潘桂花

(山西省水資源管理委員會辦公室,山西 太原 030001)

0 概述

山西煤炭資源得天獨(dú)厚,但水資源嚴(yán)重短缺,根據(jù)山西省第二次水資源調(diào)查評價(jià)成果,全省水資源總量為 123.8億m3,人均水資源占有量不足 380 m3。水是國民經(jīng)濟(jì)的命脈,煤是工業(yè)的糧食,兩者都是人類生存與發(fā)展的基本資源。隨著山西煤炭工業(yè)的突飛猛進(jìn),帶來了一系列的水環(huán)境問題,諸如地面沉降與變形,地下水水位下降,泉水流量銳減甚至干涸,河水?dāng)嗔?水污染加重等,嚴(yán)重影響著生態(tài)環(huán)境建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。本文將通過煤炭開采對水資源的影響分析,提出煤炭開采區(qū)水資源保護(hù)對策,實(shí)現(xiàn)煤炭資源開發(fā)與水資源保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 水資源及其開發(fā)利用狀況

山西水資源的主要補(bǔ)給來源為當(dāng)?shù)卮髿饨邓?。根?jù)山西省第二次水資源調(diào)查評價(jià)成果,全省多年平均(1956～2000年系列)(下同)降水量為 508.8 mm,多年平均水資源總量為 123.8億 m3,其中,河川徑流量為 86.77億 m3,地下水天然資源量 84.04億 m3,重復(fù)量計(jì)算量為 47.01億 m3。

2007年全省國民經(jīng)濟(jì)各部門用水總量為 62.97億 m3。其中工業(yè)用水量 16.44億 m3,農(nóng)業(yè)灌溉用水量 32.98億 m3,城鎮(zhèn)居民生活用水量 3.70億 m3,城鎮(zhèn)公共用水量 1.99億m3,農(nóng)村居民生活用水量 2.65億 m3,林牧漁業(yè)用水量 2.53億 m3,生態(tài)環(huán)境用水量 3.78億 m3。在總用水量中,地下水為 36.23億 m3,地表水為 22.51億 m3,其它為 4.23億 m3。

山西水資源特點(diǎn):一是水資源總量不足,人均、畝均占有水資源量偏低,造成供需矛盾突出;二是水資源在時(shí)空和區(qū)域上分布嚴(yán)重不均,開發(fā)利用條件差;三是腹部盆地區(qū)地下水超采嚴(yán)重,環(huán)境地質(zhì)問題進(jìn)一步加劇;四是煤礦開采對水資源影響十分嚴(yán)重;五是水土流失嚴(yán)重,水庫供水能力有衰減的趨勢;六是河流水質(zhì)污染嚴(yán)重,盆地平原地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化。

2 煤炭資源及其開采現(xiàn)狀

2.1 煤炭資源及分布

山西煤炭資源豐富,含煤面積達(dá) 6.1 k m2,占全省總面積的 39%,已探明煤炭儲量為 6 400億 t。自北向南分布有大同、寧武、河?xùn)|、西山、霍西及沁水六大煤田等煤產(chǎn)地。在全省 119個(gè)縣級行政單位中,就有 94個(gè)縣分布著煤炭資源,占80%,山西的煤主要形成在古生代的石炭紀(jì),二疊紀(jì)和中生代的侏羅紀(jì),以煙煤和無煙煤為主。

2.2 煤炭開采現(xiàn)狀

上世紀(jì) 90年代以來,煤礦數(shù)量逐漸增多,煤炭產(chǎn)量亦迅猛增長,1991年總產(chǎn)量 2.9億 t,到 1996年,礦井?dāng)?shù)量達(dá)到9 600多座,產(chǎn)量達(dá)到 3.49億 t。之后,山西省實(shí)行了對煤礦行業(yè)的治理整頓,調(diào)產(chǎn)整合,開始時(shí)關(guān)閉整合 9萬 t以下的礦井,后來關(guān)閉整合 30萬 t以下的礦井,目前 90萬 t以下的礦井不予審批,到 2007年煤礦總數(shù)減少到 2 840座,原煤總產(chǎn)量達(dá)到 6.3億 t。

3 煤炭開采對地下水資源的影響

煤礦的大規(guī)模開采,造成大量的采空塌陷,地表開裂,煤系地層中含水、隔水系統(tǒng)被破壞,改變了天然地下水循環(huán)狀態(tài),導(dǎo)致裂隙水被疏干、泉水?dāng)嗔?、河川徑流?yán)重衰減等一系列環(huán)境問題。

3.1 礦坑排水改變了地下水天然流場及補(bǔ)、逕、排條件

煤、水資源共存于一個(gè)地質(zhì)體中,在天然條件下,各有自身的賦存條件及變化規(guī)律,由于煤礦開采排水改變了地下水原有的循環(huán)狀態(tài),形成以礦井為中心的地下水降落漏斗,改變了原有的補(bǔ)、逕、排條件,使地下水向礦坑匯流,在其影響范圍之內(nèi),地下水流加快,貯存量減少,局部由承壓轉(zhuǎn)為無壓,使原有的含水層變?yōu)橥杆畬?導(dǎo)致煤系地層以上地下水被疏干。山西省大部分農(nóng)村人畜吃水靠煤系裂隙水,而煤礦開采恰好破壞了該層段的含水層,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全省由于采煤排水引起礦區(qū)地下水位下降,導(dǎo)致泉水流量減小或斷流,共影響井泉 3 218個(gè),導(dǎo)致 1 678個(gè)村莊 812 715口人、108 241頭大牲畜飲水嚴(yán)重困難。

3.2 采煤改變了“三水”轉(zhuǎn)化關(guān)系

在天然狀態(tài)下,降水、地表水與地下水存在一定的補(bǔ)排關(guān)系,由于采煤影響,導(dǎo)致“三帶”連通,使得地下水被疏干,河水被漏失轉(zhuǎn)化為礦坑水,改變原始狀態(tài)下地下水與地表水的轉(zhuǎn)化形式,使水資源不能充分利用,水質(zhì)受到污染。

3.3 采煤對巖溶水資源的影響

山西特殊地質(zhì)條件所決定,采煤地層與奧陶系石灰?guī)r地層形成不整合接觸,而碳酸鹽巖巖溶水是山西城市生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要供水水源。在有斷裂構(gòu)造導(dǎo)水或底部隔水層厚度較薄地段,不能抵御水壓或礦山壓力對其的破壞時(shí),無論煤層是否帶壓,都會對巖溶水造成破壞。如果煤層帶壓可造成煤礦突水,不僅威脅安全生產(chǎn),且造成水資源破壞;如果不帶壓,煤系地層中由于開采所形成的污水滲入到灰?guī)r中造成巖溶水質(zhì)污染。

3.4 采煤排水對地下水質(zhì)的影響

采煤對地下水水質(zhì)的影響主要反映在三方面:一是采煤過程中,污染的礦坑水通過巖層裂隙直接下滲到下伏地層,使其中的地下水遭受污染;二是礦坑水排出地表后,首先使地表水污染,繼而在流經(jīng)碳酸鹽巖滲漏段時(shí),或隨河溝流動(dòng)時(shí),入滲地下污染地下水;三是礦山尾礦、矸石堆在降水淋滲作用下,淋濾水入滲地下,使地下水受污染。

4 煤炭開采區(qū)地下水保護(hù)現(xiàn)狀

早在上世紀(jì) 80年代中期,山西省就對煤炭開采區(qū)地下水資源的保護(hù)予以高度重視。從 1989年至 2003年分別開展了三次全省范圍內(nèi)的采煤對水資源影響調(diào)查評價(jià)工作,基本查清了煤炭開采對水資源影響的機(jī)理、影響破壞程度;采取經(jīng)濟(jì)手段,開征采礦排水水資源費(fèi);加強(qiáng)礦坑水的綜合利用,積極鼓勵(lì)煤礦和配套的洗煤廠自用外,向電廠配置礦坑水;出臺相關(guān)政策,開展煤炭生產(chǎn)礦區(qū)的土地復(fù)墾工作;建立煤炭可持續(xù)發(fā)展基金,確保資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。這對煤炭開采區(qū)的地下水保護(hù)起到了積極的作用。

但現(xiàn)行對煤炭開采區(qū)地下水資源的保護(hù)方面法律法規(guī)及其政策,還不盡完善,煤炭開采與水資源保護(hù)成為一對不可調(diào)和的矛盾。礦坑排水處理利用率、礦坑排水征費(fèi)率、礦坑排水登記核準(zhǔn)率、礦坑排水處理設(shè)施建設(shè)率、礦坑排水裝表計(jì)量管理率等一系列指標(biāo)均較低;政府與管理部門重經(jīng)濟(jì)生產(chǎn),輕水資源保護(hù)的觀念依然存在,控制煤炭開采的手段及煤炭開采區(qū)水資源保護(hù)措施還不夠完善。

5 煤炭開采區(qū)水地下水保護(hù)對策

針對目前山西煤炭開采區(qū)地下水資源保護(hù)現(xiàn)狀及存在的問題,提出煤炭開采區(qū)地下水保護(hù)對策,主要包括設(shè)立水資源保護(hù)區(qū)、加強(qiáng)煤礦開采對水資源影響監(jiān)測與監(jiān)控、促進(jìn)礦坑水綜合利用、建立煤炭開采對于資源影響的補(bǔ)償機(jī)制等內(nèi)容。

5.1 設(shè)立水資源保護(hù)區(qū)

通過對煤炭開采區(qū)的全面調(diào)查,結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃Y源環(huán)境,根據(jù)不同水環(huán)境條件,采取相應(yīng)的措施,將煤炭開采區(qū)區(qū)劃分為禁采區(qū)、限采區(qū)和一般控制區(qū)。一級禁采區(qū)是水資源保護(hù)的重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域,主要是指泉域重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、城市集中式飲用水水源地、水功能區(qū)劃的保護(hù)區(qū)和飲用水水源開發(fā)區(qū)、地下水涵養(yǎng)保護(hù)區(qū)、帶壓開采危險(xiǎn)區(qū)等。在禁采區(qū)內(nèi)禁止開展與水源保護(hù)無關(guān)的一切活動(dòng),包括采煤、開礦、開山采石等;禁止新建、擴(kuò)建、改建與供水設(shè)施和保護(hù)水源無關(guān)的建設(shè)項(xiàng)目;禁止傾倒、排放工業(yè)廢渣和城市生活垃圾、污水及其它廢棄物。限采區(qū)是指水資源的次級保護(hù)區(qū)域,主要是指城市集中式飲用水水源地二級保護(hù)區(qū)、水功能區(qū)劃工業(yè)用水開發(fā)區(qū)、帶壓開采相對危險(xiǎn)區(qū)等。在限采區(qū)內(nèi)要控制煤炭開采深度和煤炭開采規(guī)模等;嚴(yán)格控制興建耗水量大或?qū)λY源環(huán)境有污染的建設(shè)項(xiàng)目;不得利用滲坑、滲井、廢棄礦井等排放工業(yè)廢污水、城市生活污水;不得傾倒、排放工業(yè)廢渣和城市生活垃圾、污水及其它廢棄物;工業(yè)污水和城市生活污水排放必須達(dá)到水功能要求的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 提高礦坑水的綜合利用率

礦坑水利用的方向應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一規(guī)劃,合理開發(fā),綜合利用,保護(hù)水源,做到煤水并重,一水多用。一是對礦井排水要分區(qū)集中,清污分流,按質(zhì)利用,如井下生產(chǎn)用水、供洗煤廠用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水等。二是根據(jù)國家發(fā)改能源 864號文要求,建設(shè)坑口電站回用礦坑水。三是對礦坑水的排放,要按照國家環(huán)保規(guī)定要求,認(rèn)真處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),保證環(huán)境不受污染。

5.3 保護(hù)優(yōu)先,排供結(jié)合

由于煤層埋藏較深,位于奧灰水位以下和巖溶排泄區(qū),巖溶水豐富,水壓很高,對煤礦開采是一個(gè)威脅,對水資源也有嚴(yán)重影響,在開采前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)的礦井水文地質(zhì)勘察,提出綜合治理措施,具高突水風(fēng)險(xiǎn)的采區(qū)危險(xiǎn)地段,在對重點(diǎn)巖溶大泉和巖溶水供水水源地產(chǎn)生重大影響的將嚴(yán)禁開采,其煤炭資源暫時(shí)予以封存;在對重點(diǎn)巖溶大泉和巖溶水供水水源地不產(chǎn)生較大影響的情況下,根據(jù)水文地質(zhì)條件,提前打井降壓排水,充分開發(fā)利用優(yōu)質(zhì)水源,解決當(dāng)?shù)厣钌a(chǎn)用水問題,同時(shí)保證煤礦安全生產(chǎn),防止突水事故發(fā)生。

5.4 加強(qiáng)煤礦生產(chǎn)水資源論證工作

煤和水共存于地下巖層中,一方面煤炭開采、加工需要用水,另一方面,煤炭開采對水資源的影響和破壞是非常嚴(yán)重的。為了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,盡量降低煤炭開采對水資源的影響破壞程度,根據(jù) 2002年水利部、國家計(jì)委頒布實(shí)施的第 15號令《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理辦法》要求,必須對煤炭工業(yè)的建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格的水資源論證,并辦理取水許可等有關(guān)手續(xù)。

5.5 建立完善的水資源破壞補(bǔ)償機(jī)制

由于煤炭開采對水資源的影響和破壞,應(yīng)將煤炭行業(yè)作為一種特殊行業(yè),應(yīng)建立完善的煤炭開采對水資源破壞的補(bǔ)償機(jī)制,包括對煤炭開采以及加工企業(yè)。煤炭開采水資源補(bǔ)償(基金)費(fèi)的征收,應(yīng)由水行政主管部門負(fù)責(zé)征收,上繳財(cái)政。該資金應(yīng)?？顚Ｓ?主要用于大中型水源工程建設(shè)、水資源保護(hù)、生態(tài)環(huán)境修復(fù)及解決因煤炭開采對農(nóng)村人畜飲水造成影響的農(nóng)村人畜飲水解困工程。

5.6 開展煤礦開采對水資源影響的監(jiān)測

開展重點(diǎn)煤礦排水量、水質(zhì)監(jiān)測及對水資源影響的監(jiān)測工作,通過監(jiān)測資料分析煤礦排水量與煤炭開采量、開采深度、開采層位的關(guān)系,分析煤礦開采對水環(huán)境的影響及造成的危害,分析煤礦排水量水質(zhì)狀況及其主要污染物,分析煤礦排水量的回用狀況及存在問題,預(yù)測煤礦開采對水資源影響的趨勢,針對不同的煤礦,及時(shí)提出煤礦開采對水資源影響的防治對策與措施。