露天煤矿开采地下水环境影响分析及防治

引言

露天煤矿开采过程中的水害问题一直是制约煤炭行业安全生产与可持续发展的关键因素。露天煤矿水害不仅会导致矿井涌水、淹没 , 还引发一系列次生灾害 , 如顶板垮落、瓦斯超限等 , 严重威胁生命安全 , 造成巨大的经济损失和资源浪费。水文地质工作作为露天煤矿防治水的基础和前提 , 贯穿露天煤矿勘探、设计、建设及生产全过程。其主要目的在于查明露天煤矿水文地质条件 ,包括地下水赋存状态、补给来源、径流途径、排泄方式以及含水层的结构与特征,为制定科学的防治水方案提供数据支持和理论依据。

1 露天煤矿开采地下水治理的意义

1.1 保护宝贵的地下水资源，保障水资源可持续利用

地下水是地球上重要的淡水资源之一，在维持区域水资源平衡中发挥着不可替代的作用。露天煤矿开采引发的地下水水位下降、水资源量减少等问题，直接威胁到区域的水资源安全。通过对地下水的治理，如采取人工回灌、优化疏干排水方案等措施，能够有效补充地下水资源，遏制地下水资源量持续减少的趋势。

1.2 保障人体健康，提高生活质量

地下水是许多地区居民的重要饮用水源，其水质的好坏直接关系到人体健康。露天煤矿开采产生的矿坑水、酸性废水等含有大量的重金属、污染物等有害物质，一旦进入地下水系统，会污染地下饮用水源。人们长期饮用受污染的地下水，可能会引发各种疾病，如重金属中毒、消化系统疾病、神经系统疾病等，严重威胁人体健康。通过对地下水的治理，去除水中的有害物质，改善地下水水质，能够确保饮用水源的安全。这为居民提供了健康的生活用水，减少了因水质问题引发的疾病，提高了居民的生活质量，保障了人民的身体健康和生命安全。

2 露天煤矿开采对地下水环境的影响分析

2.1 地下水水位下降

露天煤矿开采过程中，为确保作业区域安全稳定与人员安全，需疏干地下涌水，伴随大规模的排水工程，通过设置排水井、泵站，将地下水抽出并排放至远离开采区域的地方。随着时间推移，地下水水位不断降低，逐渐暴露出对地下水资源的利用造成深远影响。地下水资源是一个动态平衡的系统，补给速度通常与开采损失保持相对平衡。然而，露天煤矿的开采活动打破了这一平衡，导致地下水资源补给速度无法弥补开采引发的损失。长此以往，地下水资源将面临枯竭的危机。地下水水位下降不仅是地下水资源的问题，还给周围居民的日常生活和工作带来麻烦。居民主要依赖地下水作为饮用水源，然而随着水位下降，取水越来越困难，甚至无法获取干净水源，给居民生活带来不便，还可能对健康构成威胁。另外，地下水水位下降对当地的生态环境造成破坏。地下水是植物生长的关键水源，尤其在干旱和半干旱地区，植物对地下水的依赖特别大。地下水水位持续下降，导致植物无法获得充足水分，生长状况变得不理想，一些植物甚至枯萎死亡。这不仅破坏了当地生态平衡，还对生物多样性造成巨大威胁。

2.2 地下水补给能力减弱

随着露天煤矿开采活动不断进行，地下岩层结构经历显著变化。这些变化导致地下水补给路径受阻，使地下水补给能力减弱。这一系列的环境变化不仅影响地下水的自然循环，还可能导致地下水水位持续下降，加剧水资源短缺。此外，地下水补给能力减弱还可能引发地质结构稳定性问题，增加地面塌陷、滑坡等地质灾害风险，对周边环境和人类活动构成潜在威胁。在这种情况下，地下水补给不足将直接影响地表水体补给，加剧地表水资源的紧张。同时，地下水水位下降还可能导致土壤盐碱化，影响农业生产和生态环境稳定。此外，由于地下水补给能力减弱，地下水水质也可能受到影响，污染物在地下水中的迁移和扩散速度减慢，导致水质恶化，威胁饮用水安全。因此，亟须采取防治措施，恢复和增强地下水的补给能力，保障水资源可持续利用。为了应对这些挑战，必须对露天煤矿开采活动进行环境影响评估，并采取环境保护措施。

3 防治措施

3.1 合理规划开采方案

在露天煤矿开采前，应进行详细的地质勘察和水文地质评价，摸清区域地下水的分布、埋藏条件、补给径流排泄规律以及含水层的富水性等情况。根据水文地质条件，合理确定开采范围、开采深度和开采顺序，尽量避开地下水富集区和重要的地下水水源地。同时，优化疏干排水方案，采用先进的疏干技术和设备，减少地下水的抽排量，降低对地下水水位的影响。

3.2 防水煤柱留设

在露天煤矿巷道中设置防水煤柱，可以有效隔离和分流地下水，减少水害发生的可能性。防水煤柱的选址和设计需要充分考虑矿井地质条件、水文地质特征以及水流方向等因素，确保其在防治水害中的有效性。防水煤柱的留设需遵循相关的规范和标准，确保其结构稳固、密实，并能有效承载地下水的压力。在选择防水煤柱的数量、间距和布局时，需要综合考虑矿井的地质构造、含水层厚度和水位情况，力求达到最佳的防水效果。对已有的矿井巷道中的防水煤柱需要进行定期的检查和维护，确保其功能完好，不受地下水侵蚀或破坏。在露天煤矿生产过程中，应不断优化防水煤柱的设计方案，结合实际情况进行调整和改进，以提高水害防治的效果和水平。

3.3 完善水量观测系统

建立完善的水量观测系统，实时监测矿井水量变化，及时发现和处理水害隐患，是防止矿井水害的重要手段。露天煤矿企业应在矿井内外设置多个水量观测点，采用先进的观测设备和技术，对地下水、地表水和矿井积水进行全面监测。观测系统应具备数据自动采集和远程传输功能，实时记录和分析水量变化情况，及时发现异常水量变化，预警潜在的水害风险。

3.4 控制污染源排放

加强对开采过程中各种污染源的控制，减少污染物进入地下水环境的途径。合理使用炸药、机油等化学物质，避免过量使用和泄漏。对开采过程中产生的扬尘，采取有效的降尘措施，如洒水降尘、设置防风抑尘网等，防止扬尘通过降水渗入地下。对运输车辆进行严格管理，防止油料泄漏污染土壤和地下水。

3.5 矿坑水的处理与回用

矿坑水是露天煤矿开采过程中产生的主要废水，对其进行有效的处理和回用是减少水资源浪费和防止水污染的重要措施。根据矿坑水的水质特点，采用合适的处理工艺，如沉淀、过滤、中和、氧化还原、膜分离等，去除水中的悬浮物、重金属、硫化物等污染物，使处理后的水质达到相关的回用标准。处理后的矿坑水可用于矿区的生产用水（如防尘洒水、设备冷却等）、周边农田灌溉和生态补水等，提高水资源的利用率。

结束语

露天煤矿开采对地下水环境产生显著影响，但通过采取防治措施，可以减轻对地下水环境的破坏。本文提出的地面防治水措施、井下防治水措施、水资源保护与利用以及环境监测与管理等措施，为露天煤矿可持续发展提供保障。

参考文献：

[1] 琚晋伟 . 矿井开采后水文地质特征及水害防治技术研究 [J]. 能源技术与管理，2021，46（6）：87-88.

[2] 高建峰 . 矿井水文地质特征及水害防治技术研究 [J]. 西部探矿工程，2021，33（9）：179-181.

[3] 王木胜 . 探析露天煤矿水文地质特征与矿井水害防治技术 [J]. 内蒙古煤炭经济，2021（12）：187-188.