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［摘要］結合晉祠泉區域內的巖溶地下水變化實際情況，通過調查獲取區域內煤礦分布情況。根據數據統計結果可知，煤礦開采對巖溶水的影響主要集中在水質、流量、水位等方面。煤礦開采降低了巖溶水的補給量，徑流經過煤礦區域的巖溶水水化學特性存在異常，煤礦開采對巖溶水水質影響較大。
［關鍵詞］煤礦開采;巖溶水;水位;水質
1概述
地下水是重要的水資源，對農業發展、工業生產、生態保護具有較大影響。地下水水位、水質受周邊環境影響較大［1－2］。煤礦是常見的能源材料，煤礦開采可促進當地經濟發展，但過度開采將對生態環境造成不利影響［3－6］。山西晉祠泉區域內分布較多的煤礦產業，在多年的開采影響下，晉祠泉區域巖溶地下水水位下降，部分泉眼出現斷流現象，地下水位的降低也嚴重影響到當地的生態環境。因此，當地政府采取相關措施恢復地下水位。在收集相關資料的基礎上，分析晉祠泉域范圍內煤礦開采對巖溶水的影響，為其他區域地下水保護提供參考。
2晉祠泉域煤礦分布情況及整治成果
2000年，晉祠泉域煤礦開采的噸煤排水系數為1.14m3;自2008年開展煤炭資源整合工作以來，晉祠泉域內關閉整合222座小煤礦，整合后煤礦53座，井田面積775.3km2，設計生產能力6809×104t/a。2013年，噸煤排水量減少為0.65m3。從而較大程度地減少礦坑排水量，有效保護了晉祠泉域地下水。據反映，在晉祠泉域邊山斷裂帶上仍存在違規打井現象，大量開采巖溶地下水，改變用途，非法轉供給其他用水戶。另外，上世紀90年代以來，古交市東曲、西曲、屯蘭、馬蘭、鎮城底等煤礦存在井下打井現象，非法開采巖溶地下水，形成巖溶地下水開采與統計的“黑洞”。晉祠泉域內煤炭屬西山煤田，含煤面積1598km2，已探明煤炭資源量186.3×108t。據調查，晉祠泉域內有53座煤礦，其中萬柏林區5座、晉源區3座、清徐縣11座、古交市34座，井田面積共計775.3km2。晉祠泉域重點保護區主要有3段，分別為古交重點保護區，汾河滲漏段、水源地、山前斷裂帶及西邊山斷裂帶，共涉及19座煤礦，與晉祠泉域重點保護區范圍重疊面積共46.634km2。按設計生產能力統計，晉祠泉域煤礦設計年生產能力共6809×104t/a，其中年生產能力120×104t以上(含120×104t)的大型煤礦19座，45×104～90×104t中型煤礦32座。目前，煤礦主要開采煤層為2#、3#、4#、8#、9#煤層，開采方式均為井工開采。目前，整個晉祠泉域巖溶水水位標高在780～1500m之間，井田范圍巖溶水水位標高在780～1350m之間。本次統計了晉祠泉域23座正常生產煤礦井田范圍內巖溶水水位標高以及現狀開采情況，具體見表1。
3煤礦開采對晉祠泉巖溶水影響嚴重
3.1采煤排水對泉流量的影響
采煤排水對泉流量的影響主要表現在以下方面:①巖溶水位高出開采煤層的帶壓開采區，巖溶水的頂托作用使部分巖溶水通過上部裂隙系統滲入采區，加大了礦坑排水量，直接消耗掉部分巖溶水資源。晉祠泉域內鎮城底礦、西曲礦等9座帶壓煤礦開采對巖溶水的年影響量達1009.48×104m3，占泉域煤礦總排水量2463.8×104m3的41%，占泉域水資源量的13.3%。②大規模的采煤活動疏干了開采區及其影響帶上覆巖層的地下水，減少了上部地下水滲漏補給巖溶水量。同時，采煤排水明顯地減少了該區地表水基流量，從而減少了對巖溶水的補給。根據對煤礦排水量與泉流量之間相關性分析，煤礦排水量與泉流量之間存在明顯的相關關系，隨著煤礦排水量的增大，泉流量逐漸減少，反映出煤礦排水是晉祠泉流量衰減的另一重要因素。見圖1。根據晉祠泉地下水位數據分析，2014－2019年巖溶地下水位呈上升趨勢。從年內逐月地下水位動態變化可以看出，地下水位多呈波動型，總體呈先下降再回升趨勢。水位最低點出現在每年春末夏初，最高點出現在冬季至次年春季。入春之后，由于生產生活用水量加大，此時還沒有進入雨季，大量開采地下水，使得地下水位大幅下降。隨著雨季到來，降水量增大，地下水補給量增加，地下水位逐漸回升。見圖2。
3.2采煤對地下水水質的影響
采煤對地下水水質的影響主要反映在3方面:①采煤過程中，污染的礦坑水通過巖層裂隙直接下滲至下伏地層，使其中的地下水遭受污染;②礦坑水排出地表后，首先使地表水污染，繼而在流經碳酸鹽巖滲漏段時或隨河溝流動時，入滲地下污染地下水;③礦山尾礦、矸石堆在降水淋滲作用下，淋濾水入滲地下，使地下水遭受污染。晉祠泉域補給－徑流區巖溶水水化學類型基本與地表水一致，具有巖溶地區水文地球化學演化初期階段的特征。但由于存在煤礦開采的影響，補給－徑流區的爐峪口、屯蘭礦、西銘礦、杜兒坪礦、官地礦等煤礦巖溶水出現水化學類型異常，SO2－4濃度顯著增加，說明采礦活動可能對巖溶水水質造成一定影響。排泄區巖溶水水化學類型以SO4－Ca?Mg型為主，位于排泄區的平泉村巖溶水超標項目多、超標倍數高。巖溶水水質較差與采煤沉陷、采空區面積不斷擴大、采煤漏水增加以及一些煤礦利用煤矸石充填采空區的不當回填方式有關。煤礦停采或部分采區采空后形成較大面積的采空區，并逐漸積蓄水體，這部分礦井積水稱為老窯水。老窯水長期儲存于礦井中，逐漸形成具有顯著水質污染的酸性廢水。根據《晉祠泉復流工程方案研究》初步推斷，在研究區西邊山斷裂帶附近的風峪溝、舊店頭、下石村、黃樓村和牛家口村等處有老窯水出露。老窯水下滲或溢出地表后，通過下游碳酸鹽巖滲漏段補給巖溶水，最終導致對巖溶水的污染。
4結論
目前，晉祠泉區域已經采取相關措施對當地煤礦開采進行限制，巖溶地下水位和水質均有所恢復。根據收集數據分析可知，煤礦開采對當地巖溶水的流量、水位影響較大，煤礦過度開采減少了上部地下水滲漏補給巖溶水量，流經煤礦區域的巖溶水水質也出現了明顯異常，采礦活動可能對巖溶水水質造成一定影響，部分煤礦老窯水下滲導致巖溶水污染。
作者：趙芳 單位：太原市水資源管理保護中心
