第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境2014

第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境礦床礦體圍巖C.露天礦邊坡失穩(wěn)防治方法：1.地表排水采用排水疏干法，修建截排水系統(tǒng)，排除邊坡范圍內(nèi)外的地表水體，以排為主、排擋結(jié)合。場地內(nèi)部采用樹枝狀排水系統(tǒng)；地下水位高時采用地下井巷排水疏干法；場地外部采用攔截方法。2.修整邊坡，調(diào)整邊坡角3.修建抗滑擋土墻與頂部卸載、周邊排水相結(jié)合。4.控制爆破減少炸藥量、邊坡附近采取預裂爆破等方法。5.人工加固坡角設置護墻、抗滑樁、注漿等方法。巖石硬度系數(shù)某采深下最終邊坡角<90m<180m<240m<300m8~1450~6048~5745~5342~483~743~5041~4839~5336~421~230~4328~4126~3924~36二、井工開采對地質(zhì)環(huán)境的主要影響（一）采空區(qū)地面塌陷和地裂縫礦層開采后，形成采空區(qū)。隨著采空區(qū)范圍增大，兩側(cè)洞壁和支撐力不足以支撐上覆巖土體的重力時，便向下移動變形，周圍形成張性裂隙。巖層進一步發(fā)展成斷裂、破碎，導致地面變形形成塌陷盆地。當?shù)孛孀冃螢槊鏍罘植紩r稱為“地面塌陷”。為線狀分布時稱為“地裂縫”。莒山采煤沉陷和地裂縫遼寧撫順煤礦采礦塌陷破壞交通干線古交市采煤導致房屋破裂古交市采煤導致房屋倒塌太原西山采礦地面塌陷引發(fā)土地破壞采空區(qū)地面塌陷的形成機理1.對于開采煤層埋深較淺、開采規(guī)模不大的小型煤礦

1）采空區(qū)安全頂板厚度不夠，采空引起頂板坍塌冒頂后造成地面塌陷；

2）地下采空引起地下水位下降，造成上覆土體失去頂托后發(fā)生的地面下沉。2.對于規(guī)模大、埋深大且地下大面積采空的大型煤礦

1）地下大面積采空后，礦層上部失去支撐，

巖體自下而上產(chǎn)生變形，

最終在地面形成下沉變形的移動盆地。地面塌陷在平面上可以分為三個區(qū)域，即中部的沉降區(qū)（塌陷區(qū)）——下沉均勻；擠壓區(qū)——地表向中部傾斜，下沉不均勻；外側(cè)的拉張區(qū)——下沉不均勻，多表現(xiàn)為地裂縫。地面塌陷在剖面上呈漏斗狀，分為垮落帶（冒落帶）、斷裂帶（裂隙帶）、沉降帶。破裂角和穩(wěn)定角決定了漏斗上部的最小和最大開口范圍，巖性越堅硬，破裂角和穩(wěn)定角越大，越軟弱則越小。級別塌陷或變形面積（km2）巨型≥10大型1～10中型0.1～1小型＜0.1地面塌陷規(guī)模等級分級表地裂縫是指在一定地質(zhì)自然環(huán)境下，由于自然或者人為因素，地表巖土體開裂，在地面形成一定長度、寬度裂縫的地質(zhì)現(xiàn)象。按成因分為三個類型：1）內(nèi)營力作用形成（新構(gòu)造活動、地震、火山作用引起的）。2）外營力作用形成（采空區(qū)下沉塌陷、黃土濕陷、膨脹土作用、過

量抽取地下水引起等）。3）內(nèi)、外營力綜合作用形成的。

地裂縫規(guī)模等級分類表級別規(guī)模巨型地裂縫長＞1km，地面影響寬度＞20m大型地裂縫長＞1km，地面影響寬度10～20m中型地裂縫長＞1km，地面影響寬度3～10m，或長≤1km，寬10～20m小型地裂縫長＞1km，地面影響寬度3m，或長≤1km，寬<10m地裂縫的影響因素還受地形地貌、巖性、巖土體等有關，一般講，斜坡地帶比平坦區(qū)域易形成、脆性巖層以及松散沉積物區(qū)也易形成，但是往往被充填物所覆蓋，形成隱伏地裂縫。煤炭開采中將可采煤層埋深與采厚之比稱為深厚比。該比值越小，越易產(chǎn)生地面塌陷。（趙致棟，1997）。

一般<20時，可能產(chǎn)生嚴重地面塌陷；

20~200時，地表可能發(fā)生不同程度變形，＞200時，對地表可能出現(xiàn)微小裂縫，影響小。整治措施：1.地面塌陷區(qū)整治措施1）沉陷幅度較小區(qū)域：采用“挖高墊低”法。或清除松土、填入塊石、覆蓋粘土、夯實整平。2）沉陷幅度較大區(qū)域：先剝離表土層、底土層分別堆放，然后硬化基礎，防滲處理，布設排水管道，用廢石填埋，壓實、堆土，達到耕種條件?；虿捎勉@孔灌漿，固結(jié)垮落帶、充填縫隙。2.地裂縫整治措施主要采取灌漿法、充填法等。（二）矸石排放煤矸石對環(huán)境的污染煤矸石從地下到地表，環(huán)境的急劇變化，易于風化，有機成分自燃，加劇風化，促進有機成分進一步溶解。1.堆放引起邊坡災害發(fā)生滑坡、泥石流。2.回填引起地基下沉煤矸石回填后，形成的地基隨著自燃和風化，物理性質(zhì)和化學性質(zhì)在不斷變化，致使上部的建筑物發(fā)生不均勻沉降，變形破壞。3.對土壤和大氣污染使土壤鹽分升高，形成鹽堿化，導致土地棄耕。煤矸石自燃產(chǎn)生大量H2S、SO2、CO2等氣體，空氣煙霧蒙蒙，居民上呼吸道疾病發(fā)病率增高。4.對地下水體污染可溶性無機鹽分滲入地下水體，導致矸石山周圍地下水污染，形成高礦化度、高硬度、高硫酸鹽等成分。

2004年6月5日，由于連降暴雨，重慶市萬盛區(qū)東林煤礦煤矸山發(fā)生大規(guī)模泥石流滑移，20萬m3的土石順山坡傾瀉而下，沖毀掩埋14戶居民住房，造成21死亡。矸石場地治理模式滲濾液收集管莒山煤矸石治理（三）煤層及煤矸石自燃目前比較普遍的看法：煤炭及煤矸石能在常溫下吸附空氣中的氧而氧化，產(chǎn)生一定的熱量。若氧化生成的熱量較少并能及時散失，則煤溫不會升高；若氧化生成的熱量大于向周圍散失的熱量，煤溫將升高。隨著煤溫的繼續(xù)升高，氧化急劇加快，從而產(chǎn)生更多的熱量，煤溫也急劇上升，當煤溫達到著火點（300～500℃）時，煤炭及煤矸石即自燃發(fā)火。自燃后產(chǎn)生大量含SO2、CO2、CO等有毒有害氣體，對大氣環(huán)境嚴重污染。重慶南川市南城辦事處磺巖村山體到處冒火，村民們在燃燒的火焰上架起鐵鍋煮起了豬蹄，有的村民卻嚇得晚上不敢進屋睡覺。當?shù)卮迕駥⒌静莘旁趪娀鸬膸r隙，稻草馬上就被點燃。白天地火不明顯，晚上能冒1米多高，人很難靠近。

煤炭開始接觸氧氣到自燃，所經(jīng)歷的時間對不同的煤種是不一樣的。人們把煤炭接觸氧氣到自燃的時間叫做發(fā)火期。我國煤層發(fā)火期最短的為1.5～3個月，長者可達15個月以上。煤層自燃是一個復雜的過程，受著多種因素的影響，但煤層自燃必須具備以下條件：（1）煤有自燃傾向性，且以破碎狀態(tài)存在；（2）有連續(xù)的供氧條件；（3）有積聚氧化熱的環(huán)境；（4）持續(xù)足夠的時間。

實踐證明，具有同樣自燃傾向性的煤層，在不同的生產(chǎn)技術(shù)條件下，有的煤能自燃，有的則不能；在同樣的外部條件下，自燃傾向性也不一樣。這是因為煤炭自燃過程中受著許多因素影響的緣故。其影響的主要因素是：

（1）煤的化學成分

（2）煤的物理性質(zhì)

（3）煤層的地質(zhì)條件

（4）礦井通風條件。新疆是我國煤炭資源的富集區(qū)之一，也是煤田火災發(fā)生的重點省區(qū)。專家們推斷，新疆一些煤田早在幾十萬年前就已起火燃燒。經(jīng)過多年的治理，目前，天山南北兩側(cè)仍然分布著35處煤田火區(qū)，面積達826萬m2，每年有1000萬噸煤炭資源化為灰燼。每年因煤田火災造成的直接損失高達10億元人民幣。防治措施主要有：

1.地下灌漿，封堵裂隙，建設隔離帶。

2.地面覆土，綠化。（四）破壞水文地質(zhì)環(huán)境——礦井水

1.概況

地下采礦造成地下水的賦存狀態(tài)發(fā)生變化。為了保證礦石開采和地下巷道的安全，必須對進入巷道的水體進行疏干、外排，結(jié)果導致對地下水循環(huán)造成破壞，地下水位下降、生態(tài)環(huán)境惡化、土地沙漠化，煤礦開采則易發(fā)生礦井突水等水害。在井巷掘進或工作面回采過程中，接近或溝通含水層淹沒巷道或地表水體、含水斷裂帶、溶洞、陷落柱、老窯等部位突然發(fā)生的出水事故，稱礦井突水。

煤礦生產(chǎn)是地下作業(yè)，地質(zhì)及水文地質(zhì)情況十分復雜，煤礦建井或采掘過程中，破壞了工作面圍巖力學平衡結(jié)構(gòu)，周圍水體在靜水壓力和礦山壓力作用下，大量地表水、地下水沿裂隙涌入礦井，淹沒井巷的災害事故。經(jīng)常會遇到地表水、潛水、承壓水、采空水、老窯水以及斷裂水的威脅。

據(jù)國家煤礦安監(jiān)局2012年統(tǒng)計，近年來全國煤礦每年實際排水量為71.7億m3，61處煤礦礦井涌水量達1000m3/h。全國目前至少有14個省(區(qū))出現(xiàn)過坑道(主要是煤礦)突水事故，突水較嚴重的省份是：山西、山東、安徽、江西、廣東、廣西、河南。據(jù)全國13宗大、中、小型突水事故的統(tǒng)計，其直接經(jīng)濟損失達23－5600萬元/次，平均1172.39萬元/次，全國近一、二十年來262宗突水事故共損失30.72億元，平均3億元以上/a。

由圖可見，防范老空積水（采空區(qū)、老窯積水和鄰近礦井老空積水）對安全生產(chǎn)的危害，是礦井水災防治工作的重點。煤礦水害在煤礦生產(chǎn)中屬于重大災害，常常導致發(fā)生重、特大事故，僅次于瓦斯爆炸。它不僅容易造成人員傷亡，而且在經(jīng)濟損失嚴重程度、事故搶險救援難度和恢復礦井生產(chǎn)所需時間等方面在煤礦災害事故中最為突出。據(jù)國家煤礦安監(jiān)局統(tǒng)計，2006年共發(fā)生水害事故99起，一次死亡人數(shù)達3人以上的為45起，而且全部是老空透水原因。隨著管理力度的不斷加大和資金的投入以及人們的重視，煤礦水害控制形勢持續(xù)好轉(zhuǎn)，已經(jīng)從2000年的104起死亡351人下降至2013年的21起89人。

導致礦井水害出現(xiàn)的原因：我國煤田地質(zhì)條件類型多，受水害威脅的煤炭資源比重大，構(gòu)造復雜，礦井水文地質(zhì)條件不同，突水影響控制因素、突水機理和類型復雜多變，老空積水分布范圍廣，且很多老空積水區(qū)域地質(zhì)資料不清（位置、范圍、形狀、數(shù)量等），特別是隨著淺部煤、上組煤等異易采資源的枯竭，深部煤、下組煤的開發(fā)力度逐漸加大，許多礦井不僅面臨來自上部采空積水和關閉小煤窯后的老空積水的透水威脅，而且面臨著來自下部高承壓奧灰水的突水脅迫（奧陶系的3組8段中，相對強富水段為峰峰組的8、上下馬家溝組的5、6和2、3段，而1、4、7段為相對弱富水段），以及來自煤層開采中的地下水的威脅，煤層采掘處于水害的“頂威、底迫、中突”環(huán)境中，生產(chǎn)條件更為復雜，水害防治任務依然十分艱巨。水害事故不僅發(fā)生在煤礦企業(yè)，凡涉及井工開采的礦山企業(yè)、地下工程開挖等各行業(yè)都有發(fā)生，影響面廣。

2.礦井水害主要治理及防治技術(shù)

1）煤礦生產(chǎn)必須堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的“十六字”基本原則，通過科學預報和預測方法和手段，首先尋找和發(fā)現(xiàn)水患疑點或隱患位置，采取先期探放水、先期治理，排除積水、消除危險隱患后再進行采掘活動。

2）隨著煤炭開采強度的加大，以及技術(shù)設備的提高，除了開采深部煤炭資源外，過去不宜開發(fā)的河、湖、海、水庫、強富水含水層以及老空積水區(qū)域等大型水體之下或周圍的開采活動也在增多。但是要注意的是：對于有疏干條件的礦井，必須先排水，消除隱患后再采掘。①對于因各種原因無法排除水體，但仍需在水體下或周圍開采緩傾斜煤層的礦井，必須先查明充水水文地質(zhì)條件，按照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》中有關水體下開采規(guī)定，編制專項開采設計，組織相關技術(shù)人員研究討論，確定安全可靠的防隔水煤（巖）柱，制定安全防范措施，并由煤礦主要負責人審批后方可進行采掘活動，仍要加強動態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常、立即停產(chǎn)撤人；②對于需在水體下或周圍開采急傾斜煤層的礦井，由于目前存在很多理論、機理、規(guī)律以及工程技術(shù)等問題尚未解決，嚴禁開采。3.加強水文地質(zhì)勘探工作。我國大部分礦井都處于水文地質(zhì)勘探程度低、水文地質(zhì)條件不清的狀況中，與煤炭資源高強度開發(fā)不相匹配。今后要運用新的勘探技術(shù)手段和方法，探測和研究地質(zhì)構(gòu)造、充水水源、導水通道、老空區(qū)、礦井涌水量等，如運用高分辨率三維地震技術(shù)、電法勘探和充電法造影成像技術(shù)探測老空區(qū)以及積水的老空區(qū)。4.加強監(jiān)測工作。在井下采掘工作面以及滴（淋）水的位置要設置水文監(jiān)測點，注意水量、水質(zhì)、水溫、氣體理化性質(zhì)、煤和圍巖應力變形等方面的差異變化，定時監(jiān)測，做好記錄，這些信息的初值大小不重要，關鍵是信息的動態(tài)變化大小，差值增大，變化加劇，顯然進入危險期。一旦出現(xiàn)異常征兆，立即停止一切作業(yè)，報告礦調(diào)度室，發(fā)出警報，撤出所有受威脅人員，組織專業(yè)技術(shù)人員分析原因，開展必要的探測工作，做出科學判斷。在原因未搞清、隱患未排除前不得進行任何采掘生產(chǎn)活動。5.加強礦井水害超前探測與監(jiān)測報警工作。雖然井下探放水是一項傳統(tǒng)的防治技術(shù)，但在地面無法搞清水文地質(zhì)條件和充水因素的情況下，預測和避免重特大水害突發(fā)事故仍具有十分重要的使用價值。超前探放水的手段主要有物探、化探、鉆探和坑探。前兩者為間接手段，后兩者為直接手段。工作程序為先用廉價、快速、能大范圍探測的物探手段進行總體宏觀探測，然后用鉆探檢查驗證，實施放水，決不允許將間接探測成果直接作為采掘設計的依據(jù)。而且探放水工作必須堅持“三?！币?，即由專職探放水隊伍中的專業(yè)探放水人員使用專用探放水鉆機進行施工。6.加強井下物探超前探測技術(shù)研究，初步形成一套較為完整的井下物探超前探測技術(shù)體系。目前主要采用的方法有直流電法、瞬變電磁、瑞利波、激發(fā)激化、高分辨二維地震、地質(zhì)雷達和陸地聲納法等。其中直流電法和瞬變電磁法效果較好。前者無探測盲區(qū)，為接觸型探測，但屬于單方向探測，探測距離短（60~80m）；后者相反。7.繼續(xù)做好注漿技術(shù)研究。將注漿技術(shù)應用于煤層底板突水預防處理是我國上世紀80年代中后期自主研發(fā)的。當煤層底板含水性強、水頭壓力高、隔水層厚度薄或有構(gòu)造破碎帶、導水裂隙帶無法通過排水降壓保障安全生產(chǎn)，或疏水費用太高，經(jīng)濟上不合理，也浪費水資源時采用注漿技術(shù)較科學。如在礦井地下水補給集中帶、排泄區(qū)強徑流帶采用帷幕截流灌漿技術(shù)，進行封堵截流；局部灌漿改造含水層的富水性、封堵導水通道；在巖溶陷落柱上部灌漿，建造“堵水塞”，切斷下部奧灰水源通道或地表水補給；在充水巷道建立“阻水墻”等。8.大力發(fā)展大功率、高揚程、大流量礦用潛水泵等礦用設備。過去一直依賴進口，由于價格昂貴、數(shù)量少，僅用于應急搶險救援時的排水。隨著科學技術(shù)發(fā)展，目前我國已經(jīng)可以獨立生產(chǎn)，為普及防治礦山水害工作提供了物資保障。礦井水的治理與利用1.礦井水的特征礦井水和地下水是一樣的，只是在煤炭開采過程中，礦井水流經(jīng)采煤工作面和巷道以及采空區(qū)時，受到人為的影響，致使水中含有煤粉、巖粒等懸浮物和大量硫化物、石油類藥劑、有害重金屬離子等有害物質(zhì)，受生產(chǎn)活動的影響常常含有細菌，不僅造成了水資源的浪費，而且污染了礦區(qū)周圍的水環(huán)境。不同煤礦的礦井水具有成分復雜，水質(zhì)水量變化大的特點。2.礦井水中的主要污染物

1）有毒污染物包括汞、鉛、鉻等重金屬元素，氟化物、氰化物等無機毒物，以及酚類、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等有機毒物。

2）無機污染物包括無機酸、鹽類和無機懸浮物。它們不但破壞水體的自然緩沖作用，抑制水生生物和農(nóng)作物的生長，而且也腐蝕水工設施；大量的懸浮物會淤塞河道與湖泊，甚至使魚類窒息而死。

3）病原體微生物包括各種病毒和細菌等病原微生物以及寄生蟲和卵，它們進入水體后，會通過飲用或接觸等途徑使人畜致病。

4）富營養(yǎng)化污染物主要是含有大量氮、磷等植物營養(yǎng)物。這類水進入湖泊、水庫、河流后，能促使藻類急速繁殖，造成水體的“富營養(yǎng)化”，嚴重時可導致水體的腐敗與水生生物的消亡。3、礦井水的分類及其治理方法根據(jù)礦井水所含污染物的特征，一般可將其劃分為一般潔凈礦井水、高懸浮物礦井水、酸性礦井水、高礦化度礦井水以及含特殊污染物礦井水等。1）一般潔凈礦井水潔凈礦井水的礦化度及總硬度低，pH接近中性，有害離子含量極微或未檢出，含少量的煤粒和巖粉等懸浮物，外觀呈黑色。一般采用清污分流方式，即將潔凈礦井水和已被污染的礦井水分而排之。潔凈礦井水經(jīng)簡單處理后作為某些工業(yè)用水，或經(jīng)消毒處理后供生活飲用。有的潔凈礦井水含有多種微量元素，可開發(fā)為礦泉水。采取清污分流法，設備投資少，運行成本低，并可減少礦井污水處理量及外排量，是目前煤礦最為經(jīng)濟有效地利用礦井水的一種手段。2）

高懸浮物礦井水懸浮物含量高，每升達到數(shù)千或數(shù)萬毫克。受開拓及采煤的影響，礦井水含有大量的煤粉、巖石粉塵等懸浮物雜質(zhì)和微生物，顏色呈灰黑色。一般采用常規(guī)處理法，混凝、沉淀、過濾、消毒的工藝進行處理。常用的基本工藝流程如下圖。調(diào)節(jié)池提升泵站井下水倉澄清池過濾池清水池水塔濃縮池壓濾機礦井水加藥消毒外運含懸浮物礦井水處理基本工藝流程3）

酸性礦井水開采含有大量黃鐵礦（FeS2）的煤層時，黃鐵礦的氧化和某些細菌的作用，生成亞硫酸和硫酸，當煤中所含碳酸鹽和其他堿性物質(zhì)不足以中和上述酸性氧化產(chǎn)物時，礦井水即呈現(xiàn)酸性。酸性礦井水的pH值一般在6以下，可引起煤和巖石中的金屬元素溢出，使礦井水中鐵、錳等重金屬離子增加；另外，水中的游離酸與部分碳酸鹽礦物質(zhì)反應，增加了無機鹽類，導致礦井水的總硬度和礦化度升高。目前，對酸性礦井水的處理方法很多，有石灰乳法、石灰石法、石灰乳-石灰石聯(lián)合中和法、生物化學法等，一般多采用石灰石或者石灰為中和劑進行處理。石灰中和法處理工藝流程沉淀池中和池石灰乳配置池過濾池酸性水石灰粉機械攪拌廢渣出水4）

高礦化度礦井水主要指礦井水中含有較高的可溶性鹽類及懸浮物質(zhì)。（礦化度在1000mg/L以下為淡水；1000－3000mg/L為微咸水；3000－10000mg/L為咸水；10000－50000mg/L為鹽水；大于50000mg/L為鹵水）。

處理工藝，除采用傳統(tǒng)工藝去除懸浮物和消毒外，其關鍵工序就是脫鹽。降低礦井水含鹽量的方法主要有離子交換法、電滲析法、反滲透法、多級蒸餾法等。國外有電磁法、冰凍法淡化處理礦井水的報道，國內(nèi)在這方面則還處于研究、試驗階段。地面蓄水池反應池沉淀池砂濾池活性炭過濾池電滲析清水池高礦化度礦井水投藥消毒劑去用戶高礦化度礦井水深度處理基本工藝流程5）含特殊污染物礦井水主要指含有毒、有害元素或放射性元素等污染物的礦井水。含有毒、有害元素或放射性元素礦井水的處理方法：首先去除懸浮物，然后針對其中不同的污染物分別采取不同方法進行處理。如含氟的礦井水，可用活性氧化鋁吸附除去氟，也可用電滲析法除鹽的同時除氟；含鐵、錳的礦井水，通常采用混凝、沉淀、吸附、離子交換和膜技術(shù)等處理方法。4、礦井水的利用根據(jù)“優(yōu)質(zhì)水優(yōu)用，低質(zhì)水低用”的原則，礦井水可以有不同的利用途徑：

1）農(nóng)業(yè)灌溉礦井水用于農(nóng)業(yè)灌溉只要降低礦井水中的懸浮物，一般經(jīng)過沉淀池就能滿足要求。

2）煤礦井下生產(chǎn)用水井下生產(chǎn)用水（井下防塵、灑水、煤層注水）一般只需降低礦井水中的懸浮物，可利用井下水池進行絮凝、沉淀就可直接用于生產(chǎn)。

3）地面工業(yè)用水和生活用水礦井水做供水水源時，一般經(jīng)過混凝、沉淀、過濾、消毒等工藝就可達到所需要求。對高礦化度礦井水，由于含鹽量高而不易飲用，目前比較成熟的脫鹽技術(shù)即電滲析技術(shù)，雖然處理成本較高，但對于嚴重缺水的地區(qū)采用此法處理還是可行的。礦井水資源化的效益分析1.經(jīng)濟效益礦井水用于農(nóng)業(yè)灌溉，減輕了農(nóng)民的負擔；用于煤礦生產(chǎn)和居民生活節(jié)約了水資源，減少了對水資源的投入；企業(yè)免繳了排污費；還能回收礦井水中煤泥，做燃料。對農(nóng)業(yè)和企業(yè)經(jīng)濟效益的提高都很明顯。

2.社會效益實現(xiàn)礦井水資源化，可以緩解當?shù)氐叵滤Y源緊張問題，解決農(nóng)用水矛盾，緩和工農(nóng)關系，為提高礦區(qū)經(jīng)濟效益創(chuàng)造良好的社會環(huán)境。礦井水資源化也是人類社會經(jīng)濟發(fā)展，不斷開發(fā)利用各種資源的必然結(jié)果。

3.環(huán)境效益實現(xiàn)礦井水資源化，可有效地緩解地下水位下降的幅度，對防治水源枯竭，維護地下水的良性循環(huán)，從根本上解決礦井水對環(huán)境的污染，改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，搞好礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護工作都有積極作用。礦井水資源化也是維護良好生態(tài)環(huán)境的客觀要求。（五）沖擊地壓（巖爆、礦震）1.概念沖擊地壓是指井巷或工作面周圍巖體，由于彈性變形能的瞬時釋放，產(chǎn)生突然劇烈破壞的動力現(xiàn)象，常伴有煤巖體的拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。具有巨大的破壞性，是煤礦重大災害之一。巖爆是指地下工程開挖過程中，由于應力釋放出現(xiàn)圍巖表面自行松弛破壞并噴射出來的現(xiàn)象。礦震是指井巷或工作面周圍煤巖體突然在瞬時發(fā)生伴有巨響和沖擊波的震動，但不發(fā)生煤巖體拋出的動力現(xiàn)象。沖擊地壓（巖爆、礦震）是地下工程和采礦工程領域常見的巖石動力破壞現(xiàn)象，它是自然地質(zhì)作用與開采工程共同作用的結(jié)果，是煤礦和金屬礦山日常生產(chǎn)、涵洞建設工程中常見的一種地質(zhì)災害。它們的共同特點是瞬時釋放能量，常伴有較強烈的誘發(fā)地震，可導致頂板冒落、巷道彎曲、工作面堵塞、直接危及礦山的生產(chǎn)安全。具體表現(xiàn)形式有：

1）圍巖表部巖石破裂2）礦井巖體擴容

3）礦柱或圍巖破壞4）斷層錯動引起發(fā)生的位置：主要發(fā)生在巖體在地質(zhì)歷史時期中受過較強的地應力作用；埋藏位置屬于壓應力的圍限范圍；機械開挖應力釋放快等。由于行業(yè)的差異，沖擊地壓（巖爆、礦震）術(shù)語使用混亂，我國采礦領域稱其為沖擊地壓或礦震，而水電交通隧道等行業(yè)稱其為巖爆。由定義可以看出，沖擊地壓、巖爆和礦震均屬巖石動力學現(xiàn)象，有人認為是同義詞，可以合并，實際上還是有差別的。煤炭行業(yè)把需要采取治理措施的現(xiàn)象才稱為沖擊地壓。采礦領域由于相對臨時性和經(jīng)濟性的要求，可以容忍井巷或工作面的圍巖發(fā)生變形或破壞，只要圍巖結(jié)構(gòu)不失穩(wěn)能滿足安全生產(chǎn)要求即可，只要未造成“災害”，即可以不治理；而水電交通等行業(yè)的隧道是百年大計，不能容忍圍巖發(fā)生變形或破壞。礦震是采礦活動中引發(fā)的一種誘發(fā)地震，也可以由地面活動、采空區(qū)頂板冒落、煤層片幫、沖擊地壓、巖爆等引起。一般不形成災害。但是礦震具震源淺、級別低，地面上的建筑物會遭到損失，井下設施也會受到嚴重破壞，還會引起人員傷亡和驚恐。如1977～1991年間，山東陶莊煤礦發(fā)生破壞性礦震180余次，摧毀巷道3000余米，死亡90人。2.危害隨著煤炭資源開采深度和強度的不斷加大，礦井沖擊地壓等動力災害日益加劇，嚴重威脅著煤礦安全生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，我國煤礦平均每十年加深100m，而隨著采深的增加，沖擊地壓發(fā)生的頻率和強度增大。我國的大同、開灤、撫順、徐州等大礦區(qū)都已受到?jīng)_擊地壓的威脅。1985年我國有35個沖擊地壓煤礦，2011年就已達142個，已有50個礦井開采深度達1000m以上，預計未來20年我國東部許多礦井都將逐步進入1000~1500m的開采深度，2006~2013年因沖擊地壓導致發(fā)生的重特大災害35起，死亡300多人，1000多人受傷害。僅2011年11月3日河南義馬千秋煤礦就造成10人死亡，64人受傷，直接經(jīng)濟損失高達2700多萬元。而且，還可以誘發(fā)煤礦發(fā)生其他災害，如誘發(fā)瓦斯異常涌出，發(fā)生瓦斯爆炸；突水事故等。3.預測和防治措施

主要有:1.加強預測、預報工作。對巖土體做物理測試，取力學參數(shù)，野外鉆孔，了解巖心的餅化率，地球物理法等。2.沿區(qū)域主壓應力方向布設井洞。3.井洞斷面采用圓形、橢圓形斷面。4.提前釋放壓力，不留礦柱，強制放頂。5.噴水，軟化巖層。6.加固支護等。（六）煤炭開采對大氣環(huán)境的污染——瓦斯煤礦開采中釋放的礦井瓦斯，其主要成分是CH4。瓦斯爆炸可摧毀井巷、掀翻礦車和引起火災、爆炸等災害，是煤礦主要災害之一。瓦斯排放產(chǎn)生的溫室效應是CO2的21倍，也是引起全球大氣變暖的主要原因之一。

全國有8個省(區(qū))不同程度地存在瓦斯爆炸問題，近十年來共發(fā)生200次以上，死亡1400人，其中較嚴重的省份有山西(Ⅱ級以上瓦斯礦44個，僅1991、1992年兩次爆炸就死亡187人)、貴州(10座瓦斯礦發(fā)生過爆炸、死290人)、廣東(死3人以上的爆炸就達31次，共死348人)。此外寧夏、青海、云南、新疆、遼寧等地也都不同程度地存在瓦斯爆炸問題。由此造成的直接經(jīng)濟損失很大，全國近10年來共200余次，直接經(jīng)濟損失達9376萬元，平均約0.1億元/a。

近年來瓦斯爆炸趨于減少。其主要原因之一是資源整合，個體、集體采礦數(shù)量減少、安全措施完善；第二是假冒偽劣礦用機電設備杜絕流人礦區(qū)，不會因使用中放電、打火引起爆炸。如1991年4月山西洪洞縣三交河煤礦的爆炸(死147人，損