（环境工程专业论文）邻水县西区煤矿开采对环境影响及煤矿废水资源化研究.pdf

摘要 邻水县西区煤矿开采对环境影响及 煤矿废水资源化研究 作者简介：刘靖，男，1 9 7 8 年7 月生，2 0 0 4 年从师于万新南教授，于2 0 0 7 年 6 月毕业于成都理工大学环境工程专业。 摘要 本文针对目前我国煤矿开采所引起的矿区环境恶化问题，煤矿严重缺水，煤 矿废水综合处理利用率低以及处理成本高的现状，进行煤矿开采对矿区环境问题 影响及煤矿废水资源化研究。 以具有代表性的邻水县西区为研究对象，针对矿区开采引起的环境问题及煤 矿废水资源化进行分析探讨。 在对研究区实地勘察，数据分析的基础上，以煤矿开采后矿区存在的环境问 题研究为主线，揭示研究区煤矿废水污染物排放分布状态，煤矿废水的水质特征， 以及煤矿废水污染物在河流中迁移、分散及衰减转化规律。并结合矿区的基本情 况对矿井废水资源化进行分析，提出研究区煤矿废水资源化的对策与措施。根据 该区煤矿废水水质特征，结合国内外煤矿废水的处理方法和工艺，同时结合矿区 的地质情况、经济情况推荐煤矿废水可用于生产、生活的合理处理方法及工艺流 程。以提高科学化管理水平，从而降低成本，争取使矿井废水全部得到综合利用， 满足矿区生产、居民生活用水。使矿区煤矿废水资源化达到经济效益、社会效益 和环境效益的统一，为矿区环境系统良性循环和区域经济可持续发展提供理论依 据和技术保障。 关键词：邻水环境废水处理资源化 堕塑堡三奎堂堕主丝苎 t h ec o a l - m i n i n ge f f e c t i n go ne n v i r o n m e n ta n dt h e s t u d i n go f w a s t e w a t e ru t i l i z a t i o ni nl i n s h u i a b s t r a t t h ep r o d u c t i o no fc o a l m i n ec a u s et h ed e t e r i o r a t i o no fe n v i r o n m e n t a n dl a c k i n gw a t e r s e r i o u s l yi nm i n i n ga r e a n o to n l yt h er a t eo f d e a lw i t hw u s t e w a t e ri sl o wb u ta l s oi tc o s t sm u c h m o r em o n e yt h ep a p e rs t u d i e st h a tt h ec o a lm i n i n gi m p a c t st h ea r e ae n v i r o n m e n ta n du t i l i z i n g w a s t ew a t e r t h i sp a p e rc h o o s e st h ew e s td i s t r i c ti nl i n s h u ia sr e s e a r c ho b j e c t ，a n ds t u d i e st h a tt h ec o a l m i n i n gi m p a c t i n go ne n v i r o n m e n ta n du t i l i z i n gw a s t e w a t e r o nt h eb a s eo fd a t ea n a l y s i s w es t u d yt h ee n v i r o n m e n tp r o b l e ma 髓rm i n i n gt h ec o a l ，t h e n a n n o u n c et h a tt h ec o n d i t i o no f t h ew a s t ew a t e r , t h eq u a l i t yo f w a s t ew a t e r ，t r a n s p o t a t i o nd i s p e r s e s a n dd e c a y sa n dt r a n s f o r m i n gi nr i v e r s e c o n d l yw ea n a l y s i st h ec o n d i t i o no fu t i l i z i n gw a s t e w a t e r , a n dp u tf o r w a r dt h em e t h o do fu t i l i z i n gw a s t ew a t e r l a s tw ec o m b i n et h ew a t e rq u a l i t y , g e o l o g i c a lc o n d i t i o n , e c o n o m i cc o n d i t i o ni n m i n e c o a la n dt h et r e a t m e n to fw a s t e r w a t e r , p u t f o r w a r dt h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s sa n dt r e a t m e n to fw a s t e w a t e r , a n da f t e rd e a lw i t ht h ew a t e r w h i c hc a nu s ea sd r i n k i n gw a t e ra n dp r o d u c t i o nw a t e r i no r d e rt oi m p r o v et h e s c i e n t i f i c m a n a g e m e n tl e v e la n dl o wt h ec o s t ，w et r yt om a k et h ew a s t ew a t e ra r ea l lg o tc o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n , a n da r es a t i s f i e dt h ep r o d u c t i o na n dr e s i d e n t r e a s o n a b l eu t i l i z a t i o nw i l lm a k em i n e w a t e ra c h i e v et h eu n i t yo fe c o n o m i cr e t u r n s ，s o c i a le f f e c ta n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i m ，a n do f f e r t h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o na n dt e c h n o l o g i c a lg u a r a n t e e f o re n v i r o n m e n t a ls y s t e ma n dt h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：l i n s h u i ；e n v i r o n m e n t ；w a s t ew a t e rt r e a t m e n t ；u t i l i z a t i o n i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛壑堡王太堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者导师签名：渤 学位论文作者导师签名：乃繁劢 学位论文作者签名：别维 p 一7 年j 月，j 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛壑堡王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛壑堡王盍堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：未川亏方 一 年j 月3 1日 1 前言 1 月l j吾 1 1 问题的提出与意义 目前我国由于采矿对矿区环境的影响研究正是国家建设的需要，正被逐渐重 视起来，而这方面的深入研究还很少，而且不够全面。对煤矿废水的资源化研究 更是甚少。所以本次研究不但具有普遍的意义，而且直接影响煤矿开采工程的使 用寿命、安全等问题。邻水县西区煤矿开始投入运行较早，其环境问题比较突出， 具有代表性。本文针对邻水县西区煤矿开采对环境问题影响及煤矿废水资源化进 行研究，根据该区矿井废水水质特征，结合目前国内外的矿井废水处理的先进处 理工艺，同时结合矿区的地质情况、经济情况提出矿井废水处理工艺流程。使矿 区矿井废水资源化达到经济效益、社会效益和环境效益的统一。通过本研究为邻 水县矿区恢复和建设良好的环境，提高科学化管理水平，从而降低生产成本，争 取使矿井废水全部得到综合利用，满足矿区生产、居民生活用水，实现其环境系 统良性循环和区域经济可持续发展提供理论依据和技术保障。因此，本研究具有 十分重要的理论意义与实际价值。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 煤矿开采对环境影响研究现状 在世界范围内，随着煤矿废水排放而引起的矿区环境问题日益突出，不良效 应也日益明显，矿区环境污染严重，影响人们的健康和自然生态的平衡。目前国 内外在研究煤矿开采活动中，由于煤矿开采活动废水排放所引起的环境问题研究 正在深入开展中。 9 0 年代后，我国许多学者对环境受开采影响从不同方向作了大量的研究。 在煤矿开采引起的水文地质效应( 指矿区采煤引起的水质、水量变化及其对当地 生态系统的影响) 方面，s t o n e r 、l i n e sgc 、b o o t hj 、b r i t t o nl j 、韩宝平等学 者进行过研究。比如韩宝平等在1 9 8 4 年以南桐矿区为例进行系统研究，揭示了 水文地质效应系统性、连锁性的特点，即在水文地质效应促使下形成的矿井地下 水系统，既具有原生矿区地下水系统的某些特点，又在一定采矿方式、强度和规 模的控制下不断演化。 在煤矿开采使地下水受到污染，水质发生变化方面也有不少学者对此作过研 究。如李定龙等1 9 9 5 年从地下水化学特征方面进行研究，探讨了矿井开采前后 主要含水层水化学特征规律及其形成作用。武强通过对煤矿开采的水环境问题研 究，发现地下水在动态交换中被带上了“有毒”或者“有害”的离子成分。 成都理工大学硕士论文 在水资源破坏原因及影响程度分区的研究中，王洪亮、张发旺等从煤矿水文 地质条件变化探讨地下水资源破坏的原因，认为地下水资源破坏是由于含水层结 构破坏及地下水环境演化产生的结果，并且煤矿排水改变了地下水的径流方式和 排泄方式。 矿区水资源保护方面，竺士林等通过分析太原前山矿区煤矿开采对水资源及 环境的影响，认为煤矿开采对地表水和地下水影响日趋严重，由此引起地面变形、 水质污染等环境问题。 近年来，煤矿开采引起的环境问题防治已经成为一个热点研究课题，较为活 跃的领域，目前，国内有关煤矿开采利用过程中生态环境负效应极其预防整治的 研究较为薄弱，与国外有关方面相比有很大差距，随着矿业开发的迅速发展，这 就需要政府增大科研资金投入，尽快组织科技力量对煤矿环境污染进行攻关，吸 收国外的先进经验，迅速提高我国对煤矿环境效应的研究与治理水平。 1 2 2 煤矿废水资源化研究现状 现在随着科学的发展和人们环境保护意识的提高，对矿井废水也已有了新的 认识，开始将矿井废水作为一种水资源加以处理利用，即矿井废水资源化。 矿井废水资源化是在解决煤矿产区严重缺水和矿井废水污染环境这两个困 绕煤矿行业的难题的基础上提出的。在我国煤矿产区中，部分地区干早缺水；部 分地区随着地下煤炭的开采，工业生产中的大量用水使得地表水逐渐减少。因此 导致了矿区工农业生产和生活用水紧张，并且影响了矿区周围人民的正常生活。 而另一方面，很多矿区矿井废水未能得到很好利用，大量的矿井废水被白白的排 放掉，极大地浪费了宝贵的水资源。同时由于有些矿井废水为高矿化度矿井废水、 或者为酸性水，还有的矿井废水中含有放射性元素等有毒有害污染物，这些矿井 废水未经处理直接外排既污染了环境，又影响景观，甚至会破坏生态平衡。因此 矿井废水资源化是解决煤矿缺水和矿井废水污染环境的最佳选择，可以达到社会 效益、环境效益和经济效益三个效益的统一。 矿井废水资源化具有重要的意义。首先从我国含煤地区的分布来看，北方地 区煤炭资源相当丰富，占全国总储量的4 5 ，但北方干旱少雨，水资源量只有全 国水资源总量的1 5 ，形成了富煤地区也是贫水地区的格局。据调查，目前全国 9 6 个国有重点煤矿中有7 1 缺水，其中严重缺水矿区占4 0 ，人均生活用水量 不足0 6 m 3 d ，即只有正常用水指标的1 2 。尤其是近些年来，生产和生活用水 更趋紧张，随着煤矿开采量的增加和矿区经济的发展，以致影响了当地居民的正 常生产和生活。在我国北方地区，矿区能源开发与水资源紧张的矛盾己严重制约 了煤矿工业的发展，也制约了我国国民经济的总体发展。所以矿井废水资源化是 2 1 前言 解决煤矿供水严重短缺的最佳出路，具有明显的社会效益。 其次，从煤炭资源的开发战略来看，综合利用矿井废水也有着重要意义。我 国西部地区煤炭储量占全国煤炭资源总储量的1 3 ，但是西部地区是我国水资源 严重短缺的地区。随着世纪之交煤炭发展战略向西北推进，煤炭缺水问题将日益 突出。只有综合利用矿井废水，充分保护有限的水资源，才能解决矿区的生产和 生活用水。因此矿井废水资源的综合利用和保护，影响到煤炭工业的持续、稳定、 协调的发展，直接关系到我国煤炭资源的开发战略，是事关全局的基础工作。 再次，从经济效益来说，综合利用矿井废水，保护水资源也具有它的生命力。 综合利用矿井废水不仅本身具有很好的经济效益，还可以缓解因水资源短缺而造 成的生产上的不必要的损失。同时综合利用矿井废水还可以极大限度地减少甚至 消除矿井废水的不达标排放，可以免缴排污费和水资源损失费。 最后，矿井废水资源化还可以缓解因矿井废水污染导致的环境问题。煤矿矿 井废水中含有各种各样的污染物。据全国煤矿矿井废水水质调查资料表明，矿井 废水中普遍含有以煤粉和岩粉形成的悬浮物以及可溶的无机盐类，一些矿井废水 中还含有有毒和有害物质，以及放射性元素等。若未经过处理，直接外排，势必 造成矿区周围环境的污染。目前，我国地下水资源较紧缺，而矿区又需大量用水， 这使得矿区周围地下水供需失衡，水位大幅度下降。同时由于大量排放有害矿井 废水对土地和水系造成直接的污染，不仅使土壤性质变差，而且危及农作物，影 响人畜健康。还造成地面裂隙、地面沉降、海水入侵等环境污染问题。 据专家估计，如果目前矿区水资源利用率达到4 0 5 0 ，煤矿自用水就基本 上得到解决，而且还能为社会提供用水。因此，无论从哪个方面来说，矿井废水 资源化都是解决煤矿缺水问题和矿井废水污染环境问题的最佳选择。 1 国内矿井废水处理利用概况 早在解放前，我国的一些煤矿就注意矿井废水的利用，例如将井下排水直接 用于煤的洗选，或者经过自然沉淀、过滤后用于洗澡。解放后，一些煤矿在井下 汲取未受污染的巷道水或井筒淋水以供矿区生活饮用。六十年代以后，我国与英 国、日本等国家的交往增加，煤矿开采技术有新的发展，水处理技术也在提高。 1 9 6 8 年北京给水排水设计院及北京煤矿设计院在大台煤矿进行了井下排水净化 后供给生活饮用水的试验研究，主要进行了混凝、沉淀、过滤试验。使出水达到 了饮用水标准。 到目前为止，我国煤矿已陆续建造了多座矿井废水处理站。目前，我国煤矿 矿井废水净化后供生活饮用的水量己达5 0 x1 0 4 m 3 d 以上。在净水工艺及方式上， 一般都能做到因地制宜。例如，当矿井废水排水时间不均衡时，设置调节；当原 水悬浮物含量高时，增加预沉池；水中粗颗粒物多时，设沉砂池；水的p h 值较 成都理工大学硕士论文 低时，要增加中和设备；一有的煤矿还采用澄清池代替混合、反应和沉淀池。但 是我国煤矿矿井废水的利用率还很低，有意识的矿井废水综合利用起步较晚，但 就目前来说，随着各煤矿水资源的紧张，许多矿区都进行了不同程度的综合利用 工作。根据不同的情况，我国矿井废水的综合利用现状也不同。 在国内，据统计，1 9 9 8 年全国煤矿外排矿井废水2 2 5 8 亿吨，综合利用率 1 9 5 ，预计到2 0 0 5 年全国煤矿外排矿井废水达2 3 5 l 亿吨，综合利用率2 3 。 我国煤矿井下水的利用率还很低，应该说在我国，矿井废水的利用潜力巨大，前 景广阔。我国煤矿的矿井废水中普遍含有以煤粉和岩粉为主的悬浮物，以及可溶 的无机盐类，有机污染物很少，一般不含有毒物质，多数矿井废水是中性水，碱 性多见，有一定数量的酸性水。可见，我国矿井废水水质较好，但利用率不高， 全国范围内，只有田陈煤矿、平顶山矿务局、充州矿务局、大同矿务局、鲍店煤 矿、古汉山矿等的矿井废水处理工艺比较成熟，一般都采用混凝、沉淀、过滤、 消毒工艺，矿井废水利用率比较高，但处理成本都较高，且都未能达到饮用水卫 生标准。这些矿区对矿井废水进行综合利用之所以成本高以及未能达到饮用水标 准，主要是由于所用药剂、投加药量不合理，处理设施落后，工艺不尽合理以及 科学化管理水平低。 第一种情况是矿井废水不经处理直接利用。这种情况的前提条件是矿井废水 中不含有毒有害元素，或含有少量，但不超过外排标准，只是部分悬浮细菌超标。 第二种情况是矿井废水经过常规的混凝、沉淀和过滤处理，处理后或者供工 业使用或者饮用或者外排。这种情况下矿井废水中必须不含有有毒有害元素( 或 含量小于饮用标准) ，p h 值接近中性，含盐量也不高。 第三种情况是矿井废水必须首先进行特殊处理，才能进行常规处理，进一步 处理为工业或饮用水。这种情况是指对酸性矿井废水的处理。酸性矿井废水在我 国分布较广，而且酸性矿井废水的危害较大，必须经过处理才能排放。 第四种情况是高矿化度矿井废水的综合利用，只有少数几种工业用水能直接 用高矿化度水。在多数的情况下必须经过脱盐处理。脱盐处理之前必须经过常规 处理去除大部分除盐之外的污染物，才能进入脱盐设备。由于脱盐设备造价较高， 运行费用也高。所以脱盐工序只是在淡水缺乏的矿区得到了应用。 应该说在我国，随着水资源的日益紧张，矿井废水的利用潜力巨大，前景广 阔。 2 国外矿井废水处理利用概况 国外煤矿都把处理矿井废水作为环境保护工作的重点，而且认为矿山排水 是煤炭开采中的一种伴生资源而不是负担，矿井废水涌出愈大，盈利愈多，经济 4 1 前言 效益也就愈大。 许多国家对矿井废水进行适当处理后，一部分达到排放标准，而排入到地表 水系。另一部分水量回用于选煤厂工业给水和矿井生产。例如：美国煤矿产生大 量的酸性矿井废水，早期采用以下措施：实施矿坑封闭，防止硫化物与空气接 触，抑制酸性矿井废水的形成，以及减少矿坑水的外溢量；封存污染水：酸 性矿井废水稀释后排放。目前，采用中和法与预曝气法结合使用效果更好，研制 了抑制铁氧化细菌活性的表面活性剂来抑制铁氧化细菌的生长。以及采用人工湿 地法等处理酸性矿井废水。矿井废水利用率达到8 1 。日本矿井废水除部分用于 洗煤外，大部分矿井废水经沉淀处理去除悬浮物后排入地表水系。对矿井废水处 理采用的技术一般有：固液分离技术；中和法：氧化处理；还原法； 离子交换法等。英国煤矿年排水量3 6 亿吨，其中1 5 作工业用水，8 5 排放到 地表水系。英国矿井废水处理主要解决以下三大问题：是对含悬浮物的矿井废 水进行沉降处理；是对矿井废水中铁化合物的去除；是矿井废水中溶解盐的 去除，采用化学试剂中和处理以及反渗透、冻结法进行脱盐处理。 目前，国外矿井废水的用途如下：选煤、水力运输、水采及水力充填用， 俄罗斯利用的矿井废水有5 0 用于选煤；锅炉、冷却、灭尘用；生活饮用， 这主要是利用从排水钻孔中抽出的水；利用矿井废水作热泵来调节建筑物室内 温度。为此国外很多煤田重视矿井排出水和矿区各含水层的地下水水层以及处理 方法和工艺的研究。如波兰上西里西亚煤田通过水质研究，根据用途不同把矿井 废水分为四类：生活用、工业用、生产用和不能利用。并且提出不同的水质应用 不同的管路从井下排出。 俄罗斯的煤炭工业居世界领先地位，对矿井废水的处理技术及其利用的研究 起步较早、成果显著，居世界领先地位。俄罗斯煤矿环保研究院研制了用气浮法 净化矿井废水，采用净化水部分循环工作方式，循环水在压力箱中剩余压力作用 下充满空气，较好地形成轻浮选剂。俄罗斯采煤建井和劳动组织所研究的电絮凝 法，是以直流电通过金属电极处理矿井废水，在电化学、电物理综合作用下，使 矿井废水杂质颗粒、水和微气泡形成松散团粒，凝聚后漂浮在水面上，形成一层 泡沫后用刮板排除。此法可使杂质团粒的沉淀速度提高数倍，并对排除乳化于水 中的石油产物和其污染物有效。近年来主要进行了以下三个方面的工作： 、矿井废水迸行初步的澄清和消毒后排入水体： 、净化处理后作为洗煤厂和矿区综合防尘用水； 、净化处理后作为矿区和城市的生活杂用水。 2 0 世纪8 0 年代前后，美国和一些欧洲国家先后开展了采用人工湿地处理矿 成都理工大学硕士论文 井废水的实验研究取得了一些可喜的成果，目前己逐步应用于生产，并收到了良 好的效果。此法具有投资省、运行费低、易于管理等突出的优点，引起了人们的 极大兴趣。 总之，世界上不少国家在矿井废水的处理和利用方面，进行了广泛的研究和 实践，己取得了许多成果，积累了不少经验。但由于煤炭矿井废水成份的复杂性 和地域的特点等因素，现有的处理与回用工艺技术还不够完善和成熟。针对不同 的水质情况和回用的具体要求，应采用不同的工艺。 1 3 本研究主要内容和研究思路 1 3 1 研究的主要内容 本文就针对我国矿区严重缺水，矿井废水综合处理利用率低以及处理成本 高，矿区环境恶化等的现状进行研究。并选取以邻水县西区为研究对象，邻水县 是一个规模较大的产煤县，其煤质大多为低硫、高发热值的优质煤，主要分布在 华蓥山背斜、铜锣峡背斜与明月峡背斜的两翼二叠系与三叠系地层中。早期大多 煤矿由国家经营，经济改革后，全县煤矿都由个体经营者管理与开采。本课题以 邻水县西区为研究区，针对矿区开采引起的环境问题，进行分析探讨，结合研究 区煤矿的基本情况对煤矿废水资源化进行分析，提出研究区煤矿废水资源化的对 策与措旌。本文主要研究内容为： l 针对研究区煤矿开采现状及煤矿开采所引起的环境问题进行分析。 2 结合对研究区的自然环境背景分析，分析研究区煤矿废水排放特征，煤矿 废水来源，以及煤矿废水污染物在河流中迁移、分散及衰减转化规律。 3 对煤矿废水资源化进行分析，提出煤矿废水资源化综合利用途径以及煤矿 废水资源化的对策与措施。 1 3 2 研究的思路 论文将以煤矿开采后矿区存在的环境问题研究为主线，通过对邻水县西区煤 矿开采现状、煤矿废水排放特征、周边环境问题的研究，提出煤矿废水资源化的 效益分析及对策与措施。技术路线详见图1 1 所示。 6 1 前言 图1 - 1 ；技术路线图 成都理工大学硕士论文 2 区域地貌、地质及水文气象特征 2 1 区域地理、地貌概况 区域位于华蓥山山脉龙王洞背斜东翼，山脉走向与构造线方向基本一致，呈 n 3 0 。e 左右展布。在区域范围内地形最高点位于井龙泉煤矿外西侧宝顶山，海 拔标高1 5 8 6 5 9 m 。背斜呈单面山缓坡地形，由西向东逐渐降低，至海拔标高3 0 0 m 左右，达中侏罗系上统红色地层为丘陵地带，地形坡角为1 5 。3 0 。间。由于 软硬岩石差异性风化剥蚀，山顶至山脚成锯齿阶坎状。地貌形态以中低山岩溶地 貌和砂泥岩形成的丘陵地貌为主，地形起伏与地质构造保持相对一致的特征，呈 顺向坡，东缓西陡，愈往翼部地形愈低，区域内鲁家岩沟可视为当地最低侵蚀基 准面。 2 2 区域构造 华蓥山复式背斜属新华夏系第三沉降带与四川盆地川东褶皱带西缘接合部， 南起嘉陵江，北至达州白腊坪，走向长约1 6 0 k m ，东西宽约l o k m ，主要有龙王洞 背斜、宝项背斜、打锣湾背斜、李子垭向斜、天池向斜、田湾向斜及三百梯向斜 等几个次褶曲组成，在各次级褶曲间还发育有更次级褶皱。各褶曲轴线延伸方向 基本一致，约n 2 0 3 0 。e ，轴面东倾，各次级褶曲除龙王洞背斜和宝顶背斜平 面表现为线形褶曲外，其余则为长园形褶曲。该复式背斜向南分岔为观音峡、温 塘峡、沥鼻峡三个隆起带及北碚、壁山两个沉降带，形成华蓥山帚状褶皱。 华蓥山深大断层带发育于龙王洞背斜西翼，地面出露南起嘉陵江，北至天池 镇附近，全长7 5 k m ，华蓥山井田范围内出露长度约3 2 5 k m ，主要由f 4 、f 8 等数 条走向逆断层组成，其中以f 4 、f 8 断距最大，对煤层破坏性最大，断层走向n 3 0 。e ，倾向s e ，倾角5 0 7 0 。，落差1 0 0 0 2 0 0 0 m 。该断层在天池镇以北隐伏， 至广安煤矿附近消失，根据资料揭露，发育于龙王洞背斜和李子垭向斜间，走向 长约2 8 k m ，造成龙王洞背斜西翼直立倒转呈“s ”形褶皱( 见图2 1 ) 。 l 、褶曲 控制本区域主要构造为华蓥山复式背斜东侧次级褶曲龙王洞背斜，该背斜轴 向n 2 5 。3 0 。e ，为一西陡东缓的不对称背斜，东翼倾角一般3 5 。4 0 。，深 部逐渐增大为5 0 。7 0 。；西翼5 0 。8 0 。，局部倒转，轴面东倾，倾角6 5 。 7 5 。龙王洞背斜轴线枢纽向南西方向倾伏，倾伏角1 0 。1 3 。轴部出露地 层最老为二叠系下统栖霞组和茅口组，两翼为二叠系上统龙潭组和长兴组，三叠 系下、中统地层，东翼还有三叠系上统须家河组及侏罗系地层。 2 区域地貌、地质及水文气象特征 2 、断裂 根据地面调查和地质填图，区域范围及周边共发现断层1 7 条，主要断层分 布于龙王洞背斜西翼或近轴部附近，且集中于6 勘线以北走向长3 k m 范围内。此 组断裂为一组相互平行的高角度走向逆断层为主，地表延展长度不一，断层对西 翼煤层有较大的破坏作用，对东翼煤层基本无影响，现就主要断层叙述如下： ( 1 ) f 1 8 走向逆断层 该断层位于背斜西翼5 6 勘探线间，地表出露长度1 2 0 0 m ，断层产状：走 向n 3 0 。e ，倾向s e ，倾角6 0 。左右。断层迹象：地表t 。f 2 段覆于t ，f 3 段上，上 盘岩层倾角一般3 5 。4 5 。，下盘倾角6 0 7 5 。；5 - 3 号孔在井深4 5 0 m 长兴组 二段重复出现，落差达5 0 1 0 0 m ，对西翼煤层有较大破坏作用。 ( 2 ) f 1 2 走向逆断层：该断层位于f 1 8 断层的东侧，介于2 - 6 勘探线之间， 地表出露长度1 7 6 0 m ，产状与f i o 断层基本一致，深部与f 1 8 断层合并。断层迹 象：地表t 。，1 段明显减薄，厚度不足4 0 m ，断层两侧产状紊乱。 ( 3 ) f i o 走向逆断层：位于f 1 2 断层东侧，介于2 - 6 勘探线间，地表出露长 度1 9 0 0 m ，断层产状：走向n 3 5 。e ，倾向s e ，倾角6 0 。6 5 。断层迹象：在 2 3 勘探线间p 。l “与p 。”2 相接；在5 - 3 号孔于1 9 7 m ，p 2 。1 直覆于p 。“段之上，落 差达5 0 1 5 0 m ，对西翼煤层有较大破坏作用。 ( 4 ) f 9 走向逆断层：位于2 线西端龙王洞背斜西翼，向北可能与f 7 断层相 接，向南与f i o 断层合并，地表出露长度6 0 0 m ，断层产状：走向n 4 0 。e 。 9 挂刁o匿咎o剐赣键 2 区域地貌、地质及水文气象特征 2 3 区域地层 区域范围内出露地层自新至老有第四系坡残积层、侏罗系中统新田沟组、侏 罗系中下统自流井组、三叠系上统须家河组、中统雷口坡组、下统嘉陵江组、飞 仙关组、二迭系上统长兴组，龙潭组以及二叠系下统茅口组和栖霞组，现分别叙 述如下： 、第四系全新统坡残积层( q 4 圳+ d ) 厚度0 5 m ，在井田范围内，基岩裸露各类坡残积土层极薄。 、侏罗系中统新田沟组( j 2 x ) 厚度 1 0 0 m ，上部为灰黄绿色泥岩、砂质泥岩夹泥质粉砂岩、细砂岩；中下 部为黑灰、黄绿色泥岩夹石英砂岩及薄层介壳灰岩。 、侏罗系中下统自流井组( j i - 2 z ) 总厚5 3 8 m ，根据岩性组合特征可分为四段。 大安寨段( j 1 2 2 3 ) 厚3 6 m ，上部为黑色泥岩夹薄层泥灰岩，中部和下部为灰色中厚层介壳灰岩， 夹灰黑、紫灰色泥岩，底部为一层厚度在5 6 m 的灰色厚层石灰岩。 马鞍山段( j 1 - 2 2 2 ) 厚1 8 5 m ，上部为紫红色泥岩夹泥质粉砂岩及粉砂岩；下部为紫红黄绿色泥 岩，砂质泥岩夹粉砂岩，底部有一层黄灰色中厚层状石英砂岩，厚6 8 m 夹有泥 质粉砂岩。 东岳庙段( j 1 2 2 1 ) 厚4 9 m ，上部为深灰、黄绿色薄层泥岩，含完整的叶肢介化石；下部为灰黑 色薄层泥岩，夹有2 4 层透镜状介壳灰岩，底部为灰色石英粉砂岩。 珍珠冲段( j l z h ) 厚1 2 0 m ，紫红、黄绿、灰、灰黑色中厚层厚层状泥岩、砂质泥岩、泥质 粉砂岩，中部及下部夹灰、深灰色中厚层状石英砂岩及粉砂岩，底部局部含煤线 及灰黑色泥岩或含炭泥岩。 、三叠系上统须家河组( t 3 x j ) ，总厚度4 0 7 m 按岩性组合及含煤性，可分为六段。 须家河组六段( t 3 x j 6 ) ， 厚7 0 m ，灰白、浅灰、黄灰色，中厚厚层状，细中粒长石石英砂岩和岩 屑砂岩组成，以泥质胶结为主，交错层理发育，中部夹一层透镜状黑色薄层泥岩。 成都理工大学硕士论文 须家河组五段( t 3 x j 5 ) ， 厚8 0 m ，分三个亚段 须家河组四段( t 3 x j 4 ) 厚8 0 m ，浅灰、灰白、黄褐色中厚层状长石石英砂岩、岩屑砂岩组成。 须家河组三段( t 3 x j 3 ) 厚8 0 m ，深灰、灰黑色薄层至中厚层状泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩组成。 须家河组二段( t 3 x j 2 ) 厚9 6 m ，浅灰、灰白、灰色中厚至厚层状长石石英砂岩、泥质和硅质胶结。 须家河组一段( t 3 x j l ) 厚6 m ，深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩，含透镜状煤层。 、三叠系中统雷1 ：3 坡组( t 2 1 ) ，总厚1 7 5 m 里条带状分布于龙王洞背斜东翼，该组可划分为三段，以中厚层状粉晶灰岩 为主，夹白云岩、钙质白云岩、泥质灰岩、盐溶角砾岩。 、三叠系下统嘉陵江组( t l i ) 总厚度5 6 9 m ，属浅海碳酸盐岩台地沉积，根据岩性组合特征分为四段。 、三叠系下统飞仙关组( t i f ) 总厚4 7 7 m ，广泛出露于龙王洞背斜东翼分为五段，其中四段属浅海碳酸盐岩 台地潮沟、潮坪浅滩沉积环境，一段属浅海陆棚沉积环境，二段、三段和五段为 混合潮坪沉积。 飞仙关组五段( t 1 户) 厚5 5 m ，上部为绿灰、紫灰、灰色薄层至中厚层状泥质灰岩、钙质泥岩不等 厚互层，夹紫红色石灰岩，生物碎屑灰岩及薄层透镜状白云岩；下部为紫红、紫 灰、灰色泥岩、钙质泥岩夹透镜状石灰岩、介壳灰岩，底部为绿灰色泥晶灰岩， 局部相变为钙质泥岩，显水平层理。 飞仙关组四段( t 1 f 4 ) 厚1 5 0 m ，浅灰、灰白、灰色中厚层至厚层状粉晶细晶灰岩为主，下部夹 有泥晶灰岩。 飞仙关组三段( t 1 p ) ， 厚1 4 0 m ，紫、紫红、紫灰色薄中厚层状钙质泥岩，夹数层灰色中厚层状 泥晶粉晶灰岩。 飞仙关组二段( t l 产) 厚4 4 m ，上部为灰色中厚层状泥晶灰岩，夹薄层介壳灰岩及钙质泥岩；中部 1 2 2 区域地貌、地质及水文气象特征 浅灰色鲕状灰岩、介壳灰岩，下部为灰色中厚层状泥晶灰岩，夹透镜鲕状灰岩， 具水平及缓波状层理。 飞仙关组一段( t ，f 1 ) 厚5 0 m ，顶部为黄绿色钙质泥岩，夹两层水云母粘土岩；上部紫灰、灰色中 厚层至厚层状、泥晶灰岩；中部为紫、暗紫色厚层状泥晶灰岩，夹薄层介壳灰岩、 钙质泥岩；下部为紫红、紫灰色薄层泥晶灰岩与钙质泥岩互层： 、二叠系上统长兴组( p 2 c ) 厚1 7 5 0 0 m ，属浅海陆棚碳酸盐岩生物礁相沉积。 长兴组三、四段( p 2 c 3 + 4 ) 厚9 0 1 4 8 m ，平均1 2 5 0 m ，灰、浅灰、浅棕灰色，中厚层厚层状粉晶灰 岩，砂晶灰岩、生物碎屑灰岩，上部富含透镜状、结核状燧石，顶部为灰色薄层 泥灰岩，夹水云母粘土岩，产蜒科、珊瑚、腕足类等化石。 长兴组一、二段( p 2 c 1 + 2 ) 厚4 5 5 3 m ，平均5 0 0 m 。二段( p 2 c 2 ) 厚1 4 o 1 6 7 m ，平均1 5 5 0 m ，灰 深灰色中厚层至厚层状灰岩，含少量燧石结核，与深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩 互层，一般有泥岩、砂质泥岩夹层2 3 层。一段( p 2 c 1 ) 厚3 1 3 0 3 7 5 m ，平 均段3 4 5 m ，灰、深灰、浅灰色中厚厚层状灰岩，含有少量燧石结核。 、二叠系上统龙潭组( p 2 1 ) 乎均厚1 0 5 0 m ，属浅海碳酸盐岩台地潮坪沉积体系。 五段( p 2 l5 ) 厚3 0 1 3 8 0 m ，平均厚度3 5 o m 。深灰、灰黑色，泥岩，砂质泥岩、泥质 粉砂岩、粉砂岩、细砂岩与石灰岩、泥质灰岩互层，具砂纹层理及水平波状层理， 上部夹k 8 煤层，中下部含透镜状k 6 煤层，一般厚度0 1 0 o 2 m ，均不可采。 四段( p 2 1 4 ) 厚2 0 6 2 9 缸，平均厚2 4 2 m 。上部和下部为灰色中厚厚层含燧石灰岩， 中部为深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩及粉砂岩或细砂岩组成，具水平及水平波状 层理。 三段( p 2 l3 ) 厚4 6 7 8 m ，平均厚6 8 m 。深灰、灰黑色薄层泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩或 细砂岩，具水平及水平波状层理，夹黄铁矿结核及晶粒，含植物化石及碎片。顶 部为k 4 煤层、煤厚0 3 5 1 1 6 m ，平均厚0 4 2 m 。 二段( p 2 1 2 ) 成都理工大学硕士论文 厚度8 2 0 1 2 4 m ，平均厚1 1 o m 。顶部、中部及下部为浅灰、灰色中厚层 厚层状石灰岩，含有少量燧石结核；上部为深灰、灰黑色薄层泥岩、砂质泥岩， 具水平层理。含少量植物化石碎片。此层俗称大铁板。 一段( p 2 1 1 ) 厚2 5 9 3 0 5 m ，平均厚2 8 0 m 。灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩，粉砂岩、细 砂岩及石灰岩组成，上部夹k 3 煤层，中下部含主要可采k l 煤层。此段底部为灰、 灰白色铝质泥岩富含黄铁结核及晶粒，属标志层i i i ( b 3 ) ，厚度2 8 0 5 4 m ， 平均厚3 6 0 m ；其上为浅灰色石灰岩，厚度1 4 0 2 5 0 m ，为标志层i i ( b 2 ) 。 与下伏地层假整合接触。 、二叠系下统 茅口组( p 1 m ) 厚1 3 1 o m ，属广海碳酸盐岩台沉积，主要出露于灌予沟及崩石岩龙王洞背斜 轴部。上部为浅灰、浅棕灰色，厚层石灰岩、生物碎屑灰岩，质纯；下部为灰色 厚层状石灰岩，生物碎屑灰岩，含少量燧石结核，具缝合线构造，夹泥质条带， 富含蜓科珊瑚等化石。 栖霞组( p 1 q ) 出露厚度 1 0 0 m ，深灰，灰黑色，中厚层厚层状沥青质灰岩，夹薄层黑色 沥青质泥岩。含不规则燧石结核。 2 4 区域水文气象特征 1 水文 邻水县境内地表水网状河较发育，水量丰沛，由西向东主要有御临河、大洪 河等，区内河流均由北东流向西南，均属长江水系的支流。县内西南脚有一自然 湖泊：大洪湖，跨越相邻长寿县，尚有大小水库6 5 个，总容量为5 6 1 6m 3 ，北 东部的万桥水库是唯一的中型水库。各煤矿排放的废水直接注入邻近溪沟或河流 后又分别汇入御临河。御临河河床由第四系亚砂土、粉砂、砂砾石组成，渗透性 较好，河道的砂砾中含有丰富的潜水，因此河道的污染已直接导致了整个邻水县 地下水的严重污染。 本文研究区属华蓥山以东区域的御临河流域西岸范围，御临河为本区主要排 泄基准面。其西岸发育有近东西向大小溪沟近十条，其主干沟由北往南为孙家湾 沟、双叉河沟、禾藤湾沟、甘河沟，鲁家岩沟均为常年流水，暴涨暴落小河。汇 水区源自西面高山，流向东南注入御临河转汇长江，流量可达2 0 0 m 3 h 5 7 4 7 4 m 3 h ( 以孙家湾河为代表) 。以上沟溪上游支流部分为季节性有水，特别是由于矿 山开挖后，部分次一级小沟枯季基本无水。御临河水体污染源可以分为点源和非 j 4 2 区域地貌、地质及水文气象特征 点源两种，点源污染包括城镇污水和城镇垃圾，非点源主要包括城镇地表径流、 农牧业地表径流( 农药、化肥) 、林区地表径流、养殖投饵污染、降雨污染。邻 水县主要地表水系及煤矿分布如( 图2 2 ) 。 2 气象 本区属亚热带大陆性山地湿润气候，由于区内相对高差较大，气候垂直分布 明显，常有山上阴霾雾雨，而山下却是晴朗艳阳之日。根据邻水县气象局1 9 8 7 年1 月至2 0 0 3 年气测资料，综述如下： 、降雨量：最大年降雨量1 5 3 8 4 m ( 1 9 8 9 年) ，最小年降雨量1 1 5 6 9 m m ( 1 9 8 8 年) ，年平均降雨量1 3 3 0 4 m m 。但降雨分布不均，每年1 2 月至次年2 月 降雨量较少，6 8 月降雨量充沛，平均月降雨量2 3 4 9 m ，7 月平均降雨量 3 4 9 3 m m 。1 9 8 9 年7 月7 1 1 日降雨量高达3 8 6 5 m m ，为该年总降雨量的2 5 1 2 。 、蒸发量：年总蒸发量平均9 3 6 5 7 m m ，6 8 月平均蒸发量1 3 7 0 6 m m ，冬 季1 2 月次年1 月，月平均蒸发量为2 3 3 9 n - n n 。 、气温：年平均气温1 6 4 1 7 1 。6 8 月最高气温3 7 5 。c ，1 2 月至次 年2 月有积雪，时间不长，最低气温一1 7 ( 1 9 8 9 年1 月3 0 日) ，5 9 月平均 气温在2 0 以上，其余各月气温平均在l o 左右。 、风速及风向：最大月风速1 ，o m s ，平均年风速0 7 0 8 m s 。风向最多 为东北风。 成都理工大学硕士论文 图2 - 2 ：邻水县主要地表水系及煤矿分布圈 1 6 3 研究区交通，经济及煤矿开采现状 3 研究区交通、经济及煤矿开采现状 3 1 研究区交通位置概况 邻水县古称邻州，始建于梁大同三年，距今已有1 4 0 0 多年。全县幅员面积 1 9 1 9 平方公里，耕地面积6 8 万亩。地理位置优越邻水地处川东门户，紧靠重 庆市。东邻重庆市长寿县，南连重庆渝北区，西靠广安市，北接达州市。县城距 小平家乡广安市4 0 公里，距重庆市区8 2 公里。 境内国道、省道、县道纵横交错，四通八达，基本实现柏油化，公路通车里 程4 9 1 公里：广( 安) 一邻( 水) 、达( 州) 一渝( 重庆) 高速公路已开通，和正 在建设中的沪一蓉高速公路呈十字状交汇于邻水，形成川东交通枢纽。县城距重 庆国际机场约6 0 公里( 高速) ，仅需4 0 分钟车程；距广安火车站2 0 公里；距长 江上游长寿港l o o 余公里，水陆空交通发达，通讯十分便捷。 3 2 研究区自然环境状况 研究区属于亚热带大陆性山地温湿气候且为侵蚀中低山，植被比较发育，多 分布在p 2 c 、p 2 l 灰岩地层中。处于山顶与半山以上地带多为松树林和混交林， 较低处为旱地与局部零星人工林地，总体覆盖面积达6 0 。因而生态水层较为完 整，对降水的涵养与对地下水的补给较为有利。煤矿区周围无较大的地表水体和 河流，常年性流水横向溪沟，里“v ”字型切割各地层，其支沟呈树枝状分布， 汇集周边地表水和地下水排泄。 3 3 研究区社会经济状况 邻水县是四川省东都边缘毗邻重庆市的农业大县，地域广阔，资源丰富，矿 产、建材、森林等门类繁多，水资源相对贫乏、自然灾害频繁。煤的储量丰富， 达4 亿多吨，年产原煤3 0 0 万吨，是全国1 0 0 个产煤大县之一。天然气储量较大， 年产天然气4 亿方，是川东大气田主要产区。华蓥山九洞矿泉水水质优良，是全 国五大矿泉水之一。旅游资源丰富，有当年华蓥山游击队战斗遗址；有被誉为“川 东第一湖”的大洪湖；有因明代建文皇帝驾临得名的御临河小山峡；有号称“川 西峨眉，川东华蓥”的佛教圣地华蓥山寺庙；有“春赏花、夏纳凉、秋观叶、冬 看雪”的罗家洞森林公园；有位于明月山麓凉山乡境内的明月山温泉；还有神奇 的金盆池，繁茂的沙椤林、壮丽的清溪河瀑布等。当地居民以汉族为主，经济以 农业为主，主要农作物为稻米、小麦、玉米、红薯等，全县人口约9 0 万人，其 中8 0 以上居住农村，2 0 居住县城和乡镇，农村相对贫困，劳动力资源极为丰 富，随着改革开放以来，大批农村劳动力外出务工，为邻水县经济输入了新的活 力。邻水县“三山二槽”( 即西为华蓥山亦称西山，中部为铜锣峡山又称中山， 1 7 成都理工大学硕士论文 东部为明月峡山又称东山，中间为两个槽谷) 矿产资源丰富，盛产煤炭，最高年 产量达1 8 0 2 0 0 万吨，是原煤炭工业部百万吨产煤大县：开采矿产资源为当地 经济带来了活力，为安排农村剩余劳动力、增加财政收入及当地居民的收入起到 了积极的作用，为当地经济的发展注入了新的活力。广安电站的建立，缓解了广 安市区用电的紧张状况，亦为工农业发展提供了强大的电源。 3 4 研究区煤矿产层概况 含煤地层均为二叠系上统龙潭组( p 2 1 ) ，平均厚度1 0 5