卜华 张昭伟
（山东省鲁南地质工程勘察院，兖州272100）
作者简介：卜华（1967—），男，高级工程师，从事水文地质、工程地质、环境地质及地质灾害勘查工作。
摘要：巨野煤田是目前山东乃至华东地区最大的未开发整装优质煤田，现已进入全面实质性开发阶段；该煤田面积广、储量大、开发程度高，对地质环境的破坏程度较为严重，本文根据该煤田的赋存特征和开发规划工程特点对地质环境遭受的影响进行了初步分析和论述。
关键词：巨野煤田；地质环境；地面塌陷
巨野煤田是目前山东乃至华东地区已探明储量尚未开发的最后一处大型整装煤田，目前已进入全面实质性开发阶段，该煤田的开发，对于提高山东和华东地区的煤炭自给率，促进经济进一步发展，尤其是保持山东煤炭工业的持续发展、带动鲁西经济具有重要意义。然而煤炭资源的开发往往以牺牲地质环境为代价，对地质环境造成较为严重的影响或破坏。巨野煤田含煤面积广，煤层厚度大，矿井集中又同时开采，其开发必将对该区的地质环境产生较为严重的影响或永久性的改变。
1 巨野煤田概况
巨野煤田位于山东省西南部的菏泽市和济宁市，呈条带状近南北向展布，含煤面积1210km2，煤炭地质储量55.71×108t，扣除暂不能利用的储量后，现阶段规划地质储量30.96×108t。含煤地层为石炭-二叠系月门沟群太原组和山西组，总厚度230m左右，共含煤26层，可采煤层6～8层；其中3煤层（山西组）为主采煤层，北部平均厚5.96m，南部平均厚7.58m，最大厚11.36m，埋藏深500～1200m，最大埋深1400m。主采煤层厚度大、煤质好、分布稳定，煤层倾角2°～19°，构造程度中等，开采条件较好。全煤田共划分为7个井田，总建设规模1860×104t/a，服务年限50～77年，见表1。
表1 巨野煤田各井田基本情况一览表
2 区域地质环境背景
巨野煤田处于黄淮海平原的鲁西区段，地形平坦，地面标高37～46.2m，微地貌类型为缓平坡地、浅平洼地、河槽洼地、河滩高地等。区内河流较多，地表水利用程度较高，引黄灌溉是该区农田用水的主要形式，地下水的开采水平较低。该区是我国著名的优质粮棉油生产基地，经济以农业种植为主，工业基础较为薄弱。
该煤田在大地构造上处于鲁西南断块坳陷的西北部，断裂构造相对发育，并控制着煤田的分布边界；地层主要有奥陶系、石炭系、二叠系、新近系和第四系。新近系和第四系松散沉积物厚450～800m，主要岩性为粉质粘土、粘土、粉土和粉细砂。
包气带岩性以粉土为主，目前条件下土壤环境质量较好，基本未受污染。松散沉积物是本区地下水的主要赋存介质，富水性严重受地貌、埋藏条件和沉积环境的制约，空间差异变化较大；浅部和古河道带富水性较好，单位涌水量200～400m3/（d·m）；深部和河间地带富水性较差，单位涌水量小于200m3/（d·m）。地下水主要来源为大气降水入渗和河水渗漏，流向自西向东，主要以侧向径流和蒸发的方式排泄。多年平均水位埋深2～5m，水化学类型复杂多变，化学组分的背景含量较高，水质较差，多为咸水或微咸水。
新构造运动以来，该区地壳表现为整体沉降运动特征，断裂活动趋于缓和，地壳相对稳定。土壤盐渍化已得到有效控制，危害程度基本消除；受近代沉积环境和地下水位的影响，目前存在的主要环境地质问题为砂土液化。
3 煤田开发对地质环境的影响
3.1 对地形、地貌和地层结构的影响
巨野煤田为全隐蔽型井田，采用立井方式开拓、单一长壁式采煤、后退式开采、全部冒落法管理顶板，对上覆地层结构和地形、地貌的影响较为严重，影响的主要表现形式为地面塌陷。依据煤层的赋存特征和煤田设计开采范围，以理论沉陷值10mm点作为受开采影响的边界点，经选用概率积分模型进行初步预测，在设计开采区3煤层充分开采的条件下，地面塌陷面积将达到近570km2，由于矿井分布集中而且采区基本相连，所以塌陷区将成为区域性的人工盆地；在现状水位埋深条件下，积水区面积将至180km2左右，约相当于东平湖正常水域面积的1.8倍；塌陷区深度平均约4.7m，最大将达到9m。
煤田开发后，该区的地质环境将会产生较严重的改变，在地表，地形标高降低，宽阔平坦的平原成为大面积的盆地，塌陷深度超过潜水位的部分变成积水湖泊，塌陷盆地边缘部分形成倾斜的“坡子地”，出现凸凹不平的复杂形状，原有各种地貌景观不复存在；在地下，上覆地层坍塌，其原始应力状态及其完整性、连续性等结构特征遭受破坏，尤其使浅部的近代沉积物结构变得更为松散。
3.2 对地下水环境的影响
对地下水环境的影响主要有两个方面：一是煤田开发导致地面塌陷，破坏了含水层的原始结构，打破了地下水的自然循环条件、动态特征和均衡状态，使地下水转变为地表水，原来的径流、蒸发和开采排泄变为水面直接蒸发排泄，矿井排水又加速了这一过程，从而减少了区域地下水资源量；假设不考虑地面蒸发量、地面径流量和地下渗流排泄量，则区内水资源方程为消耗量等于水面蒸发量减去降水量，本区多年平均降水量为696.9mm，多年平均蒸发量为1911.9mm，蒸降差1215mm，仅浅层孔隙地下水拥有量损失就新增近2.2×108m3/a。二是矿井排水、矿区生产、生活排水和煤矸石淋滤对地下水的污染；7个井田全部建成投产后，矿井排水总量约为（6.9～7.7）×104m3/d，扣除回用量后的外排量将大于5.6×104m3/d，生产、生活排水量约为（0.9～1）×104m3/d；矿井水呈灰黑色，含有大量的悬浮杂质和一定数量的微生物以及一些重金属元素，生活污水含有较多病菌和有机质，另外本区矿井水中
3.3 对土壤环境的影响
地面塌陷破坏了土壤的结构，大面积土地积水变成湖泊，土壤的空间环境、内部结构和交换条件发生改变，降低或失去生产能力和净化环境的功能；再就是矿区建设和煤矸石堆积占压大片农田，土地失去原有使用功能，矿区、煤矸石和排放废水中的有害物质随水渗透到土壤中，使其中的有害组分增多或含量增加，环境质量变差。
3.4 产生次生地质灾害
煤矸石是煤炭生产过程中的必然产物，通常占煤炭采出量的10%～20%（陈明智等，1999），巨野煤田的采煤排矸率与该值相近，约为10.4%～19.7%，如果取中间值15%计算，开采过程中的总排矸量约为1.86×108t，不仅占压大片土地，污染水和土壤环境，堆积山体还会发生塌方、滑坡等次生灾害。
在塌陷区的缓坡地带，由于地表标高降低，地下水位相对上升，蒸发量加大，随水分上升到地表聚集的盐分增多，导致土地产生次生盐渍化。据初步推算，产生次生盐渍化的土地面积将在100km2左右。
矿井建设和开采过程中，随着基坑开挖、平整场地等工程活动及地面塌陷，将使地表植被、土壤结构受到破坏，土体变得松散、地形坡度加大，导致土壤凝聚力和内摩擦力减小、可侵蚀性增强、抗侵蚀能力降低，加剧水土流失。
4 结论及建议
巨野煤田位于鲁、苏、豫、皖交接地带，位置优越，交通便利，其开发对于缓解整个华东地区的能源需求矛盾，促进区域经济持续发展具重要意义。目前该区土地广袤，农业发达，地质环境基本处于自然状态，外动力地质作用的影响较为微弱。煤田开发将导致地面塌陷、水质污染、产生次生地质灾害等环境地质问题，其中对地质环境影响最大的是地面塌陷，它将永久改变该区的地形、地貌形态，使广阔的平原变成大面积的人工塌陷盆地和积水湖泊，改变和降低土地的使用功能，使地质环境更加脆弱。
地质环境是人类赖以生存的基础，煤田在开发过程中应严格遵循区域矿产开发原则，切实处理好资源开发与社会、环境之间的相互关系，注意落实各项污染防治措施和生态环境综合整治方案，在开发的同时最大限度地做好对环境的保护工作。
参考文献
陈明智，杨信荣，张明星.1999.论我国煤矿环境问题及其对策.见：《煤矿环境保护》编辑委员会编.煤矿环保优秀论文集（一）.北京：煤炭工业出版社，82
单忠健.1999.煤炭生产与加工过程中的某些环境问题及煤炭洗选措施.见：《煤矿环境保护》编辑委员会编.煤矿环保优秀论文集（一）.北京：煤炭工业出版社，58