東部草原區露天煤礦開采對地下水系統影響與帷幕保護分析

摘要：我國東部呼倫貝爾草原地區是以露天開采為主的重要煤電基地,但是針對草原區露天煤礦開采對地下水系統影響及其水資源保護等問題研究較為不足。以呼倫貝爾草原寶日希勒露天礦區為研究對象,根據礦區煤炭資源開發與疏排水特征,將礦區露天礦開采歷史劃分為初期、劇增期與穩定期3個階段。應用地下水系統數值仿真技術,系統分析了露天礦區疏排水對地下水系統的影響規律。結果顯示:第1階段(初期),由于寶日希勒露天煤礦首采區疏排水影響(疏排水強度2.3×104 m 3/d),礦區范圍內平均水位降深小于5 m;第2階段(劇增期),寶日希勒露天礦西側的東明露天礦相繼開發,由于東明露天井田富水性好的松散含水層(滲透系數大于35 m/d)接受莫日格勒河地表水體補給充分,導致礦區疏排水強度增加至19.47×104 m 3/d,礦區范圍內平均水位降深大于10 m;第3階段(穩定期),寶日希勒露天礦首采區閉坑后2采區相繼開采,礦區疏排水量趨于穩定(14.93×104 m 3/d),莫日格勒河地表水體滲漏補給松散層地下水強度約為11.02×104 m 3/d,約占東明露天礦疏排水量的80%,平均水位降深大于15 m。最后,根據礦區水文地質條件、帷幕減滲條件下地下水流場以及露天礦剝離開采條件下含水層涌水特征,構建了受強富水強補給露天礦在帷幕墻減滲條件下地下水系統仿真模型,評價了帷幕墻構建對疏排水的影響程度,模擬得出帷幕墻長度為4 km的條件下,疏排水量減少至6.65×104 m 3/d,降幅約為51.81%,總結提出帷幕墻阻水減滲方案是礦區針對強富水、強補給含水層地下水保護性開采與露天礦減少疏排水量的有效手段。