任興隆

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng)550002）

1 姜家堰煤礦與枧槽溝水庫(kù)之間的關(guān)系

枧槽溝水庫(kù)工程規(guī)模為小（1）型，水庫(kù)總庫(kù)容138萬(wàn)m3，水庫(kù)壩址以上集水面積為10.9 km2（由老廠洼地集水面積3.18 km2和地表明流面積7.72 km2組成），壩址處多年平均年來(lái)水量523萬(wàn)m3，水庫(kù)大壩為混凝土拱壩，最大壩高54 m。水庫(kù)功能以縣城供水為主，兼有農(nóng)業(yè)灌溉的水利工程。

姜家堰煤礦由原息烽縣永靖鎮(zhèn)姜家堰煤礦、息烽縣永靖鎮(zhèn)山王煤礦資源置換整合而成，整合后礦井生產(chǎn)能力為45萬(wàn)t/a，礦區(qū)面積為3.8450 km2，準(zhǔn)采標(biāo)高為+1400 m～+600 m，估算資源量1840萬(wàn)t（可采煤層為K4層，傾角53°）。

枧槽溝水庫(kù)與姜家堰煤礦之間的最短距離為2460 m，煤礦規(guī)劃最低開(kāi)采高程600 m較枧槽溝水庫(kù)的正常高蓄水位低466 m。煤礦的規(guī)劃擬采礦界與枧槽溝水庫(kù)的集水面積重合部分面積為0.4720 km2。見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 煤礦與水庫(kù)關(guān)系示意圖

圖2 地表變形、疏排水對(duì)水庫(kù)集水面積影響示意圖

2 采空區(qū)地表移動(dòng)變形影響范圍預(yù)測(cè)

工作區(qū)內(nèi)主要含煤地層為一套海陸交互相沉積，由灰色、深灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、煤層及灰?guī)r組成，上覆夜郎組T1y1、T1y3砂泥巖弱含水相對(duì)隔水層及P3C、T1y2中等富水巖溶含水層。走向移動(dòng)角δ=65°，上山移動(dòng)角γ=65°，下山移動(dòng)角β=δ－0.3α=65-0.3×53≈49°（α為煤層傾角，取53°）。

按照已確定的開(kāi)采移動(dòng)角參數(shù)預(yù)測(cè)的煤礦開(kāi)采完后的地表移動(dòng)影響范圍，從采空區(qū)影響范圍圖看，原有姜家堰煤礦采空后（按煤礦規(guī)劃的+1500 m全部采空），地表變形影響面積約1.13 km2，推測(cè)移動(dòng)盆地與枧槽溝水庫(kù)集水面積重疊部分為0.54 km2；整合后的姜家堰煤礦采空后（按煤礦規(guī)劃的+600 m全部采空），地表變形影響面積約6.73 km2，比礦區(qū)面積3.8450 km2大2.9 km2左右，對(duì)水庫(kù)匯水區(qū)域的影響面積為1.32 km2。

3 礦井疏干排水影響范圍預(yù)測(cè)

根據(jù)《水利水電工程水文地質(zhì)地質(zhì)勘察規(guī)范》（SL373-2007）中規(guī)定，經(jīng)計(jì)算最大影響半徑r0=1327 m，地表影響面積約12.97 km2，比礦區(qū)面積3.8450 km2大9.1 km2左右，比推測(cè)地表移動(dòng)盆地面積6.73 km2大6.24 km2左右，疏排水對(duì)枧槽溝水庫(kù)匯水區(qū)域的影響面積為2.54 km2。

4 姜家堰煤礦對(duì)枧槽溝水庫(kù)的影響分析

4.1 對(duì)水庫(kù)安全的影響分析

姜家堰煤礦礦界距離枧槽溝水庫(kù)的大壩最近距離為3360 m、與庫(kù)岸邊坡最近的距離為2460 m，推測(cè)移動(dòng)盆地范圍邊界距離枧槽溝水庫(kù)的大壩最近距離為2600 m、與庫(kù)岸邊坡最近的距離為1730 m，水庫(kù)區(qū)主要分布為中硬巖、大壩為剛性壩，因此姜家堰煤礦的開(kāi)采不會(huì)對(duì)枧槽溝水庫(kù)的安全構(gòu)成威脅。

4.2 對(duì)水庫(kù)庫(kù)盆蓄水的影響分析

枧槽溝水庫(kù)庫(kù)區(qū)地貌為碳酸鹽溶蝕、侵蝕形成的中山峰叢溝谷地貌區(qū)，河谷總體以“V”型橫向谷～斜向谷為主，壩前抬高水頭為42 m。庫(kù)壩除壩址獅子山組（T2sh1）灰?guī)r外，庫(kù)區(qū)大部分出露松子坎組（T2s）白云巖、泥質(zhì)白云巖、灰?guī)r夾鈣質(zhì)泥頁(yè)巖，巖溶弱發(fā)育。

水庫(kù)正常高蓄水位與煤礦最低開(kāi)采之間面的高差為-466 m、距離為2460 m、比降為18.9%，但在枧槽溝水庫(kù)與姜家堰煤礦之間分布為T(mén)1y1（沙堡灣）、T1y3（九級(jí)灘）的粘土巖、頁(yè)巖夾泥質(zhì)灰?guī)r的相對(duì)隔水層，且?guī)靺^(qū)與推測(cè)移動(dòng)盆地之間最近的距離為1730 m。

因此，在目前枧槽溝水庫(kù)不存在向左岸（姜家堰煤礦方向）的滲漏的情況下，姜家堰的煤礦開(kāi)采亦不會(huì)造成枧槽溝水庫(kù)向左岸的滲漏。

圖3 姜家堰煤礦開(kāi)采對(duì)枧槽溝水庫(kù)的蓄水影響分析剖面

4.3 地表移動(dòng)盆地對(duì)水庫(kù)的影響分析

依據(jù)規(guī)劃整合的姜家堰煤礦礦界，水庫(kù)集水面積與礦區(qū)重疊0.472 km2；按移動(dòng)角推算地表移動(dòng)盆地，地下采礦對(duì)枧槽溝水庫(kù)匯水區(qū)域的影響面積為1.32 km2。但鑒于原姜家堰煤礦立項(xiàng)建設(shè)在前、枧槽溝水庫(kù)立項(xiàng)建設(shè)在后，因此影響面積考慮扣除原姜家堰煤礦礦界推測(cè)移動(dòng)盆地與枧槽溝水庫(kù)的集水面積重合部分面積為0.54 km2，實(shí)際影響面積為0.78 km2、相當(dāng)于枧槽溝水庫(kù)集水面積的7.2%。

煤層開(kāi)采后，地下將形成采空區(qū)、地表將產(chǎn)生移動(dòng)盆地（地表將產(chǎn)生地面裂縫、地面塌陷等），地表水存在沿地裂縫與下伏含水巖體、導(dǎo)水裂隙帶溝通滲漏的可能性，即地表水的入滲將加大。根據(jù)煤礦與水庫(kù)之間的建設(shè)關(guān)系，煤礦立項(xiàng)建設(shè)在前、枧槽溝水庫(kù)立項(xiàng)建設(shè)在后，因此影響面積考慮扣除原姜家堰煤礦礦界與枧槽溝水庫(kù)的集水面積重合部分后影響面積為0.76 km2，按大氣降水入滲系數(shù)匡算，本區(qū)入滲系數(shù)取0.35（兼顧局部地表裂縫入滲取值），則：Q＝地表移動(dòng)影響面積×單位面積產(chǎn)水量×入滲系數(shù)≈13萬(wàn)m3。

計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，可能導(dǎo)致枧槽溝水庫(kù)水總量減少13萬(wàn)m3，約占水庫(kù)多年平均年來(lái)水量的2.5%左右。

4.4 隧道疏排水影響分析

采用大井法原則，結(jié)合本礦的特征，地下采礦、礦井疏干排水對(duì)枧槽溝水庫(kù)匯水區(qū)域的影響面積為2.54 km2，扣除原姜家堰煤礦的移動(dòng)盆地范圍0.54 km2，實(shí)際影響面積為2.0 km2，相當(dāng)于枧槽溝水庫(kù)集水面積的18.3%。

按大氣降水入滲系數(shù)匡算，地表移動(dòng)盆地區(qū)入滲系數(shù)取0.35（兼顧局部地表裂縫入滲取值）、地表移動(dòng)外圍至大井半徑影響范圍之間入滲系數(shù)取0.10，則：Q＝地表移動(dòng)影響面積×單位面積產(chǎn)水量×入滲系數(shù)+（大井影響間面積-地表移動(dòng)影響面積）×單位面積產(chǎn)水量×入滲系數(shù)≈19萬(wàn)m3。

計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，可能導(dǎo)致枧槽溝水庫(kù)年產(chǎn)水總量減少19萬(wàn)m3，占水庫(kù)多年平均流量的3.6%左右。

4.5 影響綜合評(píng)價(jià)

考慮原姜家堰煤礦與枧槽溝水庫(kù)之間的建設(shè)關(guān)系（原姜家堰煤礦取得國(guó)土廳的批復(fù)在前、枧槽溝水庫(kù)的批復(fù)建設(shè)在后），在分析計(jì)算兼并重組后的姜家堰煤礦開(kāi)采對(duì)枧槽溝水庫(kù)的影響時(shí)，需扣除原姜家堰煤礦產(chǎn)生的相應(yīng)的影響后。

按移動(dòng)角推算，地下采礦對(duì)枧槽溝水庫(kù)匯水區(qū)域的影響面積為1.32 km2，扣除后的實(shí)際影響面積為0.78 km2，相當(dāng)于枧槽溝水庫(kù)集雨面積的7.2%。

礦井疏干排水對(duì)枧槽溝水庫(kù)匯水區(qū)域的影響面積為2.54 km2，扣除后的實(shí)際影響面積為2.0 km2，相當(dāng)于枧槽溝水庫(kù)集水面積的18.3%。

按移動(dòng)盆地推算，姜家堰煤礦開(kāi)采可能導(dǎo)致枧槽溝水庫(kù)年產(chǎn)水總量減少22萬(wàn)m3，扣除后的影響水量為13萬(wàn)m3，占水庫(kù)多年平均年來(lái)水量的2.5%左右。

根據(jù)大井法計(jì)算，姜家堰煤礦礦井疏干排水可能導(dǎo)致枧槽溝水庫(kù)年產(chǎn)水總量減少28萬(wàn)m3，扣除后的影響水量為19萬(wàn)m3，占水庫(kù)多年平均流量的3.6%。

綜上所述，姜家堰煤礦開(kāi)采可能導(dǎo)致枧槽溝水庫(kù)的年產(chǎn)水總量減少13萬(wàn)m3～19萬(wàn)m3，占水庫(kù)年平均年來(lái)水量的2.5%～3.6%。

5 處理建議

5.1 設(shè)置保護(hù)性開(kāi)采區(qū)

枧槽溝水庫(kù)為息烽縣的重要人、畜飲用水源，按照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，水體采動(dòng)等級(jí)屬Ⅰ類(lèi)，允許采動(dòng)程度為不允許導(dǎo)水裂隙波及到水體（主要含水層），要求留設(shè)的煤巖柱類(lèi)型為頂板防水安全煤巖柱，受保護(hù)范圍主要為T(mén)1y2含水層。按Ⅰ類(lèi)采動(dòng)等級(jí)的水體，具體采用留設(shè)頂板防水安全煤巖柱的措施，建議煤礦開(kāi)采對(duì)水庫(kù)有影響的范圍實(shí)行保護(hù)性開(kāi)采，保護(hù)性開(kāi)采一區(qū)面積為0.62 km2。

保護(hù)性開(kāi)采區(qū)：在保護(hù)性開(kāi)采條件下，保護(hù)性開(kāi)采內(nèi)的K4煤層可考慮部分采出（比如條帶式開(kāi)采），且需進(jìn)行合理的開(kāi)采設(shè)計(jì)，確保覆巖沉降變形范圍不會(huì)波及到含水層位后，方宜于開(kāi)采。按相關(guān)規(guī)范規(guī)定對(duì)圍護(hù)帶留設(shè)安全煤巖柱，對(duì)采空區(qū)地下水集中出露點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行注漿封堵，以盡量減小地下采礦對(duì)枧槽溝水庫(kù)水量的影響。對(duì)于保護(hù)性采區(qū)，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)揭露的地下水集中出露點(diǎn)均應(yīng)留設(shè)足夠的安全煤巖柱并及時(shí)進(jìn)行注漿封堵，同時(shí)對(duì)地表出現(xiàn)的大的塌陷及裂縫等進(jìn)行及時(shí)的回填處理等，避免過(guò)多的地表水入滲補(bǔ)給。

5.2 調(diào)整煤礦排水

根據(jù)水質(zhì)分析成果，現(xiàn)在的姜家堰煤礦的水樣中的濁度、肉眼可見(jiàn)物、硫酸鹽、總硬度、總大腸菌群、鐵、猛均超過(guò)規(guī)定的限量值，其余均未超《生活應(yīng)用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）中的規(guī)定。建議將整合后的姜家堰煤礦礦井排水口設(shè)置于現(xiàn)在姜家堰煤礦礦井口位置，將礦井的排水經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)墓に囂幚砗?，排向老廠洼地的集水面積范圍內(nèi)，這樣將不會(huì)影響枧槽溝水庫(kù)的總來(lái)水量，即對(duì)枧槽溝水庫(kù)的蓄水不產(chǎn)生影響。

5.3 協(xié)商解決

姜家堰煤礦地下采礦可能導(dǎo)致枧槽溝水庫(kù)年產(chǎn)水總量減少13萬(wàn)m3～19萬(wàn)m3，占水庫(kù)多年平均年徑流量的2.5%～3.6%。為了更有利的進(jìn)行煤炭資源開(kāi)采，不設(shè)置保護(hù)性開(kāi)采及排水口調(diào)整等，建議煤礦與相關(guān)主管部門(mén)協(xié)商解決。

6 結(jié)語(yǔ)

在水主管部門(mén)和煤礦業(yè)主及相關(guān)部分的協(xié)調(diào)下，鑒于煤礦開(kāi)采未對(duì)水庫(kù)造成實(shí)質(zhì)性的破壞，僅影響了水庫(kù)的來(lái)水量，為了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同意煤礦不設(shè)置保護(hù)區(qū)進(jìn)行開(kāi)采，但同時(shí)需要考慮對(duì)煤礦排水進(jìn)行處理后利用。

隨著法律法規(guī)的健全及全民對(duì)水資源重視程度的不斷提高，人們對(duì)煤炭礦山開(kāi)采對(duì)水資源的影響也更加關(guān)注。本文以姜家堰煤礦開(kāi)采對(duì)枧槽溝水庫(kù)蓄水影響分析進(jìn)行了方方面面的分析，并取得了相關(guān)部門(mén)的認(rèn)可，值得類(lèi)似工程問(wèn)題的參考借鑒。