齊苑儒　趙元卜（1.陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001；2.陜西省城鄉(xiāng)供水管理辦公室陜西西安710004）

淺談彬縣紅巖河水庫運(yùn)行與煤炭資源開采之間的環(huán)境影響

齊苑儒趙元卜
（1.陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001；2.陜西省城鄉(xiāng)供水管理辦公室陜西西安710004）

水庫下采煤既要保護(hù)水庫的安全，同時(shí)還要確保煤礦的生產(chǎn)安全。本文以咸陽市彬縣紅巖河水庫工程為研究對(duì)象，分析了水庫蓄水后庫區(qū)壓覆的部分煤炭資源在開采過程中與水庫運(yùn)行相互之間的環(huán)境影響，然后提出了相應(yīng)的預(yù)防保護(hù)措施，以保障水庫安全運(yùn)行和煤礦生產(chǎn)安全。

水庫；煤炭資源開采；環(huán)境影響

1　水庫概況

咸陽市彬縣紅巖河水庫工程位于涇河左岸一級(jí)支流紅巖河上，壩址位于紅巖河入涇河口上游1km處的高渠村，距離彬縣縣城7.0km。工程建設(shè)任務(wù)是為城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水，兼有攔沙功能，主要建筑物包括均質(zhì)土壩、右岸導(dǎo)流泄洪洞、左岸泄洪洞、輸水洞。水庫總庫容8550萬m3，正常蓄水位903.00m，壩頂長384.82m，壩頂寬10m，水庫為Ⅲ等中型工程。運(yùn)行期水庫水面面積為347.8hm2。

工程處于鄂爾多斯向斜南緣，庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖層基本呈水平狀，屬構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。地表由大面積黃土覆蓋，溝谷中出露白堊系地層。區(qū)域地層由老到新為：三疊系上統(tǒng)胡家村組（T3h）；侏羅系下統(tǒng)富縣組（J1f），中統(tǒng)延安組（J2y）、直羅組（J2z）、安定組（J2a）；白堊系下統(tǒng)宜君組（K1y）、洛河組（K1l）、華池組（K1h）；新近系（N）及第四系（Q）。

2　庫區(qū)煤炭資源概況

2.1煤炭資源概況

紅巖河水庫工程位于彬長礦區(qū)中部，工程樞紐區(qū)及淹沒范圍內(nèi)壓覆有小莊、文家坡和火石咀等3個(gè)煤礦的煤炭資源，水庫淹沒區(qū)及保護(hù)區(qū)邊界與煤礦劃定的井田邊界有所重疊，水庫壓覆的煤炭資源量占3個(gè)煤礦資源總儲(chǔ)量的6.22%。目前火石咀煤礦擁有采礦權(quán)已投入生產(chǎn)，小莊、文家坡煤礦僅有探礦權(quán)，正在進(jìn)行井田開采的前期準(zhǔn)備工作。水庫與煤礦相對(duì)位置關(guān)系見圖1。

小莊、文家坡和火石咀煤礦開采方式均為地下開采，開采標(biāo)高為310m～760m。煤礦含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組，煤層編號(hào)分別為1、2、3、4號(hào)，其中4號(hào)煤層為主要可采煤層，壓覆區(qū)范圍內(nèi)厚度為3.05m～15.15m，埋深368m～541m，底板標(biāo)高370m～540m，其余煤層為次要可采或局部可采煤層，見表1［1］。

2.2煤炭資源開采現(xiàn)狀

目前已開采的火石咀煤礦位于水庫庫區(qū)東南方向，該煤礦東西向條帶狀分布的A、B工作面在庫區(qū)局部進(jìn)入《關(guān)于最終確定紅巖河水庫工程壓覆禁采礦產(chǎn)資源及保護(hù)范圍的通知》（彬政發(fā)［2014］38號(hào)）劃定的水庫保安煤柱禁采邊界線內(nèi)，見圖2。其中：A工作面局部進(jìn)入禁采范圍內(nèi)，長度約為231m，面積占禁采范圍的0.53%；開采面未進(jìn)入保護(hù)帶范圍，距離保護(hù)帶約為47m。B工作面局部進(jìn)入禁采區(qū)范圍內(nèi)，長度為468m，面積占水庫禁采區(qū)的0.47%，部分開采面進(jìn)入保護(hù)帶范圍內(nèi)，長度約為166m。

圖1　水庫與煤礦位置關(guān)系示意圖

圖2　火石咀煤礦工作面與水庫位置關(guān)系示意圖

表1　水庫壓覆的煤層編號(hào)表

3　水庫運(yùn)行與煤炭資源開采相互之間的環(huán)境影響預(yù)測(cè)

3.1煤炭資源開采對(duì)水庫運(yùn)行的影響

煤炭資源開采引起的導(dǎo)水裂縫帶如果穿透隔水層則可能成為庫水的滲漏通道，本次對(duì)煤層開采產(chǎn)生導(dǎo)水裂縫帶高度的預(yù)測(cè)采用文家坡礦井建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書中推薦的方法，即冒落帶高度采用公式3-1計(jì)算，最大采裂比取值為13.3［2-3］。

式中：M——累計(jì)厚度（m）；

Hc——冒落帶高度（m）。

通過預(yù)測(cè)，文家坡煤礦開采后產(chǎn)生的導(dǎo)水裂縫帶高度為10.64m～184.87m，煤礦開采后形成的導(dǎo)水裂縫帶高度不會(huì)貫通煤層頂板安定組隔水層。同樣，采用上述方法預(yù)測(cè)小莊煤礦和火石咀煤礦形成的導(dǎo)水裂縫帶高度分別為14.4m～188.55m、12.77m～167.8m。經(jīng)分析小莊及火石咀煤礦開采后形成的導(dǎo)水裂縫帶高度也不會(huì)貫通煤層頂板安定組隔水層，受侏羅系中統(tǒng)延安組上部相對(duì)隔水層的有效保護(hù)，采煤對(duì)第四系黃土潛水含水層和洛河組含水層、侏羅系中統(tǒng)直羅組砂巖裂縫潛水含水層影響很小。

火石咀煤礦東西向條帶狀分布的A、B工作面在庫區(qū)局部進(jìn)入了水庫禁采區(qū)內(nèi)，根據(jù)火石咀煤礦水文地質(zhì)條件分析，侏羅系中統(tǒng)安定組相對(duì)隔水層在該區(qū)全區(qū)分布，厚度為41.60m～104.27m，平均厚度78.29m，起到上下含水層的隔斷作用，為上下含水層的相對(duì)隔水層，而目前火石咀煤礦開采影響涉及到侏羅系中統(tǒng)安定組隔水層僅3.71m，并未能將隔水層穿透。因此，煤層開采對(duì)紅巖河水庫水資源影響較小。

3.2水庫蓄水對(duì)煤礦的影響

據(jù)調(diào)查，水庫庫區(qū)左岸山坡局部存在地表裂縫，水庫蓄水前必須進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)查和處理，防止可能引起的局部滲漏。此外庫區(qū)還分布有煤礦前期探礦過程中遺留的鉆孔，其中小莊煤礦為1個(gè)、文家坡煤礦為10個(gè)，鉆孔必須實(shí)施有效封閉，否則也會(huì)影響水庫運(yùn)行安全和煤礦生產(chǎn)安全。

4　環(huán)境影響預(yù)防保護(hù)措施

4.1劃定禁采范圍

為避免小莊、文家坡、火石咀煤礦開采引起庫底及庫周巖層發(fā)生變形、地表塌陷、岸坡失穩(wěn)，造成水庫滲漏和影響煤礦生產(chǎn)安全，必須嚴(yán)格落實(shí)彬政發(fā)［2014］38號(hào)文件在庫區(qū)劃定禁采范圍的措施，以保障水庫運(yùn)行安全和煤礦生產(chǎn)安全。具體內(nèi)容如下：

（1）禁采范圍

紅巖河水庫樞紐區(qū)保護(hù)等級(jí)為Ⅰ級(jí)，維護(hù)帶寬度為20m，第四系移動(dòng)角取45°，巖層移動(dòng)角在樞紐工程處取60°、庫區(qū)取65°，劃定樞紐工程保護(hù)寬度400m，庫區(qū)保護(hù)寬度260m～300m，在上述劃定的范圍內(nèi)嚴(yán)禁開采。

（2）保護(hù)范圍及規(guī)定

水庫正常蓄水位903.0m抬高4.6m為校核洪水位，考慮風(fēng)浪爬高及泥沙淤積情況，在后期泥沙淤積影響高程911.5m以下禁止新建、擴(kuò)建、改建項(xiàng)目，已批準(zhǔn)尚未開工的項(xiàng)目不得建設(shè)，在建項(xiàng)目停建。

（3）保護(hù)要求

①小莊、文家坡、火石咀煤礦不得在禁采范圍內(nèi)開采，嚴(yán)禁越界開采。②地方各有關(guān)部門（單位）要按照禁采范圍、保護(hù)范圍及其規(guī)定，切實(shí)履行各自職責(zé)。按照各自工作職責(zé)，加大監(jiān)督力度，對(duì)在水庫禁采區(qū)及保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)施違規(guī)、違法行為的，要從嚴(yán)從快予以查處。

4.2優(yōu)化調(diào)整煤礦開采方案

為了避免煤礦煤炭資源開采對(duì)水庫水體安全的影響，小莊、文家坡、火石咀煤礦3個(gè)煤礦必須根據(jù)保安煤柱禁采范圍，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整各煤礦開采設(shè)計(jì)方案以及利用布局，首采區(qū)布置應(yīng)遠(yuǎn)離水庫蓄水區(qū)，靠近水庫蓄水區(qū)的盤區(qū)要限制井下采煤高度，對(duì)于煤層厚度不大于4.0m的區(qū)域只采不放。

煤礦開采設(shè)計(jì)方案要充分考慮井下含水層與水庫水體之間的補(bǔ)給關(guān)系和水力聯(lián)通關(guān)系，預(yù)防不當(dāng)開采造成水庫水體漏失和含水層水質(zhì)遭受污染的風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)區(qū)域內(nèi)地下水和水庫水質(zhì)。根據(jù)勘探過程中獲取的煤層厚度、煤層埋藏深度、煤層傾角、含水層性質(zhì)等參數(shù)調(diào)整更合理可行的方案。

4.3加強(qiáng)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

煤礦開采期間必須加強(qiáng)開采煤層覆巖破壞高度及范圍的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)采煤可能影響紅巖河水庫蓄水區(qū)時(shí)，即采取“限高開采”甚至“禁采”，確保采煤不會(huì)對(duì)紅巖河水庫產(chǎn)生影響，同時(shí)也保證了礦井的生產(chǎn)安全。

水庫建設(shè)單位協(xié)調(diào)煤礦所屬單位，建立采煤影響區(qū)地下水位觀測(cè)站，對(duì)本區(qū)地下水關(guān)心層進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)，邊開采邊觀測(cè)地下水水位、水量變化，統(tǒng)計(jì)礦井涌水量及其隨煤炭資源開采的變化規(guī)律，并組織長期觀測(cè)研究，一旦發(fā)現(xiàn)水位、水量變化異常應(yīng)立即停止開采，查找原因并采取有效的保水采煤措施。并對(duì)紅巖河水庫和煤層頂板砂巖水等進(jìn)行水質(zhì)分析并留底，如礦井開采中出現(xiàn)了大的淋水時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行化驗(yàn)以判斷出水水源。

4.4安全保障措施

為保障水庫運(yùn)行安全和煤礦生產(chǎn)安全，水庫工程在開展初步設(shè)計(jì)工作之前，必須進(jìn)行全庫區(qū)周邊煤礦開采對(duì)紅巖河水庫工程穩(wěn)定性及滲漏性的專項(xiàng)調(diào)查工作，進(jìn)一步查明不良工程地質(zhì)問題，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果中存在的問題，在水庫初步設(shè)計(jì)過程中對(duì)不良工程地質(zhì)問題及時(shí)采取切實(shí)可行的治理措施和相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，尤其要對(duì)火石咀煤礦A和B工作面采取處理措施，確保水庫蓄水后不發(fā)生庫水滲漏及引發(fā)的安全事故，保證水庫運(yùn)行安全和煤礦生產(chǎn)安全，該項(xiàng)措施作為水庫蓄水運(yùn)行的前置條件。

5　要求

（1）水庫建設(shè)單位和煤礦所屬單位必須落實(shí)關(guān)于水庫劃定禁采范圍的各項(xiàng)規(guī)定及要求，保證紅巖河水庫運(yùn)行安全和煤礦自身生產(chǎn)安全。

（2）地方各級(jí)環(huán)境保護(hù)行政管理部門應(yīng)協(xié)助和配合相關(guān)部門加強(qiáng)各項(xiàng)要求的落實(shí)，并在紅巖河水庫建成蓄水前督促和配合相關(guān)部門開展各項(xiàng)要求落實(shí)情況的檢查工作。

（3）水庫運(yùn)行期要按照規(guī)范設(shè)置和煤礦開采相結(jié)合的地面沉陷和地下水觀測(cè)點(diǎn)，并和周邊煤礦的觀測(cè)聯(lián)動(dòng)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享，及時(shí)掌握水庫運(yùn)行對(duì)煤礦安全開采及煤礦開采對(duì)水庫安全運(yùn)行的影響情況。

（4）火石咀煤礦A和B工作面位于水庫禁采范圍的區(qū)域必須采取措施進(jìn)行治理，達(dá)不到蓄水安全要求前，水庫不得蓄水運(yùn)行。陜西水利

［1］南武校等.陜西省彬縣紅巖河水庫工程壓覆礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告［R］.西安:陜西省煤田地質(zhì)局186隊(duì)，2013.

［2］蔣德林.陜西彬長礦業(yè)集團(tuán)有限公司文家坡礦井建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書［R］.西安:中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，2014.

［3］國家煤炭局.建筑物、水體、鐵路是主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2000.

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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