齊苑儒　趙元卜（1.陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安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設計研究院陜西西安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水庫的安全，同時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行相互之間的環(huán)境影響，然后提出了相應的預防保護措施，以保障水庫安全運行和煤礦生產(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。工程建設任務是為城鎮(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個煤礦的煤炭資源，水庫淹沒區(qū)及保護區(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個煤礦資源總儲量的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)，正在進行井田開采的前期準備工作。水庫與煤礦相對位置關(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，開采標高為310m～760m。煤礦含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組，煤層編號分別為1、2、3、4號，其中4號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)資源及保護范圍的通知》（彬政發(fā)［2014］38號）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%；開采面未進入保護帶范圍，距離保護帶約為47m。B工作面局部進入禁采區(qū)范圍內(nèi)，長度為468m，面積占水庫禁采區(qū)的0.47%，部分開采面進入保護帶范圍內(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表

3　水庫運行與煤炭資源開采相互之間的環(huán)境影響預測

3.1煤炭資源開采對水庫運行的影響

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

式中：M——累計厚度（m）；

Hc——冒落帶高度（m）。

通過預測，文家坡煤礦開采后產(chǎn)生的導水裂縫帶高度為10.64m～184.87m，煤礦開采后形成的導水裂縫帶高度不會貫通煤層頂板安定組隔水層。同樣，采用上述方法預測小莊煤礦和火石咀煤礦形成的導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水裂縫帶高度也不會貫通煤層頂板安定組隔水層，受侏羅系中統(tǒng)延安組上部相對隔水層的有效保護，采煤對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，煤層開采對紅巖河水庫水資源影響較小。

3.2水庫蓄水對煤礦的影響

據(jù)調(diào)查，水庫庫區(qū)左岸山坡局部存在地表裂縫，水庫蓄水前必須進一步進行調(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、文家坡煤礦為10個，鉆孔必須實施有效封閉，否則也會影響水庫運行安全和煤礦生產(chǎn)安全。

4　環(huán)境影響預防保護措施

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，必須嚴格落實彬政發(fā)［2014］38號文件在庫區(qū)劃定禁采范圍的措施，以保障水庫運行安全和煤礦生產(chǎn)安全。具體內(nèi)容如下：

（1）禁采范圍

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

（2）保護范圍及規(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、擴建、改建項目，已批準尚未開工的項目不得建設，在建項目停建。

（3）保護要求

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、保護范圍及其規(guī)定，切實履行各自職責。按照各自工作職責，加大監(jiān)督力度，對在水庫禁采區(qū)及保護區(qū)內(nèi)實施違規(guī)、違法行為的，要從嚴從快予以查處。

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水庫水體安全的影響，小莊、文家坡、火石咀煤礦3個煤礦必須根據(jù)保安煤柱禁采范圍，進一步優(yōu)化調(diào)整各煤礦開采設計方案以及利用布局，首采區(qū)布置應遠離水庫蓄水區(qū)，靠近水庫蓄水區(qū)的盤區(qū)要限制井下采煤高度，對于煤層厚度不大于4.0m的區(qū)域只采不放。

煤礦開采設計方案要充分考慮井下含水層與水庫水體之間的補給關(guān)系和水力聯(lián)通關(guān)系，預防不當開采造成水庫水體漏失和含水層水質(zhì)遭受污染的風險，保護區(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加強環(huán)境動態(tài)監(jiān)測

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

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

4.4安全保障措施

為保障水庫運行安全和煤礦生產(chǎn)安全，水庫工程在開展初步設計工作之前，必須進行全庫區(qū)周邊煤礦開采對紅巖河水庫工程穩(wěn)定性及滲漏性的專項調(diào)查工作，進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，在水庫初步設計過程中對不良工程地質(zhì)問題及時采取切實可行的治理措施和相應的設計方案，尤其要對火石咀煤礦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，保證水庫運行安全和煤礦生產(chǎn)安全，該項措施作為水庫蓄水運行的前置條件。

5　要求

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

（2）地方各級環(huán)境保護行政管理部門應協(xié)助和配合相關(guān)部門加強各項要求的落實，并在紅巖河水庫建成蓄水前督促和配合相關(guān)部門開展各項要求落實情況的檢查工作。

（3）水庫運行期要按照規(guī)范設置和煤礦開采相結(jié)合的地面沉陷和地下水觀測點，并和周邊煤礦的觀測聯(lián)動、監(jiān)測數(shù)據(jù)共享，及時掌握水庫運行對煤礦安全開采及煤礦開采對水庫安全運行的影響情況。

（4）火石咀煤礦A和B工作面位于水庫禁采范圍的區(qū)域必須采取措施進行治理，達不到蓄水安全要求前，水庫不得蓄水運行。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)資源儲量核實報告［R］.西安:陜西省煤田地質(zhì)局186隊，2013.

［2］蔣德林.陜西彬長礦業(yè)集團有限公司文家坡礦井建設項目環(huán)境影響報告書［R］.西安:中煤西安設計工程有限責任公司，2014.

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

（責任編輯：唐紅云）

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