矿山开采对地下水资源的影响及保护途径探析

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　　 摘要：矿山开采过程中所排放的废石、矿坑水及尾矿对水资源的污染已经受到社会广泛关注，矿山开采对地下水资源的影响主要是通过水资源量、水资源循环、含水层水位变化及水资源污染等来实现。对地下水资源的保护要切实做好地下水污染的调查、加大对矿山废水污染控制力度及防治工作，才能促进地下水资源的开采、利用走向良性循环。
　　 关键词：矿山开采；地下水资源；保护途径；污染物
　　 1.引言
　　 近年来，随着我国经济社会快速发展，一方面工农业及生活用水急剧增加，另一方面水污染现象比较突出，使得水资源供求瓶颈受到社会普遍关注。虽然我国水资源总量较为可观，但人均占用量非常少，特别是在我国西北地区，缺水更是当地的常态，水资源的匮乏不仅在一定程度上影响着当地人们的生活水平的提高，更阻碍着经济社会的发展，从某种程度上来说，节约水资源能够在一定方面缓解水资源供需矛盾。然而一个让我们不可忽视的一个问题是矿山开采在很大程度上浪费了大量的地下水资源，而且过度的地下水资源开采所造成的地表塌陷问题也是必须面对的。本研究以矿山开采对地下水资源的污染为切入点，探讨矿山开采对地下水资源的影响及保护途径，具有一定的理论与实践意义。
　　 2.矿山开采对地下水资源的影响
　　 2.1矿山开采对水资源量与水资源循环的影响
　　 2.1.1矿山开采对水资源量的影响
　　 水资源量主要是指能够慢慢更新或者恢复的水资源量，矿山开采变换了水循环系统，既影响了矿区水资源的补给量，又影响了水资源的可利用量。矿山开采所导致的地表坍塌与缝隙，不仅变快了地表水转化为地下水的速度，同时加大了了降水的入渗量，尤其是降水集中的季节，入渗量增大降低了地表径流向矿区外的排泄量，此外矿区排水使得地下水位不断降低，所以矿区水资源的补给量有所加大。可利用的水资源通常情况下包括地表水及地下水等，矿坑排水改变了地下水平衡系统，另外矿体被采出后，采空区上方岩所形成的坍塌使矿坑上覆岩层破裂，进而促使地表径流沿着岩层缝隙处逐渐损失，导致很多河流水流量显著降低，甚至出现断流，最终减少了地表水资源的可利用量。总之，矿区水资源补给量的加大与水资源可利用量的减少给当地生产生活造成极大的损失，加剧了水资源的供排瓶颈。
　　 2.1.2矿山开采对水资源循环的影响
　　 水资源循环主要过程包括降水、蒸发、渗透及径流等，矿山开采所形成的矿坑及地表坍塌改变了矿区水资源的自然循环状态，不仅改变了地下水与地表水的转化关系、加速了降水与地表水的入渗速度，降低了蒸发消耗量，同时矿坑排水使矿区水循环更复杂化。首先矿山开采之前地表水与地下水的关系较为和谐，矿山排水降低了矿区地下水位，进而河流中的水倒灌至地下，地表水将会显著减少，破坏了地下水和地表水之间的天然关系。其次矿山开采之前由于地下水储量的天然调节，地下水从补给到排泄所需要的时间较长有利于蒸发，矿山开采后，由于地下水储量不断减少，水运动速度加快，改变了水运动的方向。最后矿坑排水改变了地下水径流与地表水下渗的速度，潜流与基流的相对比重发生变化，使得原本闭合的流域转变为开放的流域，最终使得矿区水循环变得更复杂。
　　 2.2矿山开采引起含水层水位变化与造成地下水污染
　　 2.2.1矿山开采引起含水层变化
　　 矿区开采区水层水位和农业灌溉井或者饮用浅水井用水量有着十分密切的联系，矿山开采导致含水层水流失，使农业灌溉井或饮用浅水井水位较低。矿山地下开采破坏了原来的力学平衡，上覆岩层在失去力学平衡时会发生移动变形，甚至出现断裂，从某种程度上来说，覆岩破裂和岩土体中的水位变低有着非常密切的联系，如果导水裂隙带涉及到上覆含水层时，含水层中的水将会流向采空区，使得岩土体中的水位迅速降低。依据上覆岩层破坏带的高度与它的分布形态，能够有效推算出矿山开采中含水层水位的变化，如果采空区面积实现充分采动时，采空区中央的破坏高度将会小于采空区边界破坏带的高度，如果没有实现充分采动时，采空区中央是上覆层岩最大的破坏带高度，这时含水层的水位降幅也是最大的。
　　 2.2.2矿山开采所造成的地下水污染
　　 矿山开采过程中所排放的废石、矿坑水及尾矿所造成的水污染是不可忽视的环境问题，它不仅污染着矿区的水资源，同时给周边居民生活用水带来不同程度上的威胁。一般来说，地下水污染是由于人为因素的影响，使得水中所含成分的浓度发生变化，进而达到破坏环境，危害人类健康。矿区污染物对地下水污染的主要形式包括可溶盐溶解及水文地球化学作用。而矿山开采对地下水的污染总体上主要包括直接污染与间接污染两种形式，其中直接污染主要是通过尾矿、废石、选矿过程中所排放的污水以及矿坑水对水资源污染来实现。矿山开采中所抛弃的废石由于长期经过各种水源的浸泡及渗滤对地下水鱼地表水造成很大的危害，比如金属矿废石如果废弃于地面，经过长期的雨水渗滤、氧化及分解会产生大量的酸性废水，这些废水任意排放会严重危害当地居民生活用水，造成无法挽回的损失。矿坑水主要包括地表渗透水、含水层疏放水、岩石孔隙水及其他各种水的混合水，矿井水通常情况下是略显碱性，然而对含硫矿井而言，则会形成大量的酸性水，这种酸性水对矿区环境的污染要远远超过矿区本身。有机物污染、细菌污染及矿物污染是矿井水污染的主要形式，矿井水对水的污染是通过矿坑水排出矿井后污染着地表或地下水、地下水变化所形成的含水层之间的相互污染等方式来实现。矿山开采对水环境的间接污染一般是通过地表水水位降低所导致的坍塌，使污水借助坍塌坑直接渗入或者回灌地下来实现，比如对岩溶水的间接污染，另外地下水位的降低会使人们放弃采浅而选择采深的做法，也造成严重的后果。
　　 3.保护矿区水资源的各种有效途径
　　 一般来说，地下水具有不易污染稳定的特性，是农村地区人们常用饮水的水源，然而它的流速较慢，且所在含水层对污染物的分解及净化作用较小，地下水一旦受到污染，将很难恢复。所以做到地下水污染的各种预防与治理工作对保护矿区地下水资源具有极为重要的意义。保护矿区水资源的有效途径主要包括统一规划管理与推行水资源有偿使用、强化开采过程中保护矿区地下水资源的措施、消除矸石山、加大对矿山废水污染控制力度、科学开发利用采空区积水以及做好地下水污染的调查与防治工作。其中地下水作为一种重要的资源应当建立污水处理厂，统一加以净化处理，来满足工农业灌溉的需要，同时借助行政管理措施，利用经济杠杆的作用，采用政府让矿区有偿使用，以便做到科学合理地使用，坚决避免浪费。在开采过程中要切实落实保护矿区地下水资源的各种措施，加强矿区水文地质的勘察工作，对矿井边界不同的水文地质条件，采取不同采矿工艺，降低突发水与矿井涌排水量的机率。控制矿山废水污染要通过改革生产工艺，尽量减少废水排放量、循环用水，一水多用以及井下污水处理等措施来实现。最后做到地下水污染的预防与防治工作是保护水资源不可或缺的一个环节，要调查地下水污染的情况，定量分析污染的途径，建立地下水动态监测网，及时发现水质的变化，如果地下水一旦被污染要迅速将污染的地下水封闭在一定区域内，控制其任意扩散。
　　 4.结论
　　 总之，矿山开采不仅影响着水资源量与水资源循环，同时也引起含水层水位变化及造成地下水污染。要通过统一规划管理与推行水资源有偿使用、强化开采过程中保护矿区地下水资源的措施、加大对矿山废水污染控制力度以及做好地下水污染的调查与防治工作等途径，切实保护矿山地下水资源。
　　 参考文献
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　　 [2]桂和荣.矿业城市浅层地下水资源研究[M].煤炭工业出版社,2001.
　　 [3]崔希民等.开采引起的含水层失水对地表下沉的影响[J].煤田地质与勘探,2000.
　　
　　 作者简介信息
　　 姓名：孙立斌，性别：男 学历：大学，出生年月：1967年10月生，
　　 籍贯：吉林，职称：水工环高级工程师，
　　 研究方向：水文地质、工程地质、环境地质勘查

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