开滦（集团）唐山矿业分公司 河北 唐山 063000
摘要：我国是一个煤炭生产大国，大量地下采掘活动改变了区域原有的水文地质条件，对地下水的赋存、补给、径流和排泄都产生较大影响。本文通过矿井排水对地下水位的影响，工作面回采后产生的导水裂缝带对含水层间补给关系的影响，工作面回采后冒落带的孔隙率等方面进行分析，结合工作中的一些工程实例，提供相关水文地质参数，为水文地质工作者或工农业取水提供参考。
关键词：地下水；煤矿；水文地质
煤炭被誉为“工业的食粮”，在我国能源结构中占主体地位，我国煤炭产量也在逐年上升。然而大量地下采掘活动对区域水文地质条件产生显著影响，主要表现有：煤矿大量排水造成地下水资源减少，地下水位下降；开采过程中产生的导水裂缝带导通两个相邻含水层，产生越流补给，改变原地下水的径流途径；冒落后的岩石孔隙率较大，容易形成新的积水区域；地下水在新的径流过程中接触新物质出现水污染现象，导致水质下降。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本文结合唐山矿在采掘过程中的实际水文地质情况，分析煤矿开采对区域水文地质条件的影响。
开平煤田地处华北平原东北部，北依燕山，南临渤海，地势北高南低。唐山矿位于开平煤田西北翼西南端，地层自下而上分为奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。其中奥陶系地层主要为灰岩，石炭系和二叠系主要为砂岩，第四系主要为碎散冲积物。由于整体地层呈向斜构造和地层中隔水层的存在，井田内分布着多个承压含水层，从下往上分中奥陶统巨厚层碳酸盐岩充水含水层（Ⅰ含水层）、14煤层-G层铝土质泥岩含水层（Ⅱ含水层）、12-14煤层间含水层（Ⅲ含水层）、5-12煤层间含水层（Ⅳ含水层）、A层铝土质泥岩-5煤层含水层（Ⅴ含水层）、基岩面-A层铝质泥岩含水层（Ⅵ含水层）和第四系松散孔隙充水含水层组（Ⅶ含水层）。其中A层铝土质泥岩-5煤层含水层（Ⅴ含水层）是本文研究的对象，厚度15.85～20.14m，平均厚度16.74m，以中粒砂岩或灰色条带状细砂岩为主，岩石裂缝发育，含水层地下水储量丰富，动水补给充沛。。单位涌水量0.00028～0.474 L/s?m，渗透系数为0.0007～3.64 m/d，水质类型为重碳酸钠型或重碳酸钙型。
本文通过该区域矿井排水对地下水位的影响，工作面回采后产生的导水裂缝带对含水层间补给关系的影响，工作面回采后冒落带的孔隙率等方面进行分析，结合工作中的一些工程实例，提供相关水文地质参数，供水文地质工作者参考。
1.矿井排水对地下水体的影响
在煤矿建设和生产过程中，各种类型水源进入采掘工作面的过程叫做矿井涌水。矿井涌水主要来源于受采掘影响破坏的围岩中地下水，为了确保矿井安全生产，除少部分矿井涌水用于井下生产外，大部分矿井水需要排放到地面，这不但需要昂贵的排水费用，同时也是对地下水资源的一种破坏和浪费，疏放地下水造成地下水位严重下降，地表河流和湖泊干涸，继而引起地面沉降等一系列环境地质问题。例如上述矿井在生产期间每年排放地下水量达1200万吨，致使A层铝土质泥岩-5煤层强含水层（Ⅴ含水层）水位下降近千米，其地下水几乎被疏干。
为确保矿井安全生产的同时保护地下水资源，尽量减少矿井排水对地下水的影响，有的矿井在排出地下水经处理达标之后回灌地下含水层，尽量减少矿井排水对地下含水层的影响，有利于保护地下水资源。
2.矿井生产对含水层补给关系的影响
矿井在煤层回采后，顶板冒落产生的导水裂缝带导通相邻含水层，或者矿井在开拓掘进过程中穿越两个含水层，将使原来独立的两个含水层导通，从而出现水压高的含水层向水压低的含水层产生越流补给，改变原来地下水的赋存和运动状态。
矿井在生产疏水过程中，降低地下含水层的水位，将会改变地下含水层的径流途径。例如唐山矿在未开采前A层铝土质泥岩-5煤层强含水层（Ⅴ含水层）在矿井北部区域接受大气降水的补给，地下水位上升后经含水层径流后在矿井南部排泄。当矿井开采过程中对含水层进行疏干后，A层铝土质泥岩-5煤层强含水层（Ⅴ含水层）地下水位急剧下降，在疏干区附近形成降深漏斗，导致矿井南部原地下水排泄区变为补给区，改变了地下水的补给关系。
3.煤层开采形成新的储水单元
采煤工作面回采后，煤层顶板冒落将产生冒落带、导水裂缝带和弯曲带（简称“三带”）。煤层底板和弯曲带均为隔水层，而冒落带和导水裂缝带均有大量的相互连通的裂隙，因此冒落带和导水裂缝若存在充足的补给水源，则可以看作一个人工形成的含水层。该含水层在矿井生产期间就是我们常说的老空积水，在矿井闭坑后可以作为一个地下水库，可以作为农业灌溉和对水质要求不高的工业用水供水水源。在矿井生产过程中通过对采空区内冒落带积水泄放反算，推测采空区冒落带的孔隙率在20%～33%之间，当顶板岩石硬度较大、回采时间较短时取大值，顶板岩石硬度较小、回采时间久远时取小值。
4.地表塌陷坑对区域水文地质的影响
煤矿在生产过程中，煤层开采导致地表出现沉降，产生地表塌陷坑。若塌陷坑存在积水条件，在汛期降水后可能产生地表积水，增加地表水域面积，增加地表水下渗，从而增加地下水的补给来源，甚至有的矿井对地表塌陷坑积水处理不好，导致矿井排出的地下水又重新深入井下，造成排水费用增加。
综上所述，矿井生产对区域水文地质条件产生很大影响，应在工程勘察和建设中引起足够重视。在矿井生产过程中人工排水对地下水进行大量疏放，造成地下水位严重下降，消耗了大量地下水资源，引发河流湖泊干涸和地面沉降等一系列环境问题。煤矿生产过程中对周边围岩产生破坏，破坏了地层中原有的隔水层完整性，导致两个相邻含水层产生越流补给，造成原有含水层水量和水质的变化。采煤工作面回采后形成新的含水层，该含水层在煤矿生产过程中对安全存在隐患，但由于该含水层孔隙率大、连通性好等特点，可以作为一个地下水库，在汛期存储大气降水，在旱季供工农业取水，调节地区降水季节降水不均匀，做到变害为利，服务社会生产。
论文作者:丁迎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/18
标签：含水层论文; 矿井论文; 煤层论文; 水文地质论文; 地下水论文; 地下论文; 泥岩论文; 《防护工程》2018年第31期论文;