张 君

（山西省水利厅农村水电及电气发展局，山西 太原 030002）

1 概况

神头泉位于朔州市盆地区北部的神头、司马泊、新磨一带，沿源子河河道及两岸出露，分布面积5 km2，大小泉水100余处，主要由神头泉组、司马泊泉组、河道泉组三个泉组组成。多年平均流量6.74 m3/s（1956—2003年），年际泉水流量不稳定系数为1.99，动态稳定。20世纪80年代以来，由于降水量等自然因素及人类活动的影响，泉水实测流量已由80年代前的7.96 m3/s减少为目前的5.52 m3/s。

元堡煤矿位于右玉县城东南30 km处，处于神头泉域范围内，位于神头泉域北边界，为奥灰岩溶水埋藏径流—滞流区，不在泉域重点保护区内。矿井所有用地均为荒坡地，符合当地土地利用总体规划，也符合国土资源部发[2008]24号文件要求。生产取水充分利用矿坑排水，不足部分及生活供水水源以及生产应急供水水源由当地岩溶地下水供给。

2 煤矿开采对神头泉水环境影响分析

2.1 对地表水环境的影响

井田周边较大的地表水体为井田东南边界外的源子河，由于河流位于井田开采范围之外，因此地表沉陷以及导水裂缝不会对河流有直接影响。元堡井田开采区域位于源子河的北侧汇水上游区域，由于地表沉陷不会改变井田区域的地形地貌，因此也不会改变区域的汇流条件，对地表径流影响有限。该矿投入生产后，正常情况下，元堡煤矿生活污水和矿井水经过处理后全部综合利用无外排，因此不会对周边水体造成污染。

2.2 对地下水环境的影响

煤炭开采前各含水层与上覆含水层及下伏含水层隔有一定厚度的隔水层，水力联系微弱，彼此间水位存在一定差异。含水层地下水的运动一般以层间径流为主，仅在构造裂隙部位才有可能与其他含水层发生水力联系。煤炭开采过程中首先使煤系含水层的地下水排泄，由原来天然的顺地层沿倾向方向径流排泄转变为以矿井疏干水—人工排泄为主。

开采后形成以矿井为中心的降落漏斗，破坏了地下水循环体系，引起水均衡失调，改变了井田范围内地下水天然补、径、排条件。

当煤层开采后，其上部岩层移动时，如果裂隙带达到地表，就会使地表水与井下连通。如果达不到地表，但达到了煤系地层中某一含水层，就会破坏该含水层，改变其径流特征，使含水层的水漏入井下，形成矿坑水。矿坑排水将造成地下水资源的损失。

2.3 对农村居民用水的影响分析

元堡煤矿井田范围内主要分布有元堡子村、大油坊头村、小油坊头村、元墩子村等4个村庄，包括426户、1 163人口、102头大牲畜、2 180只小牲畜，取水量为34.8 m3/d。元堡子村用水由矿方供水；元墩子村由饮水解困工程解决，现由一眼井径5 m、井深10 m的大口井供水；大油坊头村、小油坊头村以旱井为主，水量不足时靠拉水解决。

鉴于村庄搬迁、安置费用较高，可研设计依据建设单位要求，为减少矿井建设生产对当地居民的影响，减少搬迁和安置费用，设计暂按不搬迁考虑，在井下留设足够的安全煤柱。建设单位在建矿期间会同当地水行政主管部门进行实地调查，制定切实可行的供水预案，由矿方投资、当地水行政主管部门组织实施并负责管理，一旦由于采煤影响井田内村庄用水安全，业主单位应给予解决。

2.4 固体废物对水环境的影响分析

元堡煤矿选煤厂选洗矸石产量为47.17万t/a。根据项目产品平衡方案，矸石破碎后同与煤泥以及部分原煤混合作为低质动力煤销售，直接送至矿井北6.4 km的京玉矸石电厂，因此矸石对水环境影响轻微。项目掘进矸石生产后直接回填井下废弃巷道，不出井。

元堡煤矿产生的锅炉灰渣、生活垃圾和污泥均采取了有效的处置措施，不堆放，对水环境影响轻微。

3 防治措施

3.1 矿坑水和生活污水的再利用

元堡煤矿矿井建成运行后，预测元堡煤矿300万t/a生产矿井涌水量2 834 m3/d，通过对矿井水处理后的资源化利用，可最大限度地减少煤炭开采造成的水资源损失。

矿井井下排水由井下主排水泵加压后经副立井井筒排出至工业场地内的井下水处理站调节沉淀池内，再用泵提升加药后进入高效混凝混合器，然后进入混凝沉淀一体化净水设备进行反应及过滤等处理，出水经消毒后回用。混凝沉淀一体化净水设备排泥至污泥调节池，经潜污泵提升至污泥浓缩池，再经污泥螺杆泵提升至污泥脱水机间进行脱水，泥饼外运。污泥浓缩池上清液、污泥脱水过程的分离液自流至前端的调节池，再次回收利用。充分利用矿井水，可有效减少对当地水环境的影响。矿坑水确有富余时，应进行处理使其达到地表水环境质量Ⅳ类水水质标准后排放，避免外排水对当地水环境造成污染。

生活污水经格栅后进入调节池由提升泵提升进入WSZ-AO-40地埋式生活污水处理装置，再经过滤消毒等深度处理后回用于绿化用水、煤场及道路洒水以及选煤厂等，不外排。产生污泥由吸粪车定期外运。

3.2 固废物处置措施

建设期间，建设单位应按环评报告提出的土石方调配方案对排矸及弃土方进行妥善处置，不得外排。

运营期间，建设单位应按设计要求将选煤厂选洗矸石破碎后同与煤泥以及部分原煤混合作为低质动力煤销售，运送至矿井北6.4 km的京玉矸石电厂，矸石不堆存，生产后直接运往电厂；锅炉灰渣进行地销利用，不堆存；生活垃圾委托环卫局处理，统一送至垃圾填埋场；矿井水处理站污泥全部掺入末煤产品销售，不堆存；生活污水处理站污泥干化后随生活垃圾处置，不堆存，从而有效防止对当地水环境产生不良影响。

3.3 采煤防水措施

煤矿开采对当地水环境的影响主要表现在对地表水系、上覆砂岩含水层和下伏灰岩含水层的影响。

根据导水裂缝带高度预测结果和井田9号煤层开采深厚比分析，井田内采煤塌陷区土地破坏程度为极严重和重度破坏，覆岩导水裂隙带可能与地表裂缝贯通，将直接破坏上覆浅层含水层；10号和11号煤层开采主要影响太原组和山西组砂岩含水层。因此，在采煤中应采取如下防治措施：

一是应按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的规定，对地面建筑物以下设保安煤柱，严格控制越界开采。对水体下采煤的可靠性和安全性进行评价，合理留设安全煤岩柱十分重要。开采时要严格选取保护层厚度，根据具体的采煤方法和开采厚度，确定防水煤岩柱的尺寸，确保导水裂缝带不波及上部含水层及地表。在断裂构造发育地段、柱状陷落区域、采空区与新开采区隔离带一定范围内留设防水煤柱。

二是坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，防止奥灰突水，保护奥灰水的水量不受影响。

三是查清井田内带压开采条件，禁止采用降压排水进行采煤。同时制定带压开采条件下防治奥灰水突水的应急预案。

3.4 地表塌陷防治措施

地表沉陷有可能造成路面低凹起伏不平，在拉伸区和压缩区造成路面的开裂等。S211省道从工业广场前区东侧约300 m沿西北向通过，井田内还有众多通往地方村庄和乡镇的小路，设计均不留设保护煤柱，建议：在井下开采期间，由于地表开始缓慢移动，变形并下沉，地表易形成裂缝或产生裂缝台阶，致使路面裂开或形成台阶状的断裂，影响正常交通。可采取有针对性的维护和修复措施，保障交通正常运行；井下开采结束后，地表移动变形和下沉缓慢结束，最终处于稳定状态，可根据路面受影响的程度和范围，确定是否需重修或大修。

3.5 村庄搬迁计划

根据井田开拓和地表下沉预测，井田内大油坊头、小油坊头、元堡子乡和元墩子等4个村庄均留设了保护煤柱，不受煤炭开采的影响。井田周边1 km范围内西洲里、郭家堡、大磁窑、增子坊和东窑头等5个村庄，前两个阶段开采完成后，西洲里、郭家堡、大磁窑、增子坊和东窑头均在沉陷范围以外，不受影响，第三阶段（全井田）开采后，东窑头和增子坊将受到影响，环评设计将这两个村庄进行搬迁。

3.6 建立地下水动态观测系统

应强化地下水监测工作，在地面和井下分别打地下水观测井，边开采、边观测地下潜水和承压水的水位和水量变化，并组织专业人员长期观测研究，针对性地制定防水治水措施，确保矿井安全生产。

煤矿应在查明井田水文地质条件的基础上，编制中长期防治水规划和年度防水计划。定期收集、调查和核对相邻煤矿的情况，并在图纸上标出其井田位置、开采范围、开采年限、排水情况等。针对主要含水层（段）建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。

4 结语

煤矿开采不可避免地对地质环境造成影响，因此必须采取有效有力的措施加以防范。元堡煤矿通过采取周全严密的措施对神头泉域的不良影响降到最低，保护了当地人民生产、生活的安全。