陕北与神东煤炭基地煤矿开采对地下水资源影响研究现状与评价方法

创新点

环境影响评价是生态环境领域源头预防制度体系的重要一环，是守住绿水青山的第一道防线，《国家发展改革委等部门关于加强矿井水保护和利用的指导意见》（发改环资〔2024〕226号），明确提出了“矿区总体规划、规划环评应明确区域所需保护的含水层，充分论证煤炭开发对地下水的影响程度”的基本要求。

（1）神东和陕北煤炭基地地处西部干旱与半干旱地区，是我国煤炭资源开发与地下水资源保护矛盾最为突出的地区，文章通过系统分析陕北和神东煤炭基地地质与水文地质条件，厘清了不同开采区保水目标层、阻水关键层、采动水文地质结构，以及地下水资源失水模式的差异，并根据煤层采动导水裂隙与阻水关键层、保水目标层的组合关系，总结得出保水目标层的5种失水模式。

（2）针对科学开展煤矿开采对地下水资源影响评价技术需求，提出了采动导水裂隙概化与数值化处理、地下水资源流失动态计算、煤-水协同动态平台模型的构建方法，以及煤矿开采对生态水位、保水含水层结构，地下水资源量影响程度三个评价指标，以期为科学评价煤炭开采对地下水资源影响程度，开展“以水定产”形势下的煤-水资源协调开发提供参考。

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陕北与神东煤炭基地煤矿开采对地下水资源影响研究现状与评价方法

作者：赵春虎1，2，3，4，王世东1，2，3，4，靳德武1，2，3，张培元1，朱开鹏1，2，3，4，姬中奎1，2，3，4，许峰1，2，3，4

单位：1.中煤科工西安研究院(集团)有限公司; 2. 煤矿灾害防控全国重点实验室; 3.陕西省煤矿水害防治技术重点实验室; 4.陕西省“四主体一联合”黄河流域中段矿区(煤矿)生态环境保护与修复校企联合研究中心

引用格式：赵春虎，王世东，靳德武，等.陕北与神东煤炭基地煤矿开采对地下水资源影响研究现状与评价方法[J].绿色矿山，2024，2(1):150-159.

摘要

神东和陕北煤炭基地地处西部干旱与半干旱地区，是我国煤炭资源开发与地下水资源保护矛盾最为突出的地区。开展煤矿开采对地下水资源影响分析评价是环境影响评价重要组成部分，是煤矿根据地下水资源保护要求，进行保水开采技术方法优选，建立的绿色开发模式的基础工作。

通过系统分析陕北和神东煤炭基地的地质与水文地质条件，总结了不同开采区保水目标层、阻水关键层、采动水文地质结构，以及地下水资源失水模式的差异，分析得出在中~浅部矿区普遍以近地表第四系松散含水层与局部呈条带状分布的烧变含水岩组为保水目标层，第四系离石组黄土层和新近系保德组红土层为阻水关键层;在深部矿区近地表第四系松散孔隙含水层与白垩系孔隙-裂隙含水层共同构成了深部煤炭资源开发的保水目标层，以白垩系底部的安定组砂质泥岩地层为阻水关键层，并根据煤层采动导水裂隙与不同采煤区的阻水关键层、保水目标层的组合关系，总结得出陕北与神东煤炭基地保水目标层的5种失水模式;梳理了煤矿开采对地下水资源影响评价的相关要求与规程规范，结合陕北和神东煤炭基地不同开采区地下水资源失水模式差异，分析了相关评价方法的技术现状及其局限性;最后针对煤矿开采对地下水资源影响评价技术需求，提出了采动导水裂隙概化与数值化处理、地下水资源流失动态计算、煤-水协同动态平台模型的构建方法，以及煤矿开采对生态水位、保水含水层结构、地下水资源量影响程度 3个评价指标，以期为科学评价煤炭开采对地下水资源影响程度，开展“ 以水定产”形势下的煤-水资源协调开发提供参考。

引言

随着煤炭资源开发西进战略进一步实施，西部侏罗系煤田在能源供给中的压舱石作用与战略地位凸显。《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》对我国神东、陕北、黄陇等大型煤炭基地提出了“控制节奏，高产高效，兜底保障” 的开发布局。但规模化、高强度的煤炭资源开发易引起了地下水资源流失、水位下降、河流基流锐减、植被退化等生态环境问题，开展煤矿开采对地下水资源影响评价是环境影响评价重要组成部分，王双明等指出环境承载力评价是生态环境脆弱矿区煤炭资源勘查主要任务，张东升等指出必须充分考虑区域水资源承载力进行采煤设计，范立民等提出了以生态优先、采煤与水资源协同、水资源与生态环境保护贯穿煤炭开发全过程的保水采煤基本原则。强海洋等从标准体系建设角度分析了矿业绿色发展的重要驱动力和发展方向。2023-12-27，国务院公报《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》中提出了“ 全面推进绿色矿山建设”，2024-02-23，国家发展改革委联合水利部、自然资源部、生态环境部等8部委发布了《国家发展改革委等部门关于加强矿井水保护和利用的指导意见》(发改环资〔2024〕226 号)，提出“矿区总体规划、规划环评应明确区域所需保护的含水层，充分论证煤炭开发对地下水的影响程度”的基本要求。

神东和陕北煤炭基地地处我国西部干旱与半干旱地区，主采煤层及其覆岩受沉积环境、区域构造、地层剥蚀等地质作用控制，矿井地质与水文地质条件差异明显，厘清不同地质与水文地质背景下煤层开采对地下水资源影响形式与影响程度，是煤矿生产企业根据地下水资源保护需求，进行保水开采技术方法优选的基础工作。笔者以西部侏罗纪煤田陕北和神东亿吨级煤炭基地为研究对象，通过系统分析研究区地质与水文地质特征，梳理了不同开采区域保水目标层、阻水关键层特征以及在采掘影响下的失水模式，并对煤矿开采对地下水资源影响规律与评价方法研究现状以及有待进一步研究的问题进行了分析讨论，提出了煤矿开采对地下水资源影响动态评价模型的构建方法及影响程度评价指标，以期为科学评价煤层开采对地下水影响以及保水采煤技术实践提供技术依据。

部分图片

图 1 陕北与神东煤炭基地地形地貌

图 2 陕北与神东煤炭基地主采煤层覆岩结构

图 3 陕北与神东煤炭基地煤矿开采地下水资源典型失水模式

图 4 采动导水裂隙数值化处理示意

图 5 采动导水裂隙数值化动态处理示意

图 6 扰动指标示意

作者简介

赵春虎（1981—），男，博士，研究员，硕导，主要从事矿井防治与保护利用研发工作，完成各类技术咨询项目100余项、省部级科研项目20余项，第一作者发表中文核心以上论文 35篇，出版/参与编写专著4部。“矿井水灾高效防控成套技术与装备”成果获“中国煤炭工业科学技术特等奖”；“西部矿区煤层采动顶板涌水动力学机制及水害防控关键技术”成果获陕西省科学技术进步一等奖，获得其它省部级奖励10余项。

　　责任编辑：宫在芹

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