城市（永城）礦坑排水對地下水水質(zhì)的影響及其防治措施

陳濤

【摘要】 煤炭是我國極其重要的能源，近年來我國煤炭開采企業(yè)數(shù)量劇增，在煤炭開采過程中所帶來的生態(tài)環(huán)境破壞，尤其是對水環(huán)境的破壞也在日漸擴大。從煤炭開采的礦坑排水入手，簡述了永城水環(huán)境現(xiàn)狀，分析了礦坑排水對水環(huán)境的影響和降低危害的措施。

【關(guān)鍵詞】煤炭開采；礦坑排水；水環(huán)境；污染防治

一、概述

永城市位于河南最東部豫、皖蘇、魯四省結(jié)合處，是河南省加快城鎮(zhèn)化試點市和重點市、對外開放重點市，面積2000平方公里，轄29個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，現(xiàn)有人口140萬。礦產(chǎn)資源有煤、大理石、花崗巖、鐵、伴生鈷等達17種之多，尤其是煤炭資源十分豐富，地下含煤面積572平方公里，精查儲量31億噸，占河南全省已探明儲量的15%，為全國六大無煙煤基地之一。伴隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，煤炭開采產(chǎn)生的礦坑排水對環(huán)境的影響也日益突出。

二、礦坑排水的含義

礦坑排水指在采煤過程中，從煤系地層中涌出的水，亦稱為礦坑涌水，一般通過提水泵從坑下中央水倉排向地面，故又稱其為礦坑排水. 其主要來源有4 個方面：

1 大氣降水. 隨著煤炭的大量開發(fā)，井下采空面積逐漸增大，圍巖應(yīng)力場也發(fā)生變化，煤層回采后頂板開始沉陷，地表出現(xiàn)裂縫和塌陷，大氣降水有的直接通過裂縫灌入坑道，有的則沿有利于入滲的構(gòu)造、裂隙及土壤等補給礦床含水層，因此大氣降水入滲補給是一種發(fā)生在流域面上的補給水源.

2 地表水. 由于采煤進一步溝通原始構(gòu)造，同時又產(chǎn)生新裂隙與裂縫等次生構(gòu)造，當(dāng)?shù)V區(qū)有河流、水庫、水池、積水洼地等地表水體存在時，地表水就有可能沿河床沉積層、構(gòu)造破碎帶或產(chǎn)狀有利于水體入滲的巖層層面補給淺層地下水，再補給煤系地層中的含水層，或通過采煤產(chǎn)生的裂隙直接補給礦井.

3 地下水. 地下水是大部分礦床的直接補給水源，主要指煤層頂板和底板含水層中的水. 當(dāng)?shù)V井揭露或通過含水層時，賦存于含水層中的水就涌向坑道，成為礦井的充水水源.

4 老窯積水. 開采歷史悠久的礦區(qū)的淺部分布有許多廢棄的礦窯，賦存了大量積水，它們像一座座小“水庫”分布于采區(qū)上方及附近，一旦與礦井連通，短時間內(nèi)有大量水涌入礦井，其危害性很大.

三、對地下水水質(zhì)的影響

1 改變地下水的pH值。永城煤炭全硫含量為O-3%～5%。包括含量較多的無機硫化物硫、硫酸鹽硫、微量元素硫和含少的硫醇、硫醌、硫醚等有機硫化物硫。有機和無機硫通過

、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。當(dāng)然煤中也含有碳酸鈣、氫氧化物等堿性物：述堿性物質(zhì)進入排水可使地下水的pH值升高。大量礦坑排水滲入地下，長年累積，可使周圍地下水酸化.降低其開發(fā)利用價值。

2 是重金屬和其他有害元素。一般煤中砷、鉻、鎘、鉬、鎳等有害重金屬及氟、硒等有害元素的含量很低，但含礦物質(zhì)較多的無煙煤、石煤中有可能大量含有伴生元素。這些伴生的有害元素隨著排水滲入地下，可能造水的污染。另外，礦坑排水中的重金屬有害元素由于長期大量瀝水滲入地下，重金屬的累積作用也可導(dǎo)地下水污染。

3 地下水硬度和鹽度增加。鈣、鎂、鐵均為煤炭曾量元素。其可溶性的鈣鹽、鎂鹽和鐵鹽隨礦坑排水滲入地使地下水的硬度升高。礦坑排水含有較多鹽分，長期影響可使地下水水質(zhì)惡化。地下水的自凈能力甚低，一旦被污染.很難恢復(fù)到潔凈狀態(tài)。

四、防治措施

1 煤開采措施

至富含水層下采礦，須留設(shè)足夠有效的防水煤巖柱。豐巷掘進工作在接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬訒r，必須超前鉆孔探井下有突水危險的地區(qū)附近設(shè)置水閘門或閘墻，在掘進工￡其它地點發(fā)生明顯突水征兆或大量涌水時，應(yīng)立即停止采取相應(yīng)的保護措施，確保含水層不受破壞。減輕對地下含水層的影響。

2 加強礦區(qū)水文地質(zhì)勘察工作，深入研究礦區(qū)水文地質(zhì)條件.井邊界不同水文地質(zhì)條件，分別利用地面防滲、帷幕注漿，截斷進入井田的地下水通道，以減少礦井涌排水量和突水的機率，減少地下水污染途徑。

3 地下含水層保護措施

除地下水污染源和切除污染物滲入地下含水層的途徑。：用滲坑、滲井方式排放廢水；嚴(yán)格控制排放途徑。礦區(qū)廢水的控制技術(shù)，在礦區(qū)采取各種措施，嚴(yán)格控制廢水的排放量，減少廢水對地下水的污染。包括：

3.1 改革生產(chǎn)工藝，盡量減少廢水排放量。如選礦廠可采用無毒藥劑代替有毒藥劑，選擇污染程度小的選礦工藝，減少選礦廢水中的污染物質(zhì)。

3.2 循環(huán)用水，一水多用。開展水采礦井煤泥水處理技術(shù)的研究，使水采煤泥和洗煤廠洗煤煤泥經(jīng)浮選后全部廠內(nèi)回收。

3.3 污水井下的處理技術(shù)。目前推廣的經(jīng)濟型水泵工藝或區(qū)域化水泵工藝所采用的煤泥水處理系統(tǒng)都是按閉路循環(huán)設(shè)計的。該系統(tǒng)在井下中央硐室采用斜管沉淀倉對采區(qū)分級脫水后的煤泥水進行凈化處理，大部分煤泥水凈化在井下供采掘循環(huán)使用。

五、結(jié)論與建議

隨著世界能源的日益緊張，國家煤炭資源的開采和利用也將逐步加大，而煤在開采、加工及燃燒過程中都伴隨著對地下水的污染。而永城又以地下水作為主要的生活和工農(nóng)業(yè)供

水水源，這就要求在煤的開采和加工過程中的各個環(huán)節(jié)要注意保持地下水的潔凈。因此通過對煤炭開采過程中的礦坑排水對地下水影響進行分析，并采取一定的預(yù)防和治理措施，可減少對地下水的污染。為社會穩(wěn)定經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，人民安居樂業(yè)提供可靠保障。