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矿区地下水专题

6.3水环境影响评价

6.3.1地表水环境影响评价

6.3.1.1地表水系

大南湖矿区西区及周边地表无常年水流，只在夏季突发短暂暴雨时可形成暂时性洪水汇集于沟谷中。

6.3.1.2建设期水环境影响分析

矿区规划涉及新建矿井，其建设周期较长，施工过程中产生的水污染源主要是施工人员的生活污水及施工现场的废水。

生活污水主要污染物为COD、BOD、氨氮、动植物油等。

施工废水主要是清洗车辆清洗、设备维修等带来的一定量的含油废水，施工建筑材料在雨水冲刷下产生污水，施工废水主要污染物为悬浮物（SS）和极少量的油类等。

此外，井筒施工在穿越地下含水层时若不采取措施将会产生一定量的含水层疏干水，其主要污染物为SS。

以上产生的水污染物，若不对其采取措施而直接排入地表沟谷中，会对地表沟谷两侧的土壤产生一定的影响。

评价提出：

（1）在降雨时对某些建筑材料及时遮盖以减少雨水冲刷产生污水，对污染较重的废污水应设临时储存及处理装置。

（2）在施工现场设置固定的冲洗场，设备及车辆定期冲洗，不允许将冲洗水随时随地排放，在冲洗场设废水隔油沉淀池，沉淀后的废水复用于施工用水。

（3）对于新建项目，其建设期间生活污水的水量较小，评价提出在施工人员集中生活区要设移动式或其他简易生活污水处理装置，集中处理生活污水，处理后水质达到污水综合排放一级标准，回用于施工降尘洒水等。

（4）井筒及大巷掘进过程中产生的废水必须排入地面场地集中水池中与施工废水一并沉淀处理，处理后废水回用于施工或场地降尘洒水，处理后多余的废水外排入附近沟谷中自然蒸发。

另外要合理安排施工顺序，在工作面准备结束前地面矿井水处理系统和排水管道应建成并调试完毕，以便在矿井试生产阶段即实现矿井水处理和达标排放。

采用上述环评提出的治理措施后，矿区建设期对地表沟谷的影响轻微。

6.3.1.3运营期地表水环境影响分析

由于本矿区及周边无地表水体，因此本次评价对运营期地表水环境的影响主要分析污废水处理措施的可行性。

大南湖矿区西区污废水来源主要有3类：

一是煤矿工业场地排放的生产生活污水，二是矿井（坑）水，三是选煤厂煤泥水。

（1）煤矿工业场地的生产生活污水水质一般不是很差，COD一般超不过150mg/L，BOD一般不超100mg/L，其它有害物质含量很少。

对于矿区来说，煤矿配套建设的选煤厂耗水量较大且对水质要求低，经二级生化和过滤消毒处理后的生活污水可以满足选煤厂用水水质要求，因此评价提出将处理后的生活污水全部用于选煤厂生产和降尘洒水等，不外排。

（2）矿井（坑）水实质上是采煤过程中来自含煤地层和开采沉陷导水裂缝带导入地层的地下水，主要污染物悬浮物，在地面经处理后可以用作生产补充水。

大南湖矿区西区地处戈壁，是水资源非常短缺的区域，矿井（坑）水在大型国有煤矿一般都能得到很好利用。

该矿区煤矿配有选煤厂，不少煤矿周围还将建设瓦斯电厂、建材厂、煤化工厂等，因此矿井（坑）水资源化利用可以得到较好的保证，处理后的矿井（坑）水回用于生产，不外排。

根据矿区地质报告，该矿区矿井（坑）水均为高矿化度水，以大南湖一号井田为典型矿井，2012年2月17日对该井田的矿井水水质进行了监测，监测结果见表6.3-1。

大南湖一号井田矿井水监测结果

表6.3-1单位：

mg/L（pH除外）

项目

矿井水

标准值

Ⅲ类

监测值

评价指数

1

pH

7.93

0.91

6.5-8.5

2

高锰酸盐指数

5.74

1.91

3

3

溶解性总固体

5430

5.43

1000

4

氯化物

1980

7.92

250

5

硫酸盐

2150

8.6

250

6

硝酸盐氮

0.1

0.005

20

7

氨氮

1.21

6.05

0.2

8

氟化物

0.03

0.03

1.0

9

氰化物

<0.002

0.04

0.05

10

Cr6+

<0.004

0.08

0.05

11

挥发酚

<0.001

0.5

0.002

12

亚硝酸盐

<0.001

0.05

0.02

13

镉

<0.0005

0.05

0.01

14

砷

<0.001

0.02

0.05

15

汞

<0.0001

0.1

0.001

16

总大肠菌群

未检出

-

3

由表6.3-1可以看出，该井田矿井水16项指标中高锰酸盐指数、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐及氨氮超标，超标倍数分别为1.91、5.43、7.92、8.6及6.05，其余各项指标均符合《地下水质量标准》（GB/T14848-93）中Ⅲ类标准要求，高锰酸盐指数、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐及氨氮的超标可能是由地质和水文地质原因所致。

因此，评价提出高矿化度矿井（坑）水用于生产时需进行脱盐处理，产生的75%的脱盐水用于生产，25%的浓盐水设置蒸发池自然蒸发处理，应妥善处理浓盐水，禁止直接排放。

（3）选煤厂煤泥水水质极差，悬浮物和COD含量非常高，如果排放对外环境影响很大，但由于环保要求的日趋严格以及选煤厂煤泥水处理技术的成熟，选煤厂煤泥水完全可以做到闭路循环，因此该矿区选煤厂煤泥水全部实现一级闭路循环，不外排，为防止事故状态下煤泥水外排，选煤厂需设置事故浓缩机。

6.3.2地下水环境与水资源影响评价

6.3.2.1矿区地质条件

（1）区域地质条件

矿区位于吐哈煤田南缘，区域内地层发育较齐全，从元古界至新生界均有出露。

矿区附近出露有晚古生界及新生界。

区域地质地形图见图6.3-1，区域地层简表见表6.3-2。

区域地层简表

表6.3-2

界

系

统

组

段（亚组）

代号

厚度（m）

备注

新

生

界

第四系

Q4

0-100

一般5-20

新近系

上新统

葡萄沟组

N2p

大于30

渐—中新统

桃树园组

N1t

124

中

生

界

白垩系—古近系

K2—E

550

侏罗系

上侏罗统

喀拉扎组

J3k

144－724

齐古组

J3q

35－665

中侏罗统

头屯河组

J2t

357

西山窑组

J2x

1125

下侏罗统

三工河组

J1s

128

三叠系

下统

韭菜园组

T1j

118－282

烧房沟组

T1sh

83－299

古

生

界

二叠系

下统

红柳河组

P1h

509－3260

阿尔巴萨依组

P1aer

198－1453

胜利沟组

P1shl

454

石炭系

上统

梧桐窝子组

C2wt

1061－8812

底坎尔组

C2d

5326

居里得能组

C2j

厚度不详

妖魔梁组

C2ym

厚度不详

乌尔图组

C2w

227－294

弧形梁组

C2h

69－220

下统

干墩组

C1gd

1360－6405

雅满苏组

C1y

5982

小热泉子组

C1x

1600

七角井组

C1qj

6624

姜巴斯套组

C1j

769－1503

泥盆系

上统

克孜尔塔格组

D3k

200－1170

中统

头苏泉组

D2t

2619－4162

下统

大南湖组

D1d

2270－5822

志留系

上统

红柳沟组

S3D1h

1300

中统

白山包组

S2b

1300

奥陶系

中上统

庙尔沟组

O2-3m

379

大柳沟组

O2-3d

1550

乌勒盖组

O2-3w

1616

中统

科克沙依组

O2k

788－3448

中元

古界

蓟县系

喀瓦布拉克群

JxK

1800－4200

长城系

星星峡群

ChX

4030

区域大地构造单元属北天山地槽褶皱带。

为晚古生代地槽型沉积，厚度巨大，火山活动强烈，特别是石炭-泥盆系火山岩发育，华力西期各类侵入活动较频繁，褶皱形态以线状为特征，构造线主要为东西向，见图6.3-2。

图6.3-2矿区构造纲要图

矿区位于大南湖凹陷内，该凹陷位于沙尔湖次级隆起之南，沙尔湖坳陷以东，与沙尔湖坳陷处于同一坳陷带上。

南与觉罗塔格复背斜为邻。

坳陷西宽东窄，走向近于东西，总长百余公里，宽十至三十公里，由侏罗系含煤地层组成复式向斜褶皱。

地层平缓，波状小褶曲发育，由东向西复式向斜逐渐向深部倾伏，地表大面积为第四系冲、洪积物覆盖。

（2）矿区地质条件（见2.2.3.1煤田地层及矿区构造）

6.3.2.2区域水文地质条件

吐哈盆地四面环山，盆地盖层与周边山系形成了两套完全不同的水文地质体系。

在周边水文地质地块中，主要赋存构造裂隙水和风化裂隙水；在自流水盆地内主要赋存孔隙水、孔隙裂隙水。

根据盆地盖层中各地区的隔水层、含水层及地下水的补给、排泄特征，将盆地粗略划分为8个Ⅲ级水文地质单元，详见图6.3-3。

吐哈盆地具有完整独立的地下水补给、排泄系统，地下水运动方向由北向南，由东向西。

在中部沙尔湖隆起作用，隆起带断裂构造的影响，地下水运动受阻在隆起北部溢出地表成泉，一分部形成地表排泄，一部分通过构造缺口直接以潜流形式向南流。

吐鲁番盆地排泄于艾丁湖，哈密盆地排泄于沙尔湖。

图6.3-3吐哈盆地水文地质略图

大南湖矿区位于哈密盆地，哈密盆地周边地质高，并向中间倾斜。

哈密碰地北部为东西走向的中国天山山系最东段南坡；南部分分布东西走向的库鲁克塔格、觉罗塔格余脉；中部为山前冲洪积扇倾斜平原和干燥剥蚀准平原，构建成了它的基本轮廓。

哈密盆地地下水的形成与分布，主要受自然条件和地质条件控制，即受气候、水文、岩性、构造、地貌诸因素的控制。

哈密盆地沉积着中新生代的地层，属中新生代构造形态，并是纬向压性构造体系、北东向压扭性构造体系和北西向压扭性构造体系的复合产物。

主要构造行迹有侏罗系的北东向的短轴向斜，第三系的北东向、北西向的压性断裂以及微弱起伏的褶皱。

同时，在盆地中部西起沙尔湖东至卡克恰勒布拉克存在着一条东西向的晚古生界早期泥盆系的古老基岩的隆起即疏纳诺尔（沙尔湖）隆起，沙尔湖隆起形成分水岭，以北为北部邻区常年积雪的喀尔里克山山前倾斜平原，以南为基岩隆起形成的构造剥蚀丘陵山区。

大南湖坳陷亦即大南湖煤田，地处中天山褶皱带的东延部位，属于哈密盆地南部丘陵区（见图6.3-4），分属Ⅲ8水文地质单元，沙尔湖隆起以南从东北方向秦城乡一带地下水承压水得到补给，其余基本上属于有效的大气降水补给。

西缘及南缘均紧邻觉罗塔格复背斜，地质体由华力西期侵入岩、泥盆系、石炭系岩系构成，为贫水区。

北为近东西向延伸逾230km，宽约10-20km的东西向的晚古生界早期泥盆系的古老基岩的隆起即疏纳诺尔（沙尔湖）隆起，形成地表和地下分水岭。

其宏观上沙尔湖隆起存在着一处古剥蚀缺口，以潜流方式进入沙尔湖隆起带之南侧，由于海拔高度上沙尔湖坳陷相对低于大南湖坳陷，且两者属于同一含煤岩系，有限的补给量主要经隐伏的剥蚀沟槽集中汇流于沙尔湖坳陷，而大南湖坳陷所获补给量甚微，更由于哈密坳陷地下水开采井由1970年200余口增至1996年2796口，盆地水资源补给量与排泄量的均衡计算结果为-5389.19×104m3/a，人工流场已具相当规模，水位下降幅度较大，平均下降速率0.3-0.4m/a，显然进入古剥蚀缺口部位的潜流已不复存在。

因此，大南湖凹陷基本上不存在潜水地下水补给源。

大南湖凹陷地下水补、迳、排条件见水文地质剖面示意图图6.3-5。

图6.3-5哈密盆地次级水文地质单元剖面示意图

南部丘陵山区地下水的形成主要依靠有效大气降水补给，受气象因素控制，测区的气候突出特点是炎热，极端干旱少量，蒸发量大。

多年平均降水量30~40mm，很少能够形成对地下水的垂直补给。

但降水多在6、7、8月份，以暴雨形式出现，每遇丰水年有时在山区还能形成具有周期性的暴雨洪流，由于暴雨洪流补给作用本身的特点，能形成补给的有效降水机会率是稀少的，而每次降水补给量也是很小的，所以大南湖凹陷地下水由于补给贫乏，总的富水性是贫乏的。

从图6.5可以看出，大南湖矿区分布于透水不含水或基本不含水岩层范围内，西部和北部也基本为透水不含水岩层，南部为基本不含水岩体，只有东北部为水量贫乏的碎屑岩类孔隙裂隙潜水，但是由于地势东高西低，向矿区补给的可能性极小，由于中天山褶皱带作用，承压水在东北方向秦城乡一带得到一定的补给。

综上所述，大南湖坳陷区（Ⅲ8）水文地质单元之南缘及西缘为觉罗塔格贫水区所环绕，北为沙尔湖隆起贫水阻水区所横亘，东侧虽无天然屏障，然总体地势西高东低，更由于区域自然地理条件为气候极度干旱，大气降水奇缺，亦无地表径流及水体，故该水文地质单元属相对独立、贫水的水文地质区。

6.3.2.3矿区水文地质条件

由前面地质条件分析，矿区内地层主要由第四系松散岩类、新近系及侏罗系沉积碎屑岩类组成，矿区内含（隔）水层（段）的划分主要依据岩性组合特征和地层富水性。

另外，沉积碎屑岩的单层厚度沿走向、倾向变化极大，尤其以砂岩最为明显，因此只能以较大的岩性段划分含（隔）水层（段）。

通过钻孔简易水文地质观测，当钻进到粗砂岩、砾岩段时，孔内出现水位变化或冲洗液漏失，说明此类岩石的孔隙率较大，裂隙较发育且不易闭合，透水、含水性较好，划分为含水层（段），而钻孔进入至泥岩等细颗粒岩段时，孔内水位变化不大或冲洗液不发生变化，将泥岩等细颗粒岩石划分为相对隔水层（段）。

据矿区内各钻孔钻探资料，地层岩性主要由浅灰色、褐色、灰色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩夹细砂岩组成，含水层与隔水层以互层的形式组成。

其中隔水层岩性主要以泥岩、泥质粉砂岩为主，而含水层岩性主要以中粗砂岩、砾岩为主。

含隔水层的概化见图6.3-6。

（1）含水层

根据以上划分依据，本区共划分为4个含（隔）水层（段），具体情况见表6.3-3。

含（隔）水层（段）划分一览表

表6.3-3

地层代号

含（隔）水层（段）编号

含（隔）水层（段）名称

Q4pl、Q3－4pl

Ⅰ

第四系透水不含水层

N2p

Ⅱ

新近系上新统葡萄沟组裂隙孔隙弱含水层

J2t

Ⅲ

侏罗系中统头屯河组裂隙孔隙弱含水层（段）

J2x

Ⅳ

侏罗系中统西山窑组裂隙孔隙弱含水层（段）

烧变岩

Ⅵ

烧变岩浅部透水不含水及深部含水层组

据矿区内各钻孔钻探资料，地层岩性主要由浅灰色、褐色、灰色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩夹细砂岩组成，含水层与隔水层以互层的形式组成。

其中隔水层岩性主要以泥岩、泥质粉砂岩为主，而含水层岩性主要以粗砂岩、砾岩为主。

各含（隔）水层（段）水文地质特征如下：

1）第四系透水不含水层（Ⅰ）

本区广泛分布，为冲积、洪积、风积层及盐碱沼泽沉积层，岩性主要为黄土、砂质粘土、砾石、细砂、砂砾层、风成砂土，盐碱砂质粘土，与下伏地层不整合接触，厚度0.85-33.98m，平均厚度9.10m，这些松散沉积物虽透水性较好但不具储水条件，为透水不含水层。

2）新近系上新统葡萄沟组弱富水含水层（Ⅱ）

为河流相土灰黄色、浅红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层，底部以砾岩、砂砾岩与下伏地层侏罗系、石炭系等地层呈超覆不整合接触，控制厚度4.26-59.70m，平均36.85m。

由简易水文观测成果可知，钻进至该地层时孔中水位几乎没有变化，泥浆消耗量也很少甚至没有消耗，ZK4812孔钻进至16.93m含砾粗砂岩段时掉块，孔内坍塌，该段岩芯较破碎；ZK533孔原本设计针对本地层及头屯河组地层进行混合抽水，但洗井结束后测得静止水位在新近系地层以下，该孔新近系不含水，结合周边勘探区及区域水文资料判断此含水层富水性弱，为间接充水含水层。

3）侏罗系中统头屯河组裂隙孔隙弱含水层（Ⅲ）

上部褐黄色砾岩、紫红色砾岩、泥岩互层，下部为杂色泥岩、泥质粉砂岩互层，夹中细砂岩，底部夹灰白色泥灰岩，与下伏地层整合接触，平均厚度164.11m。

该地层岩石较完整，裂隙不很发育，泥岩段范围消耗量3.85-25.87L/m，砂砾岩段消耗量较大，钻进中孔中水位变化不大，粗砂岩段微漏。

由详查施工的ZK533钻孔针对本地层的抽水试验结果可知渗透系数（K）为0.009574m/d，单位涌水量（q）为0.00592L/s∙m（0.1

4）侏罗系中统西山窑组裂隙孔隙弱含水层（Ⅳ）

主要由灰绿色、褐黄色、深灰色泥岩、粉砂岩、粗砂岩、砾岩及煤层不均匀互层，为区域的主要含煤地层，地表局部零星出露，控制厚度102.96-912.05m，平均厚度419.21m。

该地层垂向上含煤性不均一，由下而上呈现出稍好→好→差的变化趋势，此地层岩石较完整，裂隙不很发育，钻进中孔中水位变化不大，粗砂岩段微漏，个别钻孔煤层段不返浆。

由施工的ZKJ303钻孔及ZK486、ZK492钻孔抽水试验结果可知渗透系数（K）为0.01556-0.03257m/d，单位涌水量（q）为0.00622-0.0316L/s∙m（q<0.1L/s∙m），含水层富水性较弱，为直接充水含水层。

5）烧变岩含水层（Ⅵ）

烧变岩经火烧、烘烤变质而成，坚硬且裂隙发育，孔洞发育，气孔连通性好，透水性强，具有一定的储水空间，另外也是良好的透水通道。

火烧区因所处位置不同，富水、含水不均一，差异性极大，及其对煤层开采的影响程度也不一致。

为了与其它含水层组区别开来，将其单独划分为一个含水层。

矿区内查明的火烧区分布有4块，由东向西、由南向北依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ火烧区，17线南部为Ⅰ火烧区，13线南部为Ⅱ火烧区，13线北部为Ⅲ火烧区，5线、9线北部为Ⅳ火烧区，火烧区分布及范围见图6.3-1。

①Ⅰ火烧区

Ⅰ火烧区横跨南湖南背斜轴，主要火烧的是3-5号煤层，火烧时间相对较短，火烧深度亦不大，分布面积仅0.60km2。

据位于Ⅰ火区的17-2孔静止水位观测的结果，水位埋深为100.16m，而火烧深度仅为8.76m，据磁法成果反映，该孔所在的Ⅰ火烧区最大深度仅10m，故可判定该火区透水不含水。

②Ⅱ火烧区

Ⅱ火烧区走向近南西~北东向，东西长1.9km，南北宽2.1km，面积约4.0km2。

烧蚀煤层层位3~18煤，受南湖南背斜和ZK9-6背斜及起火前、后地面剥蚀形态控制。

区内有6个钻孔揭露，最大揭露火烧深度164.74m，烧变岩厚度29.5-125.27m，平均77.48m，水位标高404.14-404.279m（见表6.3-4），6个钻孔中有3个孔漏水，漏水孔率50%。

Ⅱ火烧区揭露火烧岩钻孔统计表

表6.3-4

孔号

底板深度

（m）

厚度

（m）

底板标高

（m

顶板标高

（m）

水位标高

（m）

水位高出顶板高度

（m）

漏水量（m3/h）

备注

ZK10-1

164.74

29.50

262.78

292.28

404.14

111.86

全漏

ZK10-2

48.85

48.85

381.71

430.56

404.21

-26.35

漏水

水位标高取ZK10-1与S11的平均值

91.9

18.50

321.89

340.39

ZK11-2

92.15

92.15

337.79

429.94

-25.73

全漏

ZK11-3

136.55

75.95

283.55

359.50

44.71

不漏

ZK13-2

125.27

125.27

303.32

428.59

-24.38

不漏

S11

102.70

74.65

319.03

393.68

404.279

10.6

不漏

二井田勘探期间在ZK10-1孔中进行抽水试验，水位标高404.14m，单位涌水量0.489L/s.m，富水性中等，渗透系数1.816m/d，矿化度33.4g/l，水质属Cl-Na型水。

北露天首采区水文地质勘探期间，在Ⅱ火烧区施工S11孔，水位标高404.30m，单位涌水量5.877L/s.m，富水性强，水质属Cl-Na型水。

S11孔进行抽水试验时，对位于Ⅲ火烧区的S7、S9两个观测孔进行观测，观测结果表明观测孔水位不受S11孔抽水影响，表明Ⅱ、Ⅲ火烧区各自相互独立，水力联系不密切。

③Ⅲ火烧区

Ⅲ火烧区从南湖背斜轴向南顺层延展，走向近南西~北东向，东西长约3km，南北宽约1.4km，火烧区面积大约4.2km2。

共有26个钻孔揭露该火烧区，烧蚀煤层层位3～30煤，烧蚀深度41.01～238.50m，烧变岩底板标高183.60～393.04ｍ，厚度5.85～205.10m，地面标高414.03～454.35，上覆第四系厚度0～13.10m。

在S1、S2、S3、S5、S6、S7、S8等七个孔进行单孔抽水试验。

抽水试验成果见表6.3-5。

据北露天勘探简易水文地质观测资料，漏水孔率高达63%，表明烧变岩赋水空间很发育。

Ⅲ火烧区抽水试验成果一览表

表6.3-5时间：

2010年10月

孔号

孔口

标高

（m）

含水层厚度

底板深度

（m）

岩性简述及

泥浆消耗量

（m3/h）

静止

水位

（m）

深度

标高

恢复

水位

（m）

深度

标高

抽水试验成果

水位

降深

（m）

涌水量

（L/s）

单位

涌水量（L/s.m）

渗透系数

（m/d）

S1

454.291

99.96

105.44

破碎严重

消耗量大

47.67

406.62

47.67

406.62

1.39

5.002

3.5986

2.80

0.98

4.132

4.2163

3.10

0.53

2.633

4.9679

3.27

S2

444.164

152.00

152.00

泥岩、砂岩

消耗量大

37.45

406.71

37.45

406.71

1.03

5.002

4.8536

2.32

S3

420.671

132.00

132.00

破碎严重

消耗量大

14.00

406.67

14

406.67

1.04

5.747

5.5260

3.13

0.65

4.539

6.9831

3.67

0.35

3.058

8.7371

4.07

S5

422.847

133.11

138.59

破碎严重

消耗量大

15.94

406.91

15.95

406.90

0.66

5.619

8.5136

4.60

S6

421.516

131.11

148.81

破碎严重

消耗量大

14.81

406.71

14.81

406.71

0.65

5.877

9.0415

4.99

S7

427.328

183.83

203.27

泥岩、砂岩等破碎严重消耗量大

20.67

406.66

20.67

406.66

0.65

5.747

8.8415

3.30

S8

422.101

205.07

238.54

破碎严重

消耗量大

15.32

406.78

47.67

406.78

1.43

6.009

4.2021

1.52

0.94

4.883

5.1947

1.76

0.50

3.332

6.664

2.00

根据单孔抽水试验成果分析，水位