地下水直接排向矿坑,促使地表水迅速转化为地下水,使地表基流急剧减少。据了解,受到采煤严重影响的地区,已经形成基流枯竭的河道。因为河道又被重新排放了矿坑水,这就增加部分河段表面水量。但是,这时的天然基流特别少,大部分是矿坑废水。同样受到影响的还有采空区周边水体,一直呈现锐减趋势。有数据表明,流失水量恢复难度特别大。比如裕民煤矿开采之后会在地表造成下沉,据估测,最大下沉值为9592毫米,这就会改变地表汇流条件,从而减小井田汇水量[1]。

(二)采煤影响地下水。对深埋在地下的煤炭进行开采,必然会影响地下水。通过对裕民煤矿开采数据的研究和分析可知,开采煤层后,促进导水裂隙带的产生,就很容易将石盒子组K4砂岩含水层导通,然后破坏到上覆含水层。一些下渗到矿坑的水,与矿井水一起向地表排出。开采煤层后,会叠加导水裂隙和沉陷裂隙,这就会对煤层以上含水层的补径排关系进行改变,进而影响煤层上覆含水层。在导水裂隙带的影响下,极大改变了含水层天然流场,导致塌陷发生在采空区上方的岩层中,破坏了隔水层的完整性,使其不具备隔水性,促使水利联系的发生,具体是含水层与导水裂隙带内含水层、采空区、大气降水及地表水之间,从而增大矿井涌水,也可能产生顶板突水现象[2]。

开采煤层也会对地下伏含水层造成影响。通过分析裕民煤矿相关开采数据可知,有可能会使隐伏断层、陷落柱、封闭不严的水井、勘查勘探孔产生突水情况。其中一些区域会发生奥会水突水现象,可能导致水害事故发生。

(三)采煤影响水质。采煤会产生固体废弃物,主要包括干湿生活垃圾、炉渣、脱硫渣的,其中,矸石属于有毒有害的元素,降雨后就会使其溶解,溶解后的元素,部分会进入土壤,一定程度上影响水体、土壤和植被。此外,矿体水会排入河道,因为河道具有较小节流量,本身就不具备较强自净能力,因此会快速恶化河道水质。排入河道的矿坑水,会直接污染地表水,也会对地下水造成不同程度污染。通过坑道的矿坑水经过岩层裂隙、断裂等对下伏岩溶水进行补给,从而污染到岩溶地下水[3]。

二、采煤对水环境影响的预防措施

(一)统一管理水资源。作为自然资源的水也是环境要素,以流域或者水文地质为单元,形成一个统一整体,促进地表水、地下水的互相转换。与此同时,密切联系防洪、供水、灌溉等功能,上下游之间,左右岸之间及干支流之间都具有紧密联系。因此,有必要对分割管理水资源情况进行改进,需要统一规划,科学管理任何河流流域的地表水、地下水、岩溶水和其他地下水、工业用水等及岩溶水系统水资源分布、开采层位、开采水量等等。促进水资源有机循环过程的形成,即从节约到保护再到供给、利用、排放污水、再利用,这样就能够更好的开发利用和保护水资源[4]。

(二)生产废水的综合利用。采用循环利用方法处理选矿废水和矿坑污水,实现综合利用污水的目标。运用混凝沉淀处理方式处理矿坑排水,促进其向再生水的转化,完成转化后,一些水作为补充水为选煤生产所利用,另一些水可以作为地面除尘洒水及消防用水等。对于工业场地的污废水而言,可以采用地埋式方式对其进行处理装置,促进其向补充水转化,使水资源得到良性循环发展。

(三)水环境影响评价的实施。将水环境影响评价应用于煤炭行业,有利于保护水资源环境。实际上,这种方法在国外应用非常广泛,并且得到高度重视,同时采取多种措施保护水资源,例如:澳大利亚将风险管理方式应用于开采煤炭中,这里包括的方法有环境风险管理、威胁分析法等。美国在对煤炭进行开发和利用过程中,将一套较完善的评价方式制定出来,从而对煤炭开发工作进行指导。当前我国没有完善的评价体系能够评价煤炭开采对水环境造成的影响,因此,可以对国外经验进行参考和借鉴,实施水环境影响评价,与评价结果进行有机结合,将可行性高的方案选择出来,最大限度降低对环境的危害。