张冠中

（山西立晟水资源科技有限公司，山西 太原 030000）

1 项目概况

柳林县浩博煤焦有限责任公司200 万t/a 选煤厂采煤项目是与浩博煤焦有限责任公司60 万吨捣鼓焦化厂配套的项目，该选煤厂采煤项目于2007年8月开工建设，2008年10月选煤厂与焦化厂同时建成并投入生产，由于受煤炭市场、焦化产业政策以及其他因素影响，本项目于2018年2月暂时停产。2020年柳林县浩博煤焦有限责任公司根据煤炭产业总体发展形势和集团生产发展需要，决定重新启动选煤厂采煤项目。该选煤厂采煤项目厂址位于柳林县金家庄乡下嵋芝村，距离柳林县城约11 km。其场地平均标高945 m。处在柳林泉域的其他保护区，距柳林泉域重点保护区直线距离10 km。

选煤厂采煤项目实施后对项目区地下水环境存在较大影响，其露天开采及所产生的废煤渣及洗煤废水包含重金属及絮凝剂等药物残留，若不妥善处理，也将对环境及区域地下水产生危害，为此必须进行选煤厂采煤项目进行地下水环境影响分析。

2 含水层条件及特征

该选煤厂采煤项目的实施主要影响第四系松散孔隙含水层，沟谷中局部出露上第三系、二叠系石盒子组及山西组地层，奥陶系岩溶含水层。

（2）沟谷中局部出露上第三系、二叠系石盒子组、山西组及上统太原组地层：底部为灰白、浅红色砾岩，砾石成分为片麻岩、石英砂岩、石灰岩组成，砾径5 cm～10 cm，钙质胶结，上部为紫红色及棕红色粘土及砂质粘土，夹薄砾石层及钙质结核，厚0～103 m。与下伏地层不整合接触。二叠系（P）石盒子组（P1x）厚60.11 m～150.04 m，以K5 砂岩与山西组整合接触，由灰- 灰绿色砂岩、灰色泥岩及煤线组成，底部含煤线数层，上段为灰绿色中厚层状砂岩，夹砂质泥岩及炭质泥岩。

二叠系（P）山西组（P1s）为主要含煤地层，厚35 m～88 m。底部为K3 砂岩与太原组整合接触，由灰色粉砂岩、砂岩和深灰色- 灰黑色泥浆、砂质泥岩及煤层组成。含煤3～9 层，自上而下编号为01、02、03、1、2、4、5（4+5）、5 下，其中的4#煤层厚度较大，发育稳定，煤质好，是本区内的主要可采煤层。上统太原组为主要含煤地层，厚65 m～107 m。由海陆交互相沉积地层组成，岩性为灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩、细砂岩、灰岩及煤层，以K1 砂岩与下伏本溪组整合接触。含灰岩5～6 层，煤层5～7层，可采煤层2～4 层，是主要含煤地层之一。其中赋存有6 上#、6#、7#、7 下#、8#、9#、10#、11#八层煤，其中8#～9#煤层稳定可采。

3 对地下水环境的影响分析

3.1 对上伏含水层的影响

该选煤厂采煤项目的实施会改变项目区上伏含水层地下水水位线分布态势，导致地下水流场重新整合，甚至导致区域内水位线断裂缺失，并围绕生产区形成降水漏斗。柳林县浩博煤焦有限责任公司200 万t/a 选煤厂采煤项目露天开采及废煤渣、洗煤废水对地下水疏干半径的影响根据以下经验公式［1]计算：

式中：R 为露天开采及废煤渣、洗煤废水对地下水的影响半径，m；S 为地下水疏干水位降深，m；H 为含水层厚度，m；K 为渗透系数，m/d。

选煤厂采煤项目上述参数取值见表1。

表1 选煤厂采煤项目对上伏含水层影响的参数取值

根据地勘资料，选煤厂采煤项目区上伏含水层主要为全新统冲洪积层，仅在王家沟、李家沟和魏家寨有少量分布，分布范围小其连续性较差，选煤厂采煤项目实施后王家沟、李家沟均在影响范围内，第四系含水层全部遭破坏，而魏家寨在开采剥离区以外，选煤厂采煤项目实施不会对其含水层造成直接影响。

根据式（1）对选煤厂采煤项目实施后露天开采及废煤渣、洗煤废水对地下水影响半径的分析可以看出，因项目实施污染第四系含水层将使开采区域边界外扩344.8 m，在该范围内影响第四系松散孔隙含水层地下水位，且根据项目实施情况及相关设计资料可以预测，随着第四系含水层全部剥离和破坏，必将导致矿田和周边区域浅层含水层流场的变化与重新分布，地下水流将向矿坑汇集［2]。

3.2 对煤系含水层的影响

露天开采导致开采区可开采煤层顶板土岩剥离，破坏对应含水层，并在沟谷中局部出露上第三系、二叠系石盒子组和山西组地层含水层形成围绕采场区的降落漏斗，选煤厂采煤项目对煤系含水层影响的参数值具体见表2，根据参数取值情况，石盒子组、山西组、上统太原组含水层富水性较差，露天开采及废煤渣、洗煤废水对地下水影响半径为135.53 m、48.02 m、113.13 m，影响半径较小。

表2 选煤厂采煤项目对煤系含水层影响的参数值

3.3 对下伏含水层的影响

根据地勘资料，下伏奥陶系岩溶含水层上煤层最大突水系数取0.04 MPa/m，带压面积34.23 km2，煤层突水系数均值0.05 MPa/m，最大值0.065 MPa/m，带压面积48.85 km2。根据《煤矿防治水规定》，构造破坏块段突水系数应不超出0.06 MPa/m，正常块段应不超出0.10 MPa/m。突水系数＜0.06 MPa/m 为带压开采安全区域，突水系数≥0.06 MPa/m为构造破坏快段带压开采危险区，突水系数＞0.10 MPa/m 为带压开采危险区［3]。

根据以上规定可以判定，本开采区域下伏奥陶系岩溶含水层上煤层属于带压开采安全区域，不存在带压开采危险，但煤层开采的左下角存在面积4.12 km2的带压开采危险区域，考虑到区域内可能有未探明情况的导水断层，故应按照“预测预报、先探后掘、先治后采”的原则进行底板加固，不得采取疏水降压措施，以防止开采过程对奥灰水可能产生的不利影响。

4 结论及建议

经过本文的分析可以预测，柳林县浩博煤焦有限责任公司200 万t/a 选煤厂采煤项目的实施主要影响上伏含水层（第四系松散孔隙含水层），煤系含水层（沟谷中局部出露上第三系、二叠系石盒子组及山西组地层）及下伏含水层（奥陶系岩溶含水层）。经过分析论证，对上伏含水层地下水影响半径为344.8 m，影响较大；对沟谷中局部出露上第三系、二叠系石盒子组、山西组和上统太原组煤系含水层地下水影响半径分别为135.53 m、48.02 m、113.13 m，影响较小。下伏奥陶系岩溶含水层煤层区存在带压开采危险区，必须加固处理。

为减少和控制选煤厂采煤项目实施后所产生的废煤渣及洗煤废水包含重金属及絮凝剂等药物残留对区域地下水的不利影响，柳林县浩博煤焦有限责任公司200 万t/a 选煤厂采煤项目应采用“浓缩—压滤”处理煤泥水，设备处理能力满足要求，煤泥水能做到一级闭路循环。同时备有足量的事故水池，保证选煤厂在任何情况下煤泥水均实现一级闭路循环，不外排；通过先进成熟生产工艺的应用，将生产废水经浮选、浓缩和压滤处理后循环复用，不外排；生活污水经地埋式污水处理设施处理后利用。为防止废水下渗对地下水污染，各类水池及其重要敏感地段均采用混凝土硬化地面，按相关防渗标准设计，做到严格防渗，确保污水不下渗，不对地下水造成污染。