刘伟
新疆煤炭设计研究院 新疆乌鲁木齐 830000
【摘 要】新疆天山北坡某煤矿开采过程中因地质条件原因矿井水突增，原设计矿井水全部用于煤矿生产综，矿井水零排放不能实现，如果外排必将进入地表水Ⅱ类水域，矿方将要承担环保污染事故责任。那么，抛开环保违法层面，矿井水经处理后水质能达到地表水Ⅱ类水质标准要求情况下，多余矿井水排入地表水体II类水域A河中，并实行污染物总量控制，从学术角度分析它的可行性。
关键词：矿井水；井田；水资源；地表水。
新疆煤炭资源丰富，天山北坡一带煤矿地下水蕴含十分丰富，山区内的地表水环保控制目标较高。新疆天山北坡某煤矿开采过程中因地质条件原因矿井水突增，原设计矿井水全部综合利用零排放的方案不能实现，如果外排进入地表水Ⅱ类水域矿方将要承担环保污染事故责任。本文通过调查矿井水排入地表水体II类水域后，分析其监测数据和理论预测水质变化情况，抛开环保违法层面，从学术角度来探讨新疆天山北坡某煤矿矿井水外排进入地表水Ⅱ类水域的可行性。
一、煤矿周边水环境概况
1.地表水环境
某煤矿井田西南部的A河是一条常年性流水的河流，该河流发源于南侧山区，由东南向西北流经井田西南部，与B河汇合后最终流入C河，该河的水流量一般为1.4m3/s。
A河和B河均未列入《中国新疆水环境功能区划》内，根据《中国新疆水环境功能区划》，C河为Ⅱ类水体，A河和B河作为源头水和C河上游支流，应该按照Ⅱ类水体保护和控制。
2.地表水环境质量现状监测
A河、B河、C河水环境质量现状监测情况。
（1）监测频率
监测频率：连续采样3天，每天各断面采三次混合样。
（2）监测项目
监测项目：pH、悬浮物、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群、总硬度、矿化度、硫酸盐、氯化物。
（3）监测分析方法:《水和废水监测分析方法》（第四版）。
（4)地表水监测结果
根据《中国新疆水环境功能区划》，所有河段（矿区段及上下游）现状使用功能为分散饮用、灌溉，水质目标为Ⅱ类，本评价参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅱ类标准。根据上述监测数据统计分析，A河、B河、C河监测断面水质指标均可满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ类标准，水质良好。
3.地下水的补给、径流与排泄概况
井田内地势南高北低，有两条河沟水自南部从井田穿过，并最终汇入C河。河沟水主要接受井田西南部的雪山雪融水的补给，其次为大气降水。河沟水均为季节性水，每年5－11月份河沟内有水流，12月至次年4月，河沟干涸。由于其流向与地层走向相交，在顺地势流淌过程中侵蚀切割地层，并通过地表风化、构造裂隙补给地下。同时河沟水亦顺地层渗漏或侧向补给，形成河沟两侧的第四系孔隙潜水，河沟两岸的孔隙潜水再渗透补给地下，从而形成勘探区微承压水。另外暂时性地表水流在顺河沟往下游渲泄时具有时间短、速度快的特点，对地下水的补给主要体现在瞬间补给，故地表水与地下水的之间存在一定的水力联系。
4.地下水环境质量现状评价
地下水环境质量现状委托当地监测单位进行了实地采样监测。
（1）监测频率
监测频率：连续采样1天，每天1次。
（2）监测项目
监测项目：pH、高锰酸盐指数、挥发酚、氟化物、氯化物、锌、铜、铁、锰、硫酸盐、硝酸盐氮、氰化物、六价铬、砷、氨氮、铅、镉、汞、总硬度、溶解性总固体、总大肠菌群、阴离子洗涤剂、细菌总数、亚硝酸盐氮共计24项。
（3）监测分析方法
水样的采集、保存按照《地下水环境监测技术规范》（HJ/T164-2004）中相关规定进行，分析方法采用《生活饮用水标准检验法》（GB5750-85）。
（4）地下水监测结果
地下水除溶解性总固体、总硬度、硫酸盐、氯化物超标外。其余所测水质指标满足《地下水质量标准》中的Ⅲ类标准值，超标原因是由于地下水天然背景值高导致超标。
5.矿井水补水因素
矿井地下水的补给主要有两方面：一是冰雪融水形成的河沟水和大气降水，通过地表风化、构造裂隙入渗补给地下水；二是位于井田南部较高位置的火烧积水（界外）通过下伏侏罗系煤系地层的构造、风化裂隙顺层补给侏罗系煤系地层承压水。通过本次生产井实际调查的情况，由于A河从井田通过，在A河水自东南向西北运移的过程中，便可通过煤系地层进入到低于A河水平的巷道中。从井下观察的情况，水从煤层顶底板的位置以滴、淋的方式进入到水仓或顺井下巷道流出矿井。故说明井田地下水与地表水之间的关系，地下水的补给主要源于A河水。此外，在井田南界外分布有古火烧区，巷道在东西两翼开采过程中均遇到过火烧。而A河水、大气降水在通过孔隙裂隙比较发育的火烧层时，在火烧层内蓄集了一定量的火烧积水，火烧积水则成为井田地下水的另一主要补给源。
赋存于东沟两侧的第四系松散洪冲积物，孔隙发育，接受东沟水的补给形成第四系潜水，其运移速度快，径流通畅；而煤系地层地下水由于地层泥质充填较多，加之岩石孔隙、裂隙不甚发育，煤系地层地下水运移相比潜水迟缓，反映到水化学特征上，则表现为承压水水质相比潜水水质较差。
地下水径流的过程也是地下水不断排泄的过程。根据静止水位观测的情况，结合井田的地势特征，井田地下水的径流方向是由东南往西北。井田地下水在径流排泄的过程中，井田内的干沟、A河是排泄通道。未来矿井生产的疏干排水将是地下水排泄的主要方式之一。
6.矿床充水因素及途径分析
矿床充水的主要因素为地层岩性、构造、火烧层、河沟水、大气降水及暂时性地表水流。井田南部老窑积水情况不明，老窑积水可能对矿床充水有影响，在开采到该位置时应采取一定的技术措施，以预防突水等事故的发生。井田南界附近的火烧层与A河相交，河水在径流过程中可通过孔隙、裂隙发育的火烧层蓄集大量的火烧积水。因此，火烧层将是矿床充水的重要途径之一。
7.矿井水对地表水的影响分析
矿井水经矿井排水经井下、井上沉淀池处理后，部分用作井下消防洒水、地面道路降尘洒水；灌溉季节部分用于绿化，矿井正常涌水经处理可全部用于生产，在突发情况下，矿井水量突增多余矿井水先进入事故池，经处理达到地表水II类水体水质标准要求后，探讨排入地表水体是否可行。
（1）排水对水环境的影响
根据工业场地所处的位置及该区域的地形特征，在矿井水充满事故池，井田范围及周边没有合适的位置来储存大量矿井水并进行有效利用，加之矿区地势又向河谷方向倾斜，所以矿井排水很容易进入A河，必须外排，一旦外排必将进入地表水体II类水域。
本矿工业场地设有事故池，经事故池缓存，再经矿井水处理站处理，排入A河河中。河水水质预测模式选用《环境影响评价技术导则 地面水环境》中规定的零维模式进行运算，其公式为：
C0=(CpQp+ChQh)/Qp+Qh
式中：C0——预测点污染物混合浓度，mg/L；Cp——污染物的排放浓度，mg/L；
Qp——污水排放量，m3/s； Ch——预测点河水中污染物浓度，m3/L；
Qh——预测点河水流量，m3/s。
预测指标为SS、F-、As、总硬度、矿化度。预测断面为未来矿井水入A河入口处。A河流量选用最小月流量，即1.4m3/s。矿井水流量取最大排水量。预测结果如下：A河水质：SS82mg/L，F-0.8mg/L,AS≤0.001mg/L，总硬度290.2mg/L，矿化度412.6mg/L；矿井水水质：SS100mg/L，F-0.3mg/L，AS≤0.001mg/L，总硬度440mg/L，矿化度1668mg/L；混合入口处水质：SS82.1mg/L，F-0.79mg/L，AS≤0.001mg/L，总硬度291mg/L，矿化度418.58mg/L；地表水Ⅱ类标准：F-1.0mg/L，AS≤0.05mg/L；《污水综合排放标准》一级：SS100mg/L，F-10mg/L，AS≤0.5mg/L。由此可知，矿井排水与A河河水混合后，其水质仍能满足地表水Ⅱ类标准值，因此不会改变A河水的环境功能和控制目标。
8.矿井水排入地表水II类水域的可行性
矿井水属污染类型简单的污水，实质是优质的地下水在采煤活动中除混进了煤尘及岩尘，使悬浮物较高，颜色呈黑色外，重金属等元素含量远远低于标准值，因此不存在重金属污染问题。从矿区水文地质情况可知，受保护的地下水是第四系冲洪积孔隙含水层水，主要分布在山前河谷形成冲洪积扇及河谷阶地两侧，此层水埋藏较深，矿井排水水质较好，煤矿矿井水量突增在事故池缓存，经矿井水处理站处理后，预测水质能达到地表水Ⅱ类水质标准要求。因此多余矿井水可以排入地表水体II类水域A河中，并实行污染物总量控制。综上所述，此类突发情况的煤矿矿井水排入地表水Ⅱ类水域从学术角度分析是可行的。