煤田地质与勘探

作者：陈天赐, 徐智敏, 孙亚军, 方杰, 王强民, 熊小锋, 朱宇豪, 逯梓晗, 万飞,

关键词：露天开采, “四水”转化, 矿坑水立体储存, 水资源利用, 水资源保护, 蒙东矿区,

背景我国露天煤矿主要分布在新疆、内蒙古等干旱半干旱地区，煤炭资源的露天开采与该地区地下水资源保护的矛盾日益突出，开采产生的大量矿坑涌水往往造成矿区影响范围内地下水资源的进一步流失，同时矿坑水无法高效储存和矿区区域用水紧缺形成冲突。方法以蒙东某典型大水露天矿为研究区，通过现场调查取样、钻孔监测、室内水化学测试、数值模拟等方法，重点查明研究区大气降水、地表水、地下水和矿坑水的“四水”水量构成、水文地球化学特征及相互转化关系，并构建露天矿区“四水”资源立体储存与综合调配利用体系。结果和结论(1)研究区地下水、矿坑水补给来源主要为大气降水，区域地下水资源受露天开采影响的流失量达3 081.2万 m3/a，地下水降落漏斗平均面积为15.26 km2，降落漏斗半径约为1.88 km，在同时考虑区域大气降水稀少且蒸发强烈的特点情况下，研究区地下水资源流失量可超40亿 m3/a。(2)在此基础上，提出研究区5种矿坑水立体储存模式：地表蓄水、坑底和边帮蓄水、排土场重构生态含水层储水、第四系松散含水层储水及煤层底板深部基岩含水层储水。(3)进一步结合研究区“四水”资源的水质、水量特征以及各部门的用水需求，提出“四水”资源5种联合调配利用途径：矿区的生产和生态用水、矿区周边的生活、工农业和生态用水；在构建基于改进遗传算法的“四水”调配模型的基础上，形成露天矿区“四水–五储–五用”立体储存与综合调配利用体系。(4)结合“四水”调配模型运算结果，提出研究区以利用矿山疏排地下水为水源、以东帮截水帷幕外第四系回注储水(365万m3/a)为核心、以坑底和边帮动态蓄水(20万m3)的矿区地下水资源保护思路，模拟墙外第四系水位抬升过程和最大水位抬升为1.54 m，可有效减小露天开采导致的地下水资源流失量、促进区域地下水位的回升。研究结果对露天矿坑水高效储存保护和调配利用具有重要的理论意义和工程实践价值。

来源：2025年第7期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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