段继平 晋城市煤矿安全生产管理中心 048000

矿井水害防治与地下水保护利用关系研究

段继平 晋城市煤矿安全生产管理中心 048000

矿井水害防治和地下水利用与保护是煤矿水文地质学研究的两个基本任务。二者虽然研究的对象相同（均为地下水），研究方法相近（均水文地质学的基本方法），但因研究目的不同（一为防治水，一为供水或利用水），对被研究对象形成的认识和看法则明显相左(同一对象，待遇迥异；是害是利，莫衷一是),形成了“开矿怕水，供水盼水”的矛盾局面。这一现象的背后，其实体现的是现实利益和长远利益的博弈问题……煤矿水害防治把矿井涌水作为有害因素来对待；地下水利用，主要是从供水角度而言，它把地下水作为一种资源来保护；客观而言，地下水的形成只不过是自然界水循环过程中的一个环节，仅此而已。

水害防治；地下水保护；关系

在人们的习惯性思维中，一提到“矿井水害”，往往给人的联想是“矿难”。因为矿井突水来势迅猛，一旦发生煤矿水灾事故，轻者人员伤亡、经济损失；重者，在一些水文条件复杂的矿井，甚至是灭顶之灾。相对水害防治而言，矿井水利用则相对简单，很少提及，甚至被忽略；而实际上煤矿开采对地下水资源的破坏、污染和浪费是相当严重的。特别是在我国一些干旱缺水地区，煤矿开采造成的缺水，严重的已影响到工农业生产和居民生活，甚至是煤矿生产。因此，在煤矿勘察设计、建设、开采及闭坑之后的各个阶段，必须辩证认识矿井水现实和长远中的利弊，统筹协调，在确保煤矿安全生产的前提下，充分保护、合理利用矿井水资源，减少煤矿开采对环境和地下水资源的影响和破坏。

一、煤矿水害防治与地下水保护利用的前提是“认识水”

“认识水”就是不能只把地下水看作是引发矿井水灾的有害因素，更要把地下水的形成作为自然界水循环过程中的一个环节加以研究，要把地下水作为资源来加以开发利用。无论地表水或地下水，都是自然界水循环的一个环节，均以大气降水为其补充水源，降水是一个地区地下水补给的最主要来源。一个地区水资源的丰富程度主要取决于降水量的多寡。由于降水在时间上分配得不均匀，在总径流量中占主要地位的地表径流由于循环速度快，利用率受到限制；而地下水径流比较滞缓，分布也较广泛，无论在时间上和空间上均可起到一定调节作用，从而地下水资源在整个水资源中的价值和地位更为重要和突出。一个地区可长期供给利用的水量是该地区经常参与水循环的那部分水量，当用水量超过参与水循环的总水量时，就不得不提取多年积存的地下水；使用掉的这部分地下水量是难于短期恢复补充的，从实际利用的角度而言，有时甚至是无法恢复的。

“认识水”还应了解地下水资源具有的系统性、可恢复性、可宝贵性和复杂性四个特征。

地下水按含水岩体空隙类型的不同，分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三类。尽管形成空隙的地质因素各不相同，空隙的形式各异，空隙连通的方式和程度差异更大，无论哪一种形式的空隙，必然在一定程度和一定范围内相互连通；在互相连通的通道中，作为流体，水可以从势能大的地方向势能小的地方运动，岩体内相互连通的空隙就形成一个系统。凡是能提供相当水量而作为供水水源的地下水，一般都是补给较为丰富的地下水含水系统。这就是地下水资源的系统性。

地下水资源的可恢复性认为，只要有补给来源，地下水系统都或多或少地可以恢复其水量，恢复的程度主要取决于补给期间，系统中容纳水的空间的大小和系统与外界之间的通道的大小和多少。

地下水的可宝贵性体现在三方面。首先，地下水是自然界最好的饮用水。无论从化学成分，还是从洁净程度上，地下水都远远优越于地表水。其次，地下水分布广泛，供水条件趋于均衡，供水能力相对稳定。第三，地下水具有时间上的调节作用。不但可作为非降水季节的水源，而且是构成地表水流枯水流量的主要成分。

地下水资源的复杂性体现在两方面，一方面，地下水资源形成过程无法从地面直接观察，另一方面是地下水资源的勘查工作本身具有的复杂性。

二、煤矿水害防治与地下水保护利用的关键是“摸清水”

“摸清水”就是查明矿区内地下水的分布形成规律，查明地下水的赋存状态、水量及其导通性，充分理解水文地质过程的机制，正确划分矿井水文地质类型，正确评价和定量预计各个阶段的矿井涌水量和来源，有效避免突水事故的发生，定量预测煤矿开采活动干预下的水文地质过程的发展，提出合理有效的兴利除害措施。

（一）“摸清水”可以减少或避免水灾事故的发生。从煤矿防治水的角度来看，凡影响、威胁矿井安全生产、使矿井局部或全部被淹没并造成人员伤亡和经济损失的矿井涌水事故都称为矿井水灾。煤矿水灾事故发生有三个必要条件：(1)水源。包括地表积水、洪水、松散层水、岩溶裂隙水、砂岩裂隙水、采空区水、灌注浆水、运煤水、生产用水等。造成重大或特别重大事故的水源往往是岩溶裂隙水和采空区水。(2)导水通道。它包括自然通道和人工通道两类。自然通道主要有断层、裂隙、陷落柱等，人工通道有钻孔、开挖面、井口、生产用水管路等。(3)释放水空间。释放水空间是人们根据设计和生产需要开挖出来的一个空间，包括井筒、巷道、硐室、工作面及采空区等。

矿井防水是利用各种工程措施，防止矿井大量涌水，特别是防止发生灾害性突水事故。其主要措施有：减少渗入矿井的水源；把有威胁的地下水疏干或降压；阻隔水进入井巷；利用地质、水文地质条件减少或防止发生突水。具体地，减少渗入矿井的水源的措施分为地面防水和井下防水两种。地面防水，即在地面构筑防、排水和隔水防渗工程，用以限制大气降水、地表水和浅层地下水补给深部矿井水的措施。常用的方法有：填堵通道、挖沟排（截）洪、处理河道、排除积水等。井下防水措施有留高防水矿（岩）柱、修筑防水闸门和防水墙。阻隔水进入井巷的技术措施主要是堵水和截流，即堵截地下水流入井巷的通道，以减少矿井排水量或使被淹矿井恢复生产。具体方法是把配好的浆液压入需封堵空间（含水层、溶洞、突水点、断裂等）内，扩散至某一距离，固结后形成地下“堤坝”，达到切断补给源、增大岩石强度和加强围岩隔水能力等目的。可分为局部性堵水和全区域性截流。

为了防止突水，煤矿开拓采掘过程中还要求依据水文地质条件不断地进行探水工作。井下探（放）水系指采掘中，用超前钻孔查明周围水体、含水层和含水构造等的具体位置、产状和水量。如探知探水对象水量较小或以贮存量为主，则可用一定数量的钻孔将水放出以降低水压，减少突水危险，这就是放水。如水量很大，需用综合措施进行处理。目前要求矿井遵循“物探先行、钻探验证、化探跟进”的综合探测程序进行探（放）水，如配合使用得好则可达到安全生产的目的

（二）“摸清水”，才能利用水。从供水的角度看，“摸清水”就是找到水。能够造成长期大量矿井涌水的地下水，必定与较大的含水系统有关。这类含水系统，只要水质适宜，就是良好的供水水源。

三、采矿与地下水破坏的矛盾不可避免

采矿以取得矿产为目标，供水以取得水量为目标。水、煤共生，采矿必然影响地下水。矿井在建设和生产期间，通常都将巷道、采场涌出的水，汇集到下部巷道的水仓中，然后排出地表。由于排出的水已受到污染，不仅不宜于饮用，且严重地污染环境，危害农作物和破坏生态平衡。矿床疏干，是在开采顶底板为含水层或是隔水层但不起隔水作用的矿床，所采取的消除突水威胁的最重要的防治水措施。按照疏干与矿床开采时间上的关系，可分为预先（超前）疏干和并行（开采）疏干。预先疏干是在掘进井巷前进行的，经排水将地下水位（水压）全部或部分降低之后才开始掘进井巷；并行疏干则是排水与采掘工作同时进行。国内外相当数量的矿区是先用预先疏干，开掘井巷后则转为并行疏干。为确保采矿安全，大力进行矿坑排水的结果，在相当的范围内疏干了地下水，造成缺水。在我国北方半干旱地区，尤其是可溶岩层发育地区，这一矛盾更为突出。

四、解决采矿与供水之间矛盾的建议

首先，要转变观念，树立地下水也是资源的理念，提倡采矿与供水并重。就是要把地下水的形成作为自然界水循环过程中的一个环节加以研究，把地下水资源提升到和矿产资源一样的高度来开发利用保护和防治，不能单纯认为矿井水是采矿过程中的有害因素，更多的是要把矿井水作为一种资源，来加以珍惜、重视和保护。其次，矿产资源应与地下水资源联合设计、共同开发。对于矿层顶底板含水层水量巨大、水质好又无隔水层的矿床可以暂缓开采，待具备安全条件和保护地下水资源条件成熟之后再开采矿产资源，或者先开发地下水资源然后开采矿产资源，亦或二者联合设计、共同开发；第三、应大力减少采矿（煤）对地下水资源的影响和破坏。尽量不采用疏干方式采矿；在条件适当时可采取堵截、供水与排水结合的措施，切断地下水的侧向补给，既取得显著的疏干效果，也起到保护附近水源的良好效果；若非采用疏干排水，也要把排出的水进行综合利用，以解决供水与排水的矛盾。第四，综合利用矿井水。对于排出地表的矿井水应进行沉淀和净化处理，重复利用。根据净化后的水质，区别对待，宜用尽用，可用作矿井生产、洗选用水、井下除尘、矿区绿化、农田灌溉、建筑用水。第五、对矿井排放实行许可管理。这也是当务之急，目标是要把矿井废水的污染程度控制到最小和不破坏生态平衡作为首要目标加以控制。对于矿井水处理达标排放者发放许可证，准许排放；对于矿井水难于处理或处理后仍不达标者可停止其采矿资格。第六、在有条件的已关闭的矿区，可以涵养水源，逐步恢复地下水。

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作者：段继平，男，汉族，（1969--），工程师，经济师，注册安全工程师，工程硕士，现在晋城市煤矿安全生产管理中心工作。