邢朕國，黃玉凱，胡進(jìn)奎

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083；2.神華寶日希勒能源有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021025）

神華寶日希勒露天煤礦水文地質(zhì)情況分析

邢朕國1，黃玉凱2，胡進(jìn)奎1

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083；2.神華寶日希勒能源有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021025）

以神華寶日希勒露天煤礦工程地質(zhì)總結(jié)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地介紹了區(qū)域水文地質(zhì)情況和礦區(qū)水文地質(zhì)情況。分析了礦區(qū)排水綜合利用方式和露天開采對地下水的影響，討論了今后生產(chǎn)過程中綜合治理利用地下水的基礎(chǔ)問題和方向，可為露天煤礦編制生態(tài)環(huán)境保護(hù)說明和年度生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供參考。

露天煤礦；地下水利用；帷幕注漿

0 引 言

對露天煤礦的水文地質(zhì)條件分析，從自然地理環(huán)境、地層特征等方面入手，具體包括各地下水含水巖層分布情況和充水水源、充水通道在內(nèi)的井內(nèi)充水等因素。在充水水源中，具體分為大氣降水、地表水和地下水3個(gè)方面著手分析。

神華寶日希勒地處呼倫貝爾大草原腹地，屬于生態(tài)環(huán)境敏感工業(yè)，大型露天煤礦生產(chǎn)對草原區(qū)地下水水文地質(zhì)環(huán)境影響的研究卻少有深入研究[2－4]。將在詳細(xì)分析神華寶日希勒露天煤礦水文地質(zhì)情況基礎(chǔ)上，簡要討論其在生產(chǎn)中的影響和意義，探討礦區(qū)地下水的綜合治理和利用[1－3]。

1 礦區(qū)概述

研究區(qū)南鄰呼倫貝爾市海拉爾河，莫勒格爾河?xùn)|南的楔型地帶，地勢北東高而南西低。井田位于盆地的中部，地層平緩，傾角一般在5°左右。井田內(nèi)無巖漿巖活動(dòng)，礦區(qū)構(gòu)造為簡單類型。礦區(qū)內(nèi)地形西北高，東南低且略有起伏并呈緩波狀，海撥標(biāo)高617～667 m，高差約50 m，當(dāng)?shù)氐叵滤治g基準(zhǔn)面標(biāo)高為601 m。

本區(qū)屬大陸性亞寒帶氣候，春秋兩季風(fēng)較多，風(fēng)力較大，年平均溫度較低。根據(jù)陳巴爾虎旗中心氣象站歷年統(tǒng)計(jì)，年平均氣溫－2.6℃，氣溫－48℃ ～37.7℃。年平均降水量315.0 mm，年平均蒸發(fā)量1 344.8 mm。春季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，風(fēng)力3～5級(jí)。平均結(jié)冰日期172 d，最長結(jié)冰日期183 d。季節(jié)性凍結(jié)深度2.41 m，永久性凍土厚度2～4 m，最大厚度5.7 m。

2 水文地質(zhì)情況

2.1 區(qū)域水文地質(zhì)

海拉爾河及其支流莫勒格爾河，是該區(qū)的2條主要河流。海拉爾河自東向西流經(jīng)本區(qū)，與基巖含水層水力聯(lián)系不明顯，僅在部分溝谷及河流交匯處排泄第四系孔隙水。莫勒格爾河位于寶日希勒礦區(qū)西北部，與單元內(nèi)地下水關(guān)系密切。根據(jù)1985年6月4日的河流斷面水文觀測站資料，河流在排泄地下水，隨著河床標(biāo)高的降低，排泄量逐漸增大，并在河的下游形成湖區(qū)，構(gòu)成單元的西部排泄邊界。

根據(jù)含水層組的空隙類型，可將水文地質(zhì)單元內(nèi)含水層組劃分為3個(gè)含水巖組，分別為裂隙含水層組、裂隙－孔隙含水層組和孔隙含水層組。裂隙含水層組主要分布于單元的北部和東部，該裂隙含水層組富水性較差，單井涌水量小于5 m3/h，水質(zhì)較好，礦化度一般小于1 g/L。裂隙－孔隙含水層組廣泛分布于水文地質(zhì)單元中部的高平原，范圍與煤盆地基本一致。煤層及其頂、底板砂礫巖、砂巖構(gòu)成復(fù)雜的裂隙－孔隙含水層組?？紫逗畬咏M主要分布于莫勒格爾河、海拉爾河的河漫灘、階地及波狀高平原，與裂隙－孔隙含水層的分布范圍基本一致。

單元北部邊界西段仍以莫勒格爾河為界，東段則以地表分水嶺為界。單元東部大東溝一帶由于受斷層影響，形成了明顯的東部弱透水邊界。

本區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源為大氣降水直接補(bǔ)給第四系含水層及煤系地層的露頭部位。大陸性亞寒帶氣候?qū)?dǎo)致降水量的貧乏，限制了接受大氣降水補(bǔ)給的含水層的補(bǔ)給量。地下水在煤系或第四系地層中徑流，排泄于下游地區(qū)。

2.2 礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)內(nèi)的含水層依據(jù)含水介質(zhì)的空隙類型，地下水的補(bǔ)、徑、排條件和含水層富水性可劃分為2大含水巖組：第四系孔隙含水巖組和裂隙－孔隙含水巖組。裂隙－孔隙含水巖組又細(xì)分為5個(gè)含水層，含水巖組特征見表1所示。該區(qū)水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度為中等，礦床水文地質(zhì)勘探類型屬二類二型。

表1 寶日希勒露天礦含水巖組特征一覽表

1～2號(hào)煤層為礦區(qū)主要開采煤層，煤層及其頂、底板的砂巖，砂礫巖構(gòu)成了礦床的主要含水層—Ⅰ號(hào)含水層，接受西部的側(cè)向補(bǔ)給，分布連續(xù)，富水性較強(qiáng)，是礦坑水的主要來源。Ⅱ、Ⅲ號(hào)含水層與與Ⅰ號(hào)含水層巖性結(jié)構(gòu)及特征基本相同，富水性較Ⅰ號(hào)強(qiáng)，分布范圍廣。其他含水層厚度薄，分布不連續(xù)，基本與礦區(qū)充水無關(guān)。

根據(jù)該區(qū)降水分布特征，6—8月為降雨集中期，大氣降水對礦坑涌水較大。礦坑規(guī)模越大，匯水面積越大，影響則越大。本礦田西南部緊鄰采空區(qū)，如果采空區(qū)積水，將通過裂隙直接導(dǎo)通，故在未來礦井建設(shè)和生產(chǎn)中應(yīng)該加強(qiáng)對采空區(qū)積水的監(jiān)測。

2.3 地下水利用及影響

相關(guān)資料顯示莫勒爾格爾河下游控制斷面CODCr、CODMn污染指數(shù)分別超標(biāo)1.05倍和1.67倍，其它各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)均滿足地表水3類水質(zhì)的要求。評價(jià)區(qū)本底原因造成淺層地下水鐵、錳分別超標(biāo)6.5和15.6倍，其它各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)均滿足飲用水水質(zhì)的要求。

對露天礦采場水樣本進(jìn)行分析，水質(zhì)指標(biāo)中有6項(xiàng)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，分別是懸浮物（SS）、化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3～ N）和磷（P）含量，且水質(zhì)呈酸性[5]。

工業(yè)場地預(yù)處理后生產(chǎn)生活污水總排水量約為1 421.98 m3/d，處理后用于綠化灑水，冬季存儲(chǔ)在氧化塘，不外排。露天礦坑內(nèi)排水量為2 826 m3/d。露天礦氧化塘處理后的采場水水質(zhì)良好，完全符合GB 20426—2006煤炭工業(yè)污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[5-6]。

礦井水經(jīng)過濾處理后排放，其水質(zhì)要好于莫勒格爾河各斷面水質(zhì)，各主要污染物濃度均低于地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值；因此礦井水排入后，對莫勒格爾河水質(zhì)有一定程度的改善作用。

根據(jù)遙感影像解譯成果與現(xiàn)場實(shí)際勘查，露天礦邊界外5 km范圍內(nèi)沒有湖泊河流等地表水體、工業(yè)居民取水點(diǎn)等敏感點(diǎn)。疏干半徑影響范圍內(nèi)土地利用類型為草原，煤系地下水的流失對該地區(qū)草原植被影響較小。排土場的剝離土對地下水亦沒有影響。

3 水文地質(zhì)研究方向

3.1 水文功能完整

露天礦內(nèi)I號(hào)含水層地下水以靜儲(chǔ)量為主，因此在排水過程中涌水量隨排水時(shí)間的延長而減小，最后趨于穩(wěn)定，但這也使礦區(qū)周圍的地下水特別是潛水的水文功能受到影響，所以地下水治理和利用應(yīng)以單元內(nèi)正常水文功能為底線[7]。

上述區(qū)域水文地質(zhì)已對區(qū)域水文邊界做了詳細(xì)說明和示意，可見寶日希勒露天礦區(qū)域水文單元較小，影響范圍有限，這對礦區(qū)和區(qū)域內(nèi)的水文功能保護(hù)和開發(fā)提供了極大便利。

3.2 廢水減排技術(shù)

內(nèi)蒙古煤炭資源豐富，預(yù)測儲(chǔ)量占全國儲(chǔ)量的22%以上，但這也為內(nèi)蒙古地廣人稀的廣袤工業(yè)處女地的生態(tài)環(huán)境提出了挑戰(zhàn)。工業(yè)廢水的處理排放、生活污水的處理利用都是資源戰(zhàn)略角度至關(guān)重要的影響因素，寶日希勒露天煤礦的原煤經(jīng)破碎處理后通過封閉式皮帶輸送機(jī)直接運(yùn)往配套發(fā)電廠。這雖然在處理端減少了露天礦水資源的使用，但生產(chǎn)端和加工端依然會(huì)產(chǎn)出大量工業(yè)廢水，威脅著礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

神華集團(tuán)目前已經(jīng)開展了對最為難處理的脫硫廢水和煤化工廢水處理技術(shù)研究，依然存在藥劑消耗大、運(yùn)行成本高、工藝復(fù)雜等問題，但廢水減排甚至零排研究和運(yùn)用已成為必然選擇。

3.3 地下水精準(zhǔn)控制

呼倫貝爾草原煤炭資源豐富，僅對草原區(qū)主體的各旗、市、區(qū)計(jì)算，含煤面積達(dá)2.7萬km2，占該區(qū)域總面積31%。近年來，該區(qū)煤炭勘查開發(fā)力度不斷加大，煤炭開采和轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為地方經(jīng)濟(jì)的支柱。與此同時(shí)，煤炭開采的環(huán)境影響愈益突出，因此而帶來的負(fù)面影響也越來越大[8]。

對礦區(qū)所影響的地下水資源進(jìn)行詳細(xì)查明和分析，可借鑒同處海拉爾的神華大雁扎尼河露天礦帷幕注漿等方式對區(qū)內(nèi)地下水精準(zhǔn)控制，以達(dá)到礦區(qū)內(nèi)治理利用程度不會(huì)對區(qū)域單元內(nèi)的水文環(huán)境造成影響和威脅、環(huán)境負(fù)面作用最小化。

4 結(jié)語

1）系統(tǒng)全面地介紹了神華寶日希勒露天礦區(qū)域水文地質(zhì)情況和礦區(qū)水文地質(zhì)情況，闡述了礦區(qū)地下水的利用和影響，分析討論了礦區(qū)水文地質(zhì)研究方向和重要意義。

2）提出了寶日希勒露天礦水文功能完整、廢水減排技術(shù)和地下水精準(zhǔn)控制3個(gè)主要的地下水研究趨勢，是對礦區(qū)水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)協(xié)同保護(hù)研究的有益嘗試，對大型露天礦綠色、安全、高效開采具有重要意義。

［1］武強(qiáng)，趙蘇啟，李競生，等.煤礦防治水規(guī)定編制背景與要點(diǎn)［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011，36（1）：70-74.

［2］林柞頂.我國地下水開發(fā)利用狀況及其分析［J］.水文，2004，24（1）：18-20.

［3］武強(qiáng)，趙蘇啟，孫文潔，等.中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2013，38（6）：901-905.

［4］孟凡生，王業(yè)耀．煤礦開采環(huán)境影響評價(jià)中地下水問題探析［J］.地下水，2007，29（1）：81-84．

［5］陳玉玖.寶日希勒露天礦采場水氧化塘凈化處理試驗(yàn)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2009（4）：110-113.

［6］李俊英.寶日希勒煤礦煤炭資源開發(fā)的生態(tài)補(bǔ)償實(shí)證研究［J］.經(jīng)濟(jì)論壇，2013（4）：65-69.

［7］康曉旭.露天煤礦生態(tài)景觀恢復(fù)規(guī)劃框架初探-以呼倫貝爾寶日希勒露天煤礦為例［C］//2012國際風(fēng)景園林師聯(lián)合會(huì)（IFLA）亞太區(qū)會(huì)議暨中國風(fēng)景園林學(xué)會(huì)2012年會(huì)論文集（上冊）.上海：中國建筑工業(yè)出版社，2012：286-290.

［8］烏仁其其格，張德平，雷霆，等.呼倫貝爾草原采煤塌陷區(qū)植物群落變化分析-以寶日希勒煤礦區(qū)為例［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2016，30（12）：141-145.

Analysis on hydrogeology condition in Shenhua Baorixile Open-pit Coal Mine

XING Zhenguo1,HUANG Yukai2,HU Jinkui1
(1.College of Geoscience and Surveying Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing),Beijing 100083,China;2.Shenhua Baorixile Energy Co.,Ltd.,Hulunbei'er 021025,China)

Based on the summary of engineering geology of Shenhua Baorixile Open－pit Coal Mine,the article systematically introduces the regional hydrogeological conditions and the mining area hydrogeological conditions,analyzes the comprehensive utilization of drainage and the influence of open－pit mining on groundwater,and discusses the basic problems and direction of comprehensive utilization of groundwater in the future production process,which can provide reference for the preparation of ecological environment protection and the annual production design of the open－pit coal mine.

hydrogeology;open－pit coal mine;usage of ground water;curtain grouting

TD825

B

1671－9816（2017）11－0012－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.11.004

邢朕國，黃玉凱，胡進(jìn)奎.神華寶日希勒露天煤礦水文地質(zhì)情況分析［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（11）：12－14.

2017－06－02

邢朕國（1993—），吉林扶余人，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)榈厍蛱綔y與信息技術(shù)、采礦工程。

【責(zé)任編輯：張 夙】