邵 轩，张万鹏

(1.河南能源化工集团 义煤公司常村煤矿，河南 义马 472302； 2.河南能源化工集团 研究总院，河南 郑州 450018)

限于“富煤、缺油、少气”的资源条件，煤炭一直是我国的最主要能源[1]。为了保证国民经济快速发展，国家曾鼓励乡镇和个人参与煤炭资源的开发建设，使得我国煤矿数量暴发性增长，在20世纪90年代曾达到10万处左右，与之相伴的是煤炭严重供大于求，煤矿安全事故频发。1998年，国家实施“关井压产”政策，小煤矿大量退出。截至2015年底，我国煤矿数量已减少至约1.1万处。我国加入世贸组织后，伴随国民经济高速发展，煤炭行业进入黄金十年，原煤产量由2000年的约10亿t增加到2013年的39.74亿t，世界占比近50%，煤炭行业再次陷入困局。随着经济转型和能源结构优化，煤炭落后产能淘汰加快，至2020年，我国煤矿数量已减少至不足5 000处。

煤矿关闭后，停止向外排水将形成大量老空水。关闭煤矿老空水既对相邻生产矿井构成安全威胁，还存在造成资源损失、反向补给地下水、污染水资源与环境等问题[2-5]。开展相关研究，对煤炭行业的安全健康发展和环境保护有重要意义。

1 关闭煤矿老空水危害

1.1 安全危害

关闭煤矿所形成的老空水首先对相邻生产煤矿构成水害威胁和透水危险[6-13]。若隔离煤柱尺寸不足或受到破坏，一旦透水，后果不堪设想，广东梅州大兴煤矿“2005.8.7”特别重大透水事故、山西王家岭“2010.3.28”特别重大透水事故等均由老空水导致；其次，隔离煤柱若被破坏而失去防隔水作用，老空水就成为生产矿井的直接充水水源，增加生产矿井的排水负担，甚至威胁生产矿井安全；另外，浅部老空水也是深部新建煤矿的水灾隐患。

1.2 资源损失

已关闭煤矿大都缺乏(准确)采掘资料，采掘边界、积水条件以及相互沟通情况不清，对相邻矿井构成严重水灾危害，给准确设计防水煤柱造成困难。为了确保安全，避免透水事故发生，在没有准确老空水边界条件下，不得已过量留设防水煤柱。已关闭的乡镇、个体小煤矿，不仅在生产活动中破坏资源，在关闭后还要(过量)留设防水煤柱，造成资源损失。

1.3 反向补给地下水

采煤破坏所形成的顶底板导水裂隙，在矿井生产时是矿井水的充水途径；矿井关闭后成为老空水向含水层反向充水的补给通道。穿过含水层的井巷工程、井下水文孔或水源井以及突水点等，若处理、封堵不好，含水层也将接受老空水的补给。天然状态下，各含水层之间水力联系一般较弱；老空水形成后，井巷工程、采空区、采后导水裂隙以及没有处理或处理不彻底的井下水文孔、水源井、突水点等人工或自然导水通道将使得相关含水层之间产生较密切的水力联系。

1.4 污染水资源与环境

含煤地层中所含的黄铁矿、硫铁矿等含硫煤岩，经氧化后能形成硫酸盐，甚至硫酸，使得老空区积水多呈酸性，甚至强酸性；废弃在井下的工字钢、支架、管材、坑木、荆笆、胶带、电缆、油脂、塑料等腐蚀、腐烂后，进一步污染老空水。劣质老空水在通过断层、各种裂隙、突水点、井下水文孔或水源井等通道反向补给含水层的同时，也在污染地下水[14-19]；长期作用，受污染的含水层将难以修复逆转，危害当地的取供水安全。老空水一旦进入潜水含水层或流出地表，还将污染地表水和土壤，破坏地表生态。老空水污染水源和生态环境，如果不加治理或治理措施失当，甚至可能造成生态环境灾难。

2 主要对策与建议

2.1 做好矿井关闭前相关工作

关闭前，应认真对照井下采掘工程的实际情况和相关图纸是否一致，通过补漏纠偏，做到图纸内容和标注真实可靠。采用注浆封堵方法，处理井下水文地质观测孔、水源井以及突水点等，确保封堵效果，避免其成为矿井水反向补给含水层的集中通道；治理工程结束后，应编制井下水文地质孔(水源井)封堵报告、突水点治理报告等。在编制闭坑地质报告时，应测算矿井采空区体积、预计老空水的水位和积水量，分析老空水的污染程度以及可能对水资源和生态造成的影响和危害等。

2.2 矿井采掘资料归档

矿井采掘工程平面图、矿井充水性图、井下水文地质孔(水源井)的封堵报告(含井孔结构图等)、突水点封堵报告和矿井水文地质方面的台账、图纸、报告等应长期保存并及时存档管理，供今后开发利用或在相关区域建设项目启动前开展安全、地质灾害、水资源、环境等方面评估以及施工设计和科研工作使用。

2.3 开展水文地质研究

闭坑煤矿的地理位置、所处煤田、地表形态、含水层(隔水层)特征、地质构造、补径排条件、生态环境、经济发展程度等各不相同，煤矿闭坑后的水文地质问题也就千差万别。针对整个煤田的单一煤矿、部分煤矿或全部煤矿关闭条件后可能出现的水文地质问题进行研究，以便有关问题早发现、早处理，做到未雨绸缪、防患于未然。

2.4 老空水安全风险防治

生产煤矿应首先调收集关闭矿井相邻区域的采掘资料，并绘制在采掘工程平面图上，查明隔离煤岩柱的尺寸、完整性，分析防隔水作用的可靠程度。若防隔水煤岩柱不可靠，应对其注浆加固，同时完善矿井防排水系统，做好水灾应急管理，还要通过在关闭煤矿采空区凿打钻孔或利用其井筒，安装水位监测系统，实时掌握闭坑矿井水位变化；若透水隐患难以消除，安全无法保障，则应淘汰关闭。

2.5 老空水污染防治

若开采影响范围内没有含水层或者含水层富水性弱，且老空水不可能溢出地面，则可采用封堵井筒以及可能沟通采空区的地表裂缝等措施，以隔绝空气，形成“死水”环境，遏阻含硫矿物的持续氧化而形成硫酸，以减轻污染危害。若老空水能通过断层、突水通道、水源井(水文孔)等通道集中反向补给含水层，对当地取供水安全造成现实或潜在危害，则须提前采取注浆封堵措施，阻断含水层的集中反向补给通道。

2.6 老空水资源化利用

不同煤矿老空水污染程度不同，不同行业用水对水质要求不同。将老空水当作“地下水库”，资源化利用，直接从老空水抽水或再做针对性的净化处理，满足不同用户对水质的不同需求[20-22]。利用“地下水库”的调节功能，雨季，通过大气降水、地表河水等对“地下水库”充分补给；旱季，可以适当扩大开采规模，为雨季补给“地下水库”腾开库容。

3 结语

(1)关闭煤矿所形成的老空水，存在威胁相邻生产矿井安全、资源损失、反向补给含水层、污染水资源、危害生态环境等一系列水文地质问题。

(2)针对关闭煤矿的水文地质问题，应做好矿井收尾阶段的地测工作和资料归档；开展前瞻性研究；采取针对性措施，杜绝透水事故，阻断反向补给地下水，遏阻酸性水的形成而污染环境；还应探索资源化利用老空水。