張珊珊，魏麗瓊，陳 磊，范文科

(1. 青海省地質(zhì)調(diào)查局，青海 西寧 810000； 2. 青海煤炭地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810000)

1 區(qū)域水文地質(zhì)條件

青海省魚卡河是青海省魚卡煤田區(qū)內(nèi)惟一的長年性河流，屬于柴達(dá)木盆地內(nèi)陸水系。魚卡河發(fā)源于達(dá)肯大坂北坡和土爾根大坂南坡，河水中上游主要靠來自山區(qū)的降水和冰雪融水補(bǔ)給，下游則是由魚卡河洪積扇前緣泉水匯集而成的泉集河。河水無色、無味，礦化度為0.29 g/L，pH值為7.5，水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Mg·Ca。

區(qū)內(nèi)有兩條季節(jié)性河流分別為嗷嘮河和羊水河，兩者都是由山前洪積扇平原泉水匯集而成的泉集河，主要接受山區(qū)降水和冰雪融水的補(bǔ)給，河水流量變化不大。其中嗷嘮河流量較大，6月份可達(dá)0.324 m3/s。羊水河流量為0.032 m3/s，自發(fā)源地流經(jīng)8～9 km便滲入地下，而后多次又以泉水的形式匯集地表并滲入地下。流域內(nèi)大部分為沼澤鹽堿地，河水味咸，pH值為8.24，礦化度4.31～4.90 g/L，水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na·Mg。

區(qū)內(nèi)地表主要由沖洪積砂礫石、古近系礫巖和侏羅系碎屑巖組成。區(qū)內(nèi)降雨量小，蒸發(fā)量大。侵蝕基準(zhǔn)面以上無地表徑流，全靠微弱的降水補(bǔ)給，主要集中在5～8月份。淺層地下水多以泉和蒸發(fā)的形式排泄，水量微小[1]。侵蝕基準(zhǔn)面侏羅系層間承壓水，具有完整的補(bǔ)給、徑流和排泄系統(tǒng)，但盆地的封閉性較好，屬地下水極貧乏區(qū)，故補(bǔ)給、徑流、排泄條件不佳，只有在斷層破碎帶含水層露頭區(qū)有微弱的大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)的形式排泄。區(qū)域含水層較致密，地下水在水頭壓力下從北東向南西方向緩慢徑流，區(qū)內(nèi)中西部羊水河河道附近地表水與地下水聯(lián)系較為密切[2]。

2 充水因素分析

2.1 主要可采煤層頂?shù)装搴畬映渌?/h3>

區(qū)內(nèi)的主要和直接充水因素是層間承壓水，根據(jù)水文孔編錄及抽水試驗(yàn)表明，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含水巖組單位涌水量較小，但該區(qū)域隔水性微弱，一旦地下某處地下水富集，局部地段容易出現(xiàn)礦井突水現(xiàn)象。季節(jié)性河流羊水河在流經(jīng)區(qū)內(nèi)中部時與地下水水聯(lián)系較為密切，河水通過直接接觸的含水層露頭及斷裂構(gòu)造帶補(bǔ)給含水層，對礦井開采危害較大。

2.2 斷層構(gòu)造充水

區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，地表調(diào)查斷層破碎帶多被泥質(zhì)，粉砂質(zhì)充填，根據(jù)以往資料及調(diào)查研究，推測區(qū)內(nèi)南部逆斷層、區(qū)內(nèi)中部逆斷層、區(qū)北部逆斷層為相對阻水?dāng)嗔?。位于區(qū)內(nèi)北部正斷層為導(dǎo)水構(gòu)造，但對煤層的開采影響不大。

2.3 其他因素充水

充水同時還受到大氣降水的影響。多年平均降水量為81.84 mm，多集中在5～9月份，年平均蒸發(fā)量為2 154.64 mm，匯水面積小，但是降水較為集中，匯水時間較短，一般情況下對礦井充水影響不大，遇罕見暴雨可能對區(qū)內(nèi)有較大影響。區(qū)內(nèi)已施工完畢的鉆孔，若封閉性不良，可能導(dǎo)致鉆孔具有導(dǎo)水能力，與煤層的頂?shù)装搴畬舆B通，造成礦井充水。

3 礦井涌水量預(yù)算

區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件為裂隙充水類簡單型，充水能力主要取決于裂隙及孔隙的發(fā)育程度、含水層厚度和構(gòu)造發(fā)育程度。據(jù)水文孔抽水試驗(yàn)資料確定，區(qū)內(nèi)含水層單位涌水量較小，巖層的滲透性很差。故選用穩(wěn)定流“大井法”及單位涌水量比擬法來預(yù)算水平的礦井正常涌水量。

3.1 大井法預(yù)算礦坑涌水量

大井法預(yù)測模型見圖1。

圖1 大井法預(yù)測模型

邊界條件：區(qū)內(nèi)距隔水邊界距離較大，本次預(yù)算礦井涌水量無隔水邊界[3-4]。

利用區(qū)內(nèi)鉆孔抽水實(shí)驗(yàn)資料計(jì)算礦井涌水量。因?yàn)殂@孔中水均為承壓水，開采后會由承壓轉(zhuǎn)為無壓，故選用公式：

式中 K——滲透系數(shù)，m/d。選用東部勘探區(qū)ZK3-4鉆孔抽水試驗(yàn)資料滲透系數(shù)平均值，K為0.006 4。

M——含水層厚度，m。采用鉆孔的含水層厚度。

H——含水層水柱高度，m。

h——動水位至底板隔水層水柱高度,m。本次計(jì)算時采用水位降至煤層底板，h為0。

各選用參數(shù)見表1，以2 200 m計(jì)算水平，不考慮邊界條件，大井法計(jì)算礦坑總涌水量Q為6 325 m3/d。

表1 大井法預(yù)算涌水量參數(shù)

3.2 單位涌水量比擬法預(yù)算礦坑涌水量

2 200 m水平礦井涌水量預(yù)算：

Q=F×S×q0=5.6×957.77×2.17=11 638.82 m3/d

綜合上述計(jì)算，所采用的大井法計(jì)算出的礦井涌水量與單位涌水量比擬法計(jì)算出的礦井涌水量相比偏大，大井法所采用的數(shù)據(jù)為本次工作抽水試驗(yàn)與以往資料計(jì)算所得，所采用的含水層厚度為該鉆孔含水層厚度，認(rèn)為大井法計(jì)算所得數(shù)據(jù)較為接近實(shí)際，單位涌水量比擬法計(jì)算值起到驗(yàn)證作用[5-6]。由于該區(qū)煤層埋藏較深，含水層厚度大。根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算，2 200 m水平礦坑涌水量為6 325 m3/d。

4 地下水對建筑的影響

根據(jù)水文鉆孔水質(zhì)分析資料(見表2)，按照《水對混凝土侵蝕性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，把水對地下建筑物的侵蝕性指標(biāo)作出初步評價。

表2 地下水化學(xué)成分統(tǒng)計(jì) mg/L

根據(jù)《GB500212001巖土工程勘察規(guī)范》，魚卡羊水河礦區(qū)水， pH值在7.23～8.06,(Cl-+SO42-)離子濃度1 125.00～1 550.10 mg/L,地下水對鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性；游離CO2含量8.12 mg/L,地下水對混凝土具有弱腐蝕性；長期浸泡水中，Cl-含量小于5 000 mg/ L，因此地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

5 采礦對環(huán)境的影響

5.1 礦山“三廢”及粉塵污染

隨著礦山的開發(fā)，區(qū)內(nèi)排放大量的廢水、廢氣、廢礦渣和粉塵。廢水主要來自礦井建設(shè)和采礦生產(chǎn)過程中的礦坑排水及選礦過程中加入有機(jī)和無機(jī)藥劑而形成的尾礦水，露天礦、尾礦、排礦堆及矸石堆受雨水淋濾、滲透溶解礦物中可溶成分的廢水，區(qū)內(nèi)其他工業(yè)和醫(yī)療、生活廢水等。這些受污染的廢水，排放后又直接或間接地污染了地表水、地下水和周圍土地，有害成分經(jīng)揮發(fā)也污染空氣。廢氣主要來自采礦過程中通風(fēng)排出的氣體以及尾礦、煤矸石堆發(fā)生自燃后產(chǎn)生的有毒有害氣體，污染空氣，影響居民的身體健康。

5.2 采礦造成的災(zāi)害

區(qū)內(nèi)在地貌上屬于柴達(dá)木盆地北緣低山丘陵區(qū)，地表以戈壁灘及第四系表土、砂礫層為主。地形東高西低，北、西南為低山丘陵，中部地形較為平坦，地表地層大部為第四系掩蓋，其他為古近系路樂河組和少量上侏羅統(tǒng)紅水溝組。區(qū)內(nèi)中部、中南部，地勢比較平坦，北東高，南西低。表層為第四系砂礫石層，厚度2.00～50.00 m。區(qū)內(nèi)再天然狀態(tài)下不易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，但今后礦山開采破壞現(xiàn)有地質(zhì)環(huán)境，有可能會產(chǎn)生地面沉降、塌陷(沉陷)及地面裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。礦山地質(zhì)和水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，采礦時對地下水必須進(jìn)行疏干排水，甚至要深降強(qiáng)排，礦區(qū)長期的疏于排水可引起水資源枯竭、巖溶地面塌陷、地表沉降、水質(zhì)惡化等一系列的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題，給礦山生產(chǎn)帶來災(zāi)害。

5.3 占用和破壞土地

采礦工業(yè)占用和破壞土地，包括采礦活動所占用的土地(如廠房、工業(yè)廣場、矸石堆)；為采礦服務(wù)的交通(公里、鐵路等)設(shè)施，采礦生產(chǎn)過程中堆放的大量固體廢棄物所占用的土地，以及因礦山開采而產(chǎn)生地面裂縫、變形及地表大面積的塌陷等所占用的土地。

6 結(jié) 語

綜上所述，區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量良好，水文地質(zhì)條件簡單，工程地質(zhì)條件中等，環(huán)境地質(zhì)中等。采礦可能發(fā)生一些災(zāi)害，但只要礦山設(shè)計(jì)合理，有預(yù)防措施，總體上對環(huán)境破壞不大。區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)重大的污染源，沒有發(fā)現(xiàn)地?zé)岙惓?，地表水、地下水水質(zhì)一般，煤層及矸石尾礦中有害元素含量較小，對地表環(huán)境影響甚微，矸石化學(xué)成分基本穩(wěn)定，礦體開采不會引發(fā)大的環(huán)境問題。開采時應(yīng)當(dāng)合理規(guī)劃，廢物利用，減少污染物，同時注意改善生態(tài)環(huán)境，促使生態(tài)環(huán)境向有利方向發(fā)展。