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摘要：本文根据《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610-2011）的相关要求，针对煤矿建设项目对地下水环境的影响特征，对项目的类别划分、评价等级、地下水环境现状调查与评价中的相关问题进行了探讨。同时结合实际环评经验，对煤矿建设项目地下水环境影响评价提出了基本的评价思路与方法，作为煤矿地下水环境影响评价工作中的参考。
关键词：煤矿;地下水;环境影响评价
Abstract: In this paper, according to the "technical guidelines for environmental impact assessment of groundwater environment" (HJ 610-2011) of the relevant requirements, in accordance with the characteristics of environmental impact on groundwater in coal mine construction project, the problems related to has carried on the discussion to the project classification, evaluation, the present situation of groundwater environment investigation and evaluation of the. Combining with the reality of the EIA experience, put forward to evaluate the ideas and methods of basic on groundwater environment impact assessment of coal mine construction project, as mine groundwater in the environmental impact assessment reference.
Key words: coal mine; groundwater; environmental impact assessment
中圖分类号：X752文献标识码：A文章编号：
中图分类号：X45 文献标志码：A
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国环境影响评价法》，规范和指导地下水环境影响评价工作，保护环境，防治地下水污染，国家环保部于2011年2月11日发布了《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610-2011）（以下简称“导则”），并自2011年6月1日起正式实施。
我国是世界产煤大国，煤炭在我国的一次性能源结构中占70%以上。煤炭资源的大规模开发，再加上长期以来粗放型生产模式的影响和采煤技术的限制，矿区的生态环境遭到极大扰动，尤其是对开采区域范围内的水文地质环境产生明显破坏，使得地下水资源储量、质量受到严重影响。多年来，由于地下水分布的不均匀性和流动条件的不确定性，地下水环境影响评价始终是一个薄弱环节。导则的颁布与实施，对规范煤炭工业建设项目地下水环境影响评价工作，提高地下水环境影响评价的技术水平具有十分重要的意义。但在实际评价过程中也遇到一些问题，本文根据煤炭开采项目的特征，并结合煤炭建设项目环境影响评价工作的实践经验，对《导则》在具体实施过程中存在的问题进行探讨，并提出具体的评价思路与方法。
1.煤炭开采对地下水环境的影响
地下水与煤炭作为两种自然资源，赋存于共同的地下介质。在自然条件下，煤系地层与含水层处于相对稳定状态。随着开采工作面的不断向前推移，采空区周围岩层原有应力平衡遭到破坏，导致岩层的破坏、变形与移动。
根据破坏状态不同，上覆岩层可划分为三个带：冒落带（Ⅰ）、断裂带（Ⅱ）和缓慢下沉带（Ⅲ），如图1所示。当煤层上覆岩层裂隙高度到达上覆含水层时，便沟通了采空区与上覆含水层之间的水力联系，使得含水层中的水不断向井下渗漏，成为矿井水被不断排出，破坏地下水资源。
图1 采煤工作面上覆岩层移动分带示意图
2.煤炭开采地下水环境影响评价的探讨
2.1煤炭建设项目的类别划分
根据建设项目对地下水环境影响特征的不同，《导则》将其划分为三类：Ⅰ类是可能造成地下水水质污染的建设项目，Ⅱ类是可能引起地下水流场或地下水水位变化，并导致环境水文地质问题的建设项目，Ⅲ类是同时具备I 类和Ⅱ类建设项目环境影响特征的建设项目。
井下采煤一方面疏排矿井水，会引起地下水流场和水位变化，并可能导致环境水文地质问题；另一方面工业场地的矿井水排放、矸石场产生淋溶液可能影响地下水水质。因此，该类项目同时具备I类和Ⅱ类建设项目环境影响特征，根据导则应属于Ⅲ类建设项目。
2.2 评价等级的划分与深度确定
《导则》要求“Ⅲ类建设项目应根据建设项目所具有的Ⅰ类和Ⅱ类特征分别进行地下水环境影响评价工作等级划分，并按所划定的最高工作等级开展评价工作”。因此，建议对煤炭建设项目的类别分区域进行确定，井田开采范围应确定为Ⅱ类，煤矿工业场地和排矸场地确定为Ⅰ类，根据不同的项目类别确定评价工作等级，并取最高工作等级开展评价工作。
煤炭开采项目的评价工作则可以根据不同场地（如矿山疏干降水、矸石堆场）对地下水水质、水位的影响特征、途径、程度而分别确定相应的评价工作深度。
2.3 地下水环境现状调查与评价
2.3.1地下水污染源调查
对于未配套选煤厂的煤矿开采项目，其对地下水环境可能造成的污染影响仅限于工业场地、矸石场地周围。因此，建议煤矿建设项目污染源调查按工业场地、矸石场地确定的评价类别和级别开展地下水污染源调查工作，对井田开采范围可简化污染源调查工作。
2.3.2地下水环境现状监测
地下水环境现状监测主要是通过对地下水水位、水质的动态监测，了解和查明地下水水流与地下水化学组分的空间分布现状和发展趋势，为地下水环境现状评价和环境影响预测提供基础资料。对于煤矿建设项目，应同时监测地下水水位、水质。监测点位应主要布设在建设项目场地、周围环境敏感点、地下水污染源、主要现状环境水文地质问题以及对于确定边界条件有控制意义的地点。监测的目的含水层应为潜水和可能受煤炭开采影响的有开发利用价值的含水层。监测井位布设可充分利用同一矿区其它矿或本矿矿井水、矿区周围的村民饮用水井以及矿区范围及周边的出露泉眼等。监测点位个数应根据评价等级按照导则要求确定，但均应考虑在地下径流的上、下游布设监测点位。
2.3.3环境水文地质勘察与试验
开展环境水文地质勘探与试验的目的是为了进一步查明环境水文地质问题和获取预测评价中必要的水文地质参数。对于煤矿建设项目，一般的地勘报告都会给出矿区各含（隔）水层（组）特征，矿区构造带水文地质特征，矿区地下水补给、径流、排泄条件，基岩含水层的等水位高度，以及矿区水文地质类型。但要获取地下水影响预测评价中必要的水文地质参数，需针对需要进行必要的水文地质勘查。如通过抽水试验确定含水层的导水系数、渗透系数、给水度、影响半径等水文地质参数，也可以通过抽水试验查明某些水文地质条件，如地表水与地下水之间及含水层之间的水力联系，以及边界性质和强径流带位置等；通过渗水试验测定工业场地、矸石场地包气带的厚度和渗透系数，确定渗透性能及防污性能。
3 地下水环境影响评价
煤层开采后，采空区周围的岩层发生位移，变形乃至破坏，上覆岩层根据变形和破坏的程度不同分冒落、裂缝和弯曲三种。巷道中顶板岩层围岩挤压产生弯曲拉裂而破碎塌落的区域称之为冒落带，而裂缝带又分为连通和非连通两部分，通常将冒落带和裂缝带的连通部分称为导水裂隙带。冒落带和裂缝带的连通使含水层遭到破坏，导致地下水漏失，水位下降，并间接对与被破坏含水层存在水力联系的其它含水层产生影响。含水层破坏程度直接取决于覆岩破坏形成的导水裂隙带高度。因此，从导水裂隙带的角度分析，能够科学而有效地揭示矿井煤炭开采对地下水含水层的影响。此外，还应对地下水资源的破坏量进行预测。
3.1采煤形成导水裂隙带高度的预测
井田内所开采煤层上覆含水层是否对未来矿井充水造成影响，取决于所开采的煤层形成的导水裂隙带高度是否到达该含水层。导水裂隙带高度与煤层的上覆岩层的岩性、力学性质和采煤顶板管理方法等因素相关。评价可参考《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中关于计算冒落带、裂缝带发育高度的推荐模式，并根据上覆岩层的岩性与力学性质选择对应的计算公式，以此计算出采煤形成导水裂隙带高度。在此基础之，通过与煤层顶板距含水层底界的法向距离进行比较来判断导水裂隙带高度是否导通该含水层，以此判断是否对含水层产生影响。
3.2煤炭开采对地下水量、水位的影响分析
3.2.1地下水均衡计算
水量均衡法是根据水量平衡原理，利用均衡方程计算待求水量的一种方法。在一定的时段内，任一均衡区进出水量大体保持下面的平衡关系： Q补 Q排=±△Q储
式中：Q补——规定时段内，均衡区（某一地下水系统或某一局域）各种补给量的总和，m3；Q排——规定时段内，均衡区各种排泄量的总和，m3；△Q储——规定时段内，均衡区内部储存量的变化量，m3。
当Q补>Q排时，△Q储取“+”号，此情况称水量正均衡；当Q补 对于水量均衡法应用，首先应根据矿区构造，確定地下水资源的均衡计算范围，均衡区最好是一个相对独立的水文地质单元；其次，根据项目水文地质特征，确定地下水均衡要素，包括大气降水入渗补给、侧向径流补给、泉排泄、侧向径流排泄等；另外，由于地下水的周期变化主要表现为年变化，故以年为均衡期进行计算；最后，通过计算降雨补给量、侧向径流补给量来确定地下水补给总量，计算泉排泄量、侧向径流排泄量来确定地下水排泄总量，再通过比较均衡差与补给量的大小关系来确定该区是否处于均衡状态。
3.2.2煤炭开采造成的地下水流失量
由于采煤引起的矿井涌水即为地下水流失量，因此可根据矿井涌水量来对地下水资源破坏量进行预测。一般煤矿建设项目的地勘报告均会对矿井涌水量进行预测，且多采用采用富水系数比拟法，评价可直接引用其预测结果。
3.2.3地下水动力场模拟预测
对于煤炭开采对地下水位降深的预测分析，评价可采用三维地下水流动数值模拟软件 Visual MODFLOW。使用MODFLOW 地下水模型有三个步骤：模型建立、模型校准、模型预测。首先，根据项目含水层地质岩性资料及其他水文特征确定传导系数、入渗系数、储水系数及初始水位等各种参数，在地下水三维流动数值模拟软件的基础上建立符合评价对象的三维渗流数值模型；再通过不断的调整参数，使模拟的地下水位变化过程和实际观测到的地下水位变化过程最大程度的相一致，以进一步提高模型的置信度；最后根据矿井的涌水特征、区域大气降雨量和蒸发量的规律特征，在对模型进行动态赋值的基础上，模拟区域地下水流场，预测出采空区周围地下水降落漏斗区的水位降深、影响范围。
综上所述，本文根据《导则》对地下水环境评价的相关要求，并结合在煤炭开采项目环评工作中的实践经验，对煤炭开采项目地下水环境影响评价的评价内容和方法进行了研究，并提出了煤矿建设项目地下水环境影响评价基本的评价思路与方法，作为煤矿地下水环境影响评价工作中的参考。
参考文献：
[1] 国家环境保护局.HJ 610-2011环境影响评价技术导则 地下水环境[S].中国环境科学出版社.
[2] 王江莉,康静文. 煤炭开采项目地下水环境影响评价的探讨[J].科技情报开发与经济,2011,(13).
[3] 成春奇,徐龙,徐强.采矿活动对煤矿区地下水环境的影响评价原则[J].中国煤田地质,1995,7(3):68-71.
关键词：煤矿;地下水;环境影响评价
Abstract: In this paper, according to the "technical guidelines for environmental impact assessment of groundwater environment" (HJ 610-2011) of the relevant requirements, in accordance with the characteristics of environmental impact on groundwater in coal mine construction project, the problems related to has carried on the discussion to the project classification, evaluation, the present situation of groundwater environment investigation and evaluation of the. Combining with the reality of the EIA experience, put forward to evaluate the ideas and methods of basic on groundwater environment impact assessment of coal mine construction project, as mine groundwater in the environmental impact assessment reference.
Key words: coal mine; groundwater; environmental impact assessment
中圖分类号：X752文献标识码：A文章编号：
中图分类号：X45 文献标志码：A
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国环境影响评价法》，规范和指导地下水环境影响评价工作，保护环境，防治地下水污染，国家环保部于2011年2月11日发布了《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610-2011）（以下简称“导则”），并自2011年6月1日起正式实施。
我国是世界产煤大国，煤炭在我国的一次性能源结构中占70%以上。煤炭资源的大规模开发，再加上长期以来粗放型生产模式的影响和采煤技术的限制，矿区的生态环境遭到极大扰动，尤其是对开采区域范围内的水文地质环境产生明显破坏，使得地下水资源储量、质量受到严重影响。多年来，由于地下水分布的不均匀性和流动条件的不确定性，地下水环境影响评价始终是一个薄弱环节。导则的颁布与实施，对规范煤炭工业建设项目地下水环境影响评价工作，提高地下水环境影响评价的技术水平具有十分重要的意义。但在实际评价过程中也遇到一些问题，本文根据煤炭开采项目的特征，并结合煤炭建设项目环境影响评价工作的实践经验，对《导则》在具体实施过程中存在的问题进行探讨，并提出具体的评价思路与方法。
1.煤炭开采对地下水环境的影响
地下水与煤炭作为两种自然资源，赋存于共同的地下介质。在自然条件下，煤系地层与含水层处于相对稳定状态。随着开采工作面的不断向前推移，采空区周围岩层原有应力平衡遭到破坏，导致岩层的破坏、变形与移动。
根据破坏状态不同，上覆岩层可划分为三个带：冒落带（Ⅰ）、断裂带（Ⅱ）和缓慢下沉带（Ⅲ），如图1所示。当煤层上覆岩层裂隙高度到达上覆含水层时，便沟通了采空区与上覆含水层之间的水力联系，使得含水层中的水不断向井下渗漏，成为矿井水被不断排出，破坏地下水资源。
图1 采煤工作面上覆岩层移动分带示意图
2.煤炭开采地下水环境影响评价的探讨
2.1煤炭建设项目的类别划分
根据建设项目对地下水环境影响特征的不同，《导则》将其划分为三类：Ⅰ类是可能造成地下水水质污染的建设项目，Ⅱ类是可能引起地下水流场或地下水水位变化，并导致环境水文地质问题的建设项目，Ⅲ类是同时具备I 类和Ⅱ类建设项目环境影响特征的建设项目。
井下采煤一方面疏排矿井水，会引起地下水流场和水位变化，并可能导致环境水文地质问题；另一方面工业场地的矿井水排放、矸石场产生淋溶液可能影响地下水水质。因此，该类项目同时具备I类和Ⅱ类建设项目环境影响特征，根据导则应属于Ⅲ类建设项目。
2.2 评价等级的划分与深度确定
《导则》要求“Ⅲ类建设项目应根据建设项目所具有的Ⅰ类和Ⅱ类特征分别进行地下水环境影响评价工作等级划分，并按所划定的最高工作等级开展评价工作”。因此，建议对煤炭建设项目的类别分区域进行确定，井田开采范围应确定为Ⅱ类，煤矿工业场地和排矸场地确定为Ⅰ类，根据不同的项目类别确定评价工作等级，并取最高工作等级开展评价工作。
煤炭开采项目的评价工作则可以根据不同场地（如矿山疏干降水、矸石堆场）对地下水水质、水位的影响特征、途径、程度而分别确定相应的评价工作深度。
2.3 地下水环境现状调查与评价
2.3.1地下水污染源调查
对于未配套选煤厂的煤矿开采项目，其对地下水环境可能造成的污染影响仅限于工业场地、矸石场地周围。因此，建议煤矿建设项目污染源调查按工业场地、矸石场地确定的评价类别和级别开展地下水污染源调查工作，对井田开采范围可简化污染源调查工作。
2.3.2地下水环境现状监测
地下水环境现状监测主要是通过对地下水水位、水质的动态监测，了解和查明地下水水流与地下水化学组分的空间分布现状和发展趋势，为地下水环境现状评价和环境影响预测提供基础资料。对于煤矿建设项目，应同时监测地下水水位、水质。监测点位应主要布设在建设项目场地、周围环境敏感点、地下水污染源、主要现状环境水文地质问题以及对于确定边界条件有控制意义的地点。监测的目的含水层应为潜水和可能受煤炭开采影响的有开发利用价值的含水层。监测井位布设可充分利用同一矿区其它矿或本矿矿井水、矿区周围的村民饮用水井以及矿区范围及周边的出露泉眼等。监测点位个数应根据评价等级按照导则要求确定，但均应考虑在地下径流的上、下游布设监测点位。
2.3.3环境水文地质勘察与试验
开展环境水文地质勘探与试验的目的是为了进一步查明环境水文地质问题和获取预测评价中必要的水文地质参数。对于煤矿建设项目，一般的地勘报告都会给出矿区各含（隔）水层（组）特征，矿区构造带水文地质特征，矿区地下水补给、径流、排泄条件，基岩含水层的等水位高度，以及矿区水文地质类型。但要获取地下水影响预测评价中必要的水文地质参数，需针对需要进行必要的水文地质勘查。如通过抽水试验确定含水层的导水系数、渗透系数、给水度、影响半径等水文地质参数，也可以通过抽水试验查明某些水文地质条件，如地表水与地下水之间及含水层之间的水力联系，以及边界性质和强径流带位置等；通过渗水试验测定工业场地、矸石场地包气带的厚度和渗透系数，确定渗透性能及防污性能。
3 地下水环境影响评价
煤层开采后，采空区周围的岩层发生位移，变形乃至破坏，上覆岩层根据变形和破坏的程度不同分冒落、裂缝和弯曲三种。巷道中顶板岩层围岩挤压产生弯曲拉裂而破碎塌落的区域称之为冒落带，而裂缝带又分为连通和非连通两部分，通常将冒落带和裂缝带的连通部分称为导水裂隙带。冒落带和裂缝带的连通使含水层遭到破坏，导致地下水漏失，水位下降，并间接对与被破坏含水层存在水力联系的其它含水层产生影响。含水层破坏程度直接取决于覆岩破坏形成的导水裂隙带高度。因此，从导水裂隙带的角度分析，能够科学而有效地揭示矿井煤炭开采对地下水含水层的影响。此外，还应对地下水资源的破坏量进行预测。
3.1采煤形成导水裂隙带高度的预测
井田内所开采煤层上覆含水层是否对未来矿井充水造成影响，取决于所开采的煤层形成的导水裂隙带高度是否到达该含水层。导水裂隙带高度与煤层的上覆岩层的岩性、力学性质和采煤顶板管理方法等因素相关。评价可参考《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中关于计算冒落带、裂缝带发育高度的推荐模式，并根据上覆岩层的岩性与力学性质选择对应的计算公式，以此计算出采煤形成导水裂隙带高度。在此基础之，通过与煤层顶板距含水层底界的法向距离进行比较来判断导水裂隙带高度是否导通该含水层，以此判断是否对含水层产生影响。
3.2煤炭开采对地下水量、水位的影响分析
3.2.1地下水均衡计算
水量均衡法是根据水量平衡原理，利用均衡方程计算待求水量的一种方法。在一定的时段内，任一均衡区进出水量大体保持下面的平衡关系： Q补 Q排=±△Q储
式中：Q补——规定时段内，均衡区（某一地下水系统或某一局域）各种补给量的总和，m3；Q排——规定时段内，均衡区各种排泄量的总和，m3；△Q储——规定时段内，均衡区内部储存量的变化量，m3。
当Q补>Q排时，△Q储取“+”号，此情况称水量正均衡；当Q补
3.2.2煤炭开采造成的地下水流失量
由于采煤引起的矿井涌水即为地下水流失量，因此可根据矿井涌水量来对地下水资源破坏量进行预测。一般煤矿建设项目的地勘报告均会对矿井涌水量进行预测，且多采用采用富水系数比拟法，评价可直接引用其预测结果。
3.2.3地下水动力场模拟预测
对于煤炭开采对地下水位降深的预测分析，评价可采用三维地下水流动数值模拟软件 Visual MODFLOW。使用MODFLOW 地下水模型有三个步骤：模型建立、模型校准、模型预测。首先，根据项目含水层地质岩性资料及其他水文特征确定传导系数、入渗系数、储水系数及初始水位等各种参数，在地下水三维流动数值模拟软件的基础上建立符合评价对象的三维渗流数值模型；再通过不断的调整参数，使模拟的地下水位变化过程和实际观测到的地下水位变化过程最大程度的相一致，以进一步提高模型的置信度；最后根据矿井的涌水特征、区域大气降雨量和蒸发量的规律特征，在对模型进行动态赋值的基础上，模拟区域地下水流场，预测出采空区周围地下水降落漏斗区的水位降深、影响范围。
综上所述，本文根据《导则》对地下水环境评价的相关要求，并结合在煤炭开采项目环评工作中的实践经验，对煤炭开采项目地下水环境影响评价的评价内容和方法进行了研究，并提出了煤矿建设项目地下水环境影响评价基本的评价思路与方法，作为煤矿地下水环境影响评价工作中的参考。
参考文献：
[1] 国家环境保护局.HJ 610-2011环境影响评价技术导则 地下水环境[S].中国环境科学出版社.
[2] 王江莉,康静文. 煤炭开采项目地下水环境影响评价的探讨[J].科技情报开发与经济,2011,(13).
[3] 成春奇,徐龙,徐强.采矿活动对煤矿区地下水环境的影响评价原则[J].中国煤田地质,1995,7(3):68-71.