楊鎖林

（山西省太原市水利科學(xué)研究所，030002，太原）

山西省煤炭分布面積約占全省面積39%，煤炭總儲量達(dá)6 400億t（2 000 m以淺）；全省煤炭年產(chǎn)量由1978年的9 825萬t增加到2007年的6.3億t，30年累計生產(chǎn)原煤85億t，占全國同期煤炭總產(chǎn)量的31%；30年累計調(diào)出原煤53億t，占全國同期省際貿(mào)易量的80%，供應(yīng)華北、華東、中南地區(qū)26個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）；晉煤在華北、華東地區(qū)的市場份額分別占到60%和30%；晉煤出口23個國家和地區(qū)，占全國煤炭出口總量的70%之多。2007年全省煤、電、焦化產(chǎn)業(yè)鏈的增加值占全部工業(yè)增加值的48%，占全省GDP的29%?？梢姡?dāng)前乃至今后很長一段時期，煤炭及其直接相關(guān)產(chǎn)業(yè)仍然是山西的支柱產(chǎn)業(yè)，仍將對全國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展起強(qiáng)有力的保障作用。

而山西省水資源嚴(yán)重短缺，水生態(tài)環(huán)境十分脆弱。全省人均水資源占有量僅364m3（按2007年人口計算），是全國人均占有量的1/6，遠(yuǎn)低于世界公認(rèn)的人均1 000 m3的嚴(yán)重缺水界限。水資源條件先天不足，已成為山西省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要制約因素。

由于山西省煤炭資源與地下水共存于地下巖層中，是一個先天共生的復(fù)合系統(tǒng)，一方面，煤炭開采、加工需要消耗大量的水；另一方面，煤炭開采本身對水資源造成了嚴(yán)重的影響和破壞。大規(guī)模的煤炭開采，帶來了一系列的環(huán)境地質(zhì)問題，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，?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。煤炭資源的開采與礦區(qū)水資源的保護(hù)是一對突出的矛盾。因此，從太原西山煤田開采對區(qū)域水資源、水環(huán)境的影響研究著手，提出煤炭開采區(qū)水資源管理保護(hù)的一些對策措施。

一、太原西山煤田基本情況

1.煤炭資源

太原西山煤田含煤總面積1 598km2，目前已探明煤炭儲量186.3億t，保有儲量160億t，占山西省煤炭保有儲量的6.4%。西山煤田品質(zhì)優(yōu)良，是我國最大的焦煤生產(chǎn)基地之一。

2.煤炭開采現(xiàn)狀

2007年西山煤田有統(tǒng)配煤礦、地方國有煤礦及其他所有制煤礦275座，原煤產(chǎn)量4035萬t，比1980年增加了兩倍多，比1949年增加了106倍。井田面積總計788.19km2，設(shè)計原煤總產(chǎn)量4466萬t/a，實際總產(chǎn)量4035萬t/a，占全省原煤總產(chǎn)量的9.58%。2010年原煤產(chǎn)量將達(dá)到4 500萬t。按照4 500萬t/a的生產(chǎn)能力和160億t的保有儲量計算，整個西山煤田的服務(wù)年限約266年。

3.礦坑排水現(xiàn)狀

經(jīng)調(diào)查，2007年全省生產(chǎn)煤礦礦坑排水總量約2 775萬m3，折算平均排水系數(shù)為0.7m3/t。

二、煤炭開采對地下水影響分析

1.對地表水的影響

西山煤田處于中低山丘陵地帶，水系發(fā)育。20世紀(jì)六七十年代煤炭大規(guī)模開采前，溝中由于有裂隙滲泉，小溪長流，河清山綠。進(jìn)入80年代之后隨著煤炭的大量開采，采空區(qū)面積不斷擴(kuò)大，采空區(qū)導(dǎo)水裂隙帶和地面沉陷范圍也隨之?dāng)U大，與地表水發(fā)生水力聯(lián)系，地表水滲入地下或礦坑，導(dǎo)致流域內(nèi)地表徑流減少。

另一方面采空塌陷及新增地下貯水空間(采空區(qū))使得地下水與地表水的補(bǔ)徑排特征發(fā)生改變，天然基流減少轉(zhuǎn)化為礦坑水，改變了地下水系統(tǒng)對徑流的調(diào)蓄作用，流域內(nèi)地面徑流的動態(tài)規(guī)律不再只受大氣降水和地下水調(diào)蓄作用控制，它還要受礦坑排水動態(tài)及疏干含水層靜儲量的影響。這也使得水資源的時空分布更加不均衡。

2.對孔隙水的影響

由于采煤導(dǎo)致地面裂縫，上覆現(xiàn)代河谷孔隙水含水層與下伏煤系地層之間無穩(wěn)定連續(xù)的黏土隔水層，造成孔隙水的下漏。西山煤田分布有汾河及其20多條支流，在煤礦采空區(qū)的上游河谷地區(qū)，孔隙水基本全部漏失，部分地段如風(fēng)峪溝周家莊村在地面就能聽到孔隙水下漏進(jìn)入礦井的流水聲。另一種情況是煤礦主副井建在河谷地帶，如古交地區(qū)的馬蘭礦、屯蘭礦和鎮(zhèn)城底礦，在建井時井筒本身就是一眼大水井，大量孔隙水進(jìn)入井筒，導(dǎo)致孔隙水水位大范圍下降，農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的水井全部報廢。

3.對裂隙水的影響

煤礦開采直接影響的地下水是煤系地層裂隙水。由于煤、水資源共存于一個地質(zhì)體中，在天然條件下，各有自身的賦存條件及變化規(guī)律，由于礦坑排水打破了地下水原有的自然平衡，形成以礦井為中心的降落漏斗，地下水自然流場及補(bǔ)徑排條件，使地下水向礦坑匯流，在其影響范圍之內(nèi)，地下水流加快，水位下降，貯存量減少，局部由承壓轉(zhuǎn)為無壓，導(dǎo)致煤系地層以上裂隙水受到明顯的破壞，使原有的含水層變?yōu)橥杆畬樱械乃煽?，小泉小水漏失?/p>

山西省大部分農(nóng)村飲水主要依靠煤系地層之上的二疊系裂隙水，而煤礦開采恰好破壞了該層段的含水層。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，由于礦坑排水引起礦區(qū)水位下降，導(dǎo)致泉水流量下降或斷流，全省共影響井泉2 426個，水利工程433處，水庫40座，輸水管道793 890 m。由于井泉流量減少，水位下降，導(dǎo)致1 678個村莊812 715口人飲用水困難。

4.對巖溶水的影響

西山煤田全部位于晉祠泉域水資源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)。晉祠泉是山西省著名的巖溶大泉，多年平均天然流量分別為1.95 m3/s。20世紀(jì)80年代以來，晉祠泉域受降水減少、地表植被破壞、地下水大量開采、煤礦排水等多種因素影響，泉流量衰減嚴(yán)重，于1994年4月30完全斷流。盡管泉流量衰減的原因很多，但泉域采煤排水無疑是導(dǎo)致泉水流量削減的主要因素之一。從煤礦排水量與晉祠泉流量對比圖（見圖1）可以看出，煤礦排水量與泉流量之間存在明顯的反消長關(guān)系，隨著煤礦排水量的增大，泉流量逐漸減少。

5.對地下水含水系統(tǒng)的破壞

煤礦開采使上部含水層發(fā)生應(yīng)力形變，產(chǎn)生的塌陷、裂縫加強(qiáng)了上下巖層間的水力聯(lián)系，改變了降水與地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系和地下水徑流特征。天然狀態(tài)下煤、水共存于一個地質(zhì)體中，各自有其賦存條件及變化規(guī)律。但在礦山開發(fā)與地質(zhì)勘探布設(shè)的縱橫交錯的勘探孔，施工的豎井、斜井、巷道，不同的采掘面、采掘深度以及采空區(qū)，使得礦區(qū)煤系地層裂隙水、上覆松散巖類孔隙水和下伏碳酸鹽巖巖溶水相互貫通，改變了原有的地下水補(bǔ)、徑、排條件。煤炭開采后，采空區(qū)又發(fā)生地面塌陷、裂縫，破壞了淺部地下水隔水層和儲水構(gòu)造，造成水源枯竭、泉水?dāng)嗔?、土壤沙化?zāi)害，加速了區(qū)域地下水水位下降，減少了地下水儲水空間。根據(jù)李振拴研究成果，山西省煤礦每生產(chǎn)1 t原煤破壞的水資源量為2.54 m3（其中，采煤直接排水量為0.88 m3/t，另一部分是對水資源永久性的破壞，即難以恢復(fù)的水資源量的消耗包括含水層儲存量的減少和補(bǔ)給量的減少等為1.66m3/t）。

6.對地下水水質(zhì)的影響

通過太原西山礦區(qū)采集的巖溶水、裂隙水和孔隙地下水水質(zhì)分析結(jié)果，按照《地下水環(huán)境質(zhì)量》Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，結(jié)果表明：巖溶水超標(biāo)項目主要是總硬度和SO42-，裂隙水超標(biāo)項目主要是總硬度和SO42-，孔隙水超標(biāo)項目主要是總硬度和礦化度。西山礦區(qū)礦坑水主要是含酚、硫化物、懸浮物的酸性水，超標(biāo)項目與地下水基本一致，表明在污染地表水的同時污染了地下水。

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，或隨河溝流動時，入滲地下污染地下水；三是礦山尾礦、矸石在降水淋滲作用下，淋溶水滲入地下，使地下水遭受污染。

三、煤炭開采區(qū)水資源管理保護(hù)對策

山西省從1995年開始對煤炭采掘業(yè)征收水資源補(bǔ)償費，同時開征了礦坑排水水資源費；2008年開始對煤炭采掘業(yè)不僅要開展水資源論證，同時還須進(jìn)行水環(huán)境影響評價等；在保持煤炭生產(chǎn)發(fā)展的前提下，關(guān)停整合了7 000多座小煤礦，使煤炭開采對水資源的破壞狀況得到了很大程度的遏制，也為進(jìn)一步做好煤礦開采區(qū)水資源與水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)管理工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

除此之外，結(jié)合自己多年從事水資源科研工作的實踐，提出以下對策措施。

1.加強(qiáng)立法，依法管理

山西省在煤炭開采對水資源影響的管理方面有較好的法律基礎(chǔ)，除水法、水污染防治法等有關(guān)水法規(guī)外，有全國第一部省級水資源管理條例《山西省水資源管理條例》，以及全國第一部巖溶泉域水資源管理條例《山西省泉域水資源管理條例》，有全國第一部地方性水法規(guī)《太原市水資源管理辦法》，全國第一部巖溶泉域水資源保護(hù)地方性法規(guī)《太原市晉祠泉域水資源管理條例》和《太原市蘭村泉域水資源管理條例》，煤礦開采對水資源的影響有明確具體的法律約束；水行政主管部門與煤礦生產(chǎn)和管理單位有20多年的協(xié)同管理機(jī)制，積累了豐富的經(jīng)驗。在我國北方煤礦開采區(qū)，具有很強(qiáng)的代表性。

同時也清楚地看到，各地區(qū)法律建設(shè)存在不平衡的問題，不同的部門法律尤其是地方性法律法規(guī)之間不同程度的存在不協(xié)調(diào)性，對水資源的科學(xué)管理、有效保護(hù)、厲行節(jié)約、高效利用以及礦區(qū)水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)不利。應(yīng)把執(zhí)法的基準(zhǔn)水平統(tǒng)一到《水法》和《山西省水資源管理條例》的基本要求上來，解決立法發(fā)展不平衡問題，消除法律覆蓋盲區(qū)，消除政出多門的法律基礎(chǔ)。進(jìn)一步加大煤炭開采區(qū)法律法規(guī)和有關(guān)政策的貫徹執(zhí)行力度，強(qiáng)化執(zhí)法隊伍建設(shè)，建立協(xié)同執(zhí)法機(jī)制，提高執(zhí)法水平，消除有法不依，執(zhí)法不嚴(yán)，相關(guān)政策不落實、不到位和行政不作為的現(xiàn)象。

2.對煤炭開采實行分區(qū)管理

根據(jù)各大礦區(qū)水資源和煤炭資源的實際情況，設(shè)立禁采區(qū)、限采區(qū)和一般控制區(qū)。

禁采區(qū)是水資源保護(hù)的重點區(qū)域。主要是指泉域重點保護(hù)區(qū)、城市集中式飲用水水源地一級保護(hù)區(qū)、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)、帶壓開采危險區(qū)等。在禁采區(qū)內(nèi)禁止煤炭開采。

限采區(qū)是指水資源的次級保護(hù)區(qū)域。主要是指巖溶大泉非重點保護(hù)區(qū)、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)、帶壓開采相對危險區(qū)等。在限采區(qū)內(nèi)要控制煤炭開采深度、開采層位和開采規(guī)模等。

一般控制區(qū)，依照相應(yīng)有關(guān)政策和規(guī)章制度進(jìn)行采煤活動。

3.加強(qiáng)煤炭開采區(qū)水資源保護(hù)制度建設(shè)

應(yīng)當(dāng)建立健全煤炭生產(chǎn)水資源準(zhǔn)入制度、礦坑排水許可制度和煤礦開采對水資源的影響補(bǔ)償制度。

通過對煤炭生產(chǎn)建設(shè)項目水資源論證和水資源影響評價，有下列情形之一的不得準(zhǔn)入：①井田位于禁采區(qū)的，②預(yù)測的礦坑排水系數(shù)大于2 m3/t的，③正常地塊突水系數(shù)大于0.15 MPa/m、非正常地塊突水系數(shù)大于0.06MPa/m的，④有其他特殊要求的。

礦坑排水是一種特殊形式的地下水開采行為，因此，將礦坑排水納入取水許可管理范疇進(jìn)行管理，從申請、登記、受理審批、驗收發(fā)證、計量收費，到監(jiān)督管理等，按照取水許可程序予以管理。

實行煤礦開采對水資源影響的補(bǔ)償制度。按照水資源論證、水環(huán)境影響評價、防洪安全影響評價和水土保持方案等評價結(jié)果，綜合評價煤炭開采對水資源影響程度，以區(qū)域確定煤礦開采對水資源補(bǔ)償費的標(biāo)準(zhǔn)額度，由省級政府批準(zhǔn)執(zhí)行，分步實施，逐步到位。水資源影響的補(bǔ)償費可納入生產(chǎn)成本，用于解決煤炭生產(chǎn)企業(yè)不能解決的新水源開發(fā)、水資源與水生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水土流失治理、農(nóng)村飲水等問題。

4.優(yōu)化配置水資源，解決礦區(qū)缺水問題

目前山西省廣大煤炭生產(chǎn)區(qū)仍面臨缺水的困擾，應(yīng)開展并做好礦區(qū)水資源保護(hù)與生態(tài)修復(fù)治理規(guī)劃，加快新水源開發(fā)，大力促進(jìn)礦坑排水的綜合利用，合理配置水資源，以解決礦區(qū)生產(chǎn)發(fā)展、生態(tài)修復(fù)用水，著重解決礦區(qū)職工和采礦影響區(qū)居民生活用水困難問題和改善生活生產(chǎn)即生存條件問題，確保礦區(qū)居民喝上優(yōu)質(zhì)安全的飲用水，促進(jìn)煤炭工業(yè)的良性發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。

[1]曹建峰.專門水文地質(zhì)手冊 [M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

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