口孜東礦采煤沉陷對(duì)水利設(shè)施影響及治理分析

1、口孜東礦采煤沉陷對(duì)水利設(shè)施影響及治理分析摘要：口孜東礦區(qū)由于多年大規(guī)模的煤炭開(kāi)采，形成了 大面積的采煤沉陷區(qū)，采煤沉陷范圍和程度不斷加大，必然 會(huì)對(duì)周圍的水系及灌排設(shè)施產(chǎn)生一定的影響，隨之帶來(lái)一系 列水利問(wèn)題，如何有效的解決采煤沉陷區(qū)與周圍水利系統(tǒng)之 間的矛盾，盡可能的發(fā)揮采煤沉陷區(qū)的最大效益，是目前采 煤沉陷區(qū)綜合治理的一個(gè)重要課題。該文就口孜東礦采煤沉 陷對(duì)周圍水系及水利設(shè)施的影響進(jìn)行分析并提出治理建議。關(guān)鍵詞：口孜東礦區(qū)；采煤沉陷；水利設(shè)施；灌排水系中圖分類號(hào) TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）09-0141-03兩淮礦區(qū)是全國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地，是安徽

2、省能源、 原材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐。由于多年來(lái)大規(guī)模的煤炭開(kāi)采， 形成了較大面積的采煤沉陷區(qū)，對(duì)河流水系和已建、在建水 利工程以及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了重大影響。 統(tǒng)籌煤炭開(kāi)采和水利工程建設(shè)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，統(tǒng)籌 煤炭、耕地、水等 3 種資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)，研究采煤沉陷區(qū)的 綜合治理，盡可能多的解放水系和水利設(shè)施下壓覆的煤炭資 源，盡可能減少采煤沉陷對(duì)河流水系和水利工程、土地資源 及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不利影響，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)全面可持續(xù)發(fā)展， 具有重要意義 1 。1 礦區(qū)概況口孜東礦區(qū)位于安徽省阜陽(yáng)市潁東區(qū)境內(nèi)，屬特大型煤 礦，于 2007 年 7 月正式開(kāi)工建設(shè)，是安徽省重要的煤炭生 產(chǎn)基

3、地。由于多年大規(guī)模的煤炭開(kāi)采，形成了大面積的采煤 沉陷區(qū)，采煤沉陷范圍和程度不斷加大，已經(jīng)對(duì)區(qū)內(nèi)河流水 系、水利設(shè)施以及生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生不同程度的影響。根據(jù)口孜東礦 2017年 6月提供的采煤沉陷區(qū)等深線圖， 口孜東礦沉陷區(qū)現(xiàn)狀積水面積 213hm2 ，容積約 320 萬(wàn) m3。 預(yù)測(cè) 2025年沉陷范圍 1440hm2 ，沉陷 1.5m 范圍 594hm2 ， 23.524.5m區(qū)間塌陷區(qū)調(diào)蓄庫(kù)容 740萬(wàn)m32?？谧螙|礦采 煤塌陷區(qū) 2025 年預(yù)測(cè)沉陷深度 -面積 -容積關(guān)系曲線見(jiàn)圖 1。深度 -面積 -容積關(guān)系曲 ?2 口孜東礦采煤沉陷對(duì)水利工程的影響分析2.1 采煤沉陷區(qū)調(diào)蓄對(duì)濟(jì)河排澇

4、影響濟(jì)河是西淝河下段 右岸一條較大支流，現(xiàn)狀河道排澇標(biāo)準(zhǔn)為 5 年一遇，是潁東 區(qū)的主要排水河道?？谧螙|礦采煤沉陷主要影響濟(jì)河河道， 現(xiàn)狀影響長(zhǎng)度為0.6km,預(yù)測(cè)2025年影響濟(jì)河長(zhǎng)度為 5.2km , 最終影響長(zhǎng)度為7.1km （見(jiàn)表1、圖2）。隨著口孜東礦采煤 沉陷的發(fā)展，沉陷區(qū)和濟(jì)河干流河道將連成一體。預(yù)測(cè)口孜 東礦沉陷區(qū) 23.524.5m 區(qū)間調(diào)蓄庫(kù)容 740萬(wàn) m3 ，首先分析 口孜東礦沉陷區(qū)調(diào)蓄庫(kù)容對(duì)濟(jì)河排澇的影響 3。2.1.1 降雨頻率年分析濟(jì)河屬西淝河流域，西淝河流域 位于沿淮洼地，地形較緩，地勢(shì)低洼，易受淮河洪水高水位 長(zhǎng)歷時(shí)頂托影響，經(jīng)常形成“關(guān)門淹”而無(wú)法自排，歷時(shí)

5、長(zhǎng) 達(dá)12個(gè)月。綜合考慮淮河干流洪水特性，結(jié)合西淝河流 域工程情況，設(shè)計(jì)暴雨時(shí)段選擇為最大30d。本次采用安徽省暴雨等值線圖成果選擇不同頻率年。根據(jù)安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 1995 年編制的安徽 省長(zhǎng)短歷時(shí)年最大暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖 ，茨南片最大 30 天暴雨均值為 300mm，Cv值為0.55，Cs=3.5Cv經(jīng)計(jì)算最大 30 天暴雨 5 年一遇為 402mm、10 年一遇為 516mm、20 年 一遇為630mm、50年一遇為774mm。暴雨成果詳見(jiàn)表 2。西淝河流域發(fā)生較大洪澇災(zāi)害的年份有 1950 年、 1952 年、 1954 年、 1963 年、 1972 年、 1982 年、

6、1991 年、 2003 年、 2005 年和 2007 年等。其中 1954 年相當(dāng)于 50 年一遇； 1991 年降雨相當(dāng)于 20 年一遇； 2007 年降雨相當(dāng)于 10 20 年一遇； 2005 年降雨相當(dāng)于 10 年一遇。2.1.2 采煤沉陷區(qū)澇水調(diào)蓄計(jì)算利用西淝河下段匯流單 位線，采用面積比法， 計(jì)算濟(jì)河沉陷區(qū)以上流域的匯流過(guò)程。 沉陷區(qū)起調(diào)水位按 23.5m 計(jì)，遇 10 年一遇降雨，沉陷區(qū)下 泄流量按下游濟(jì)河河道 5 年一遇設(shè)計(jì)自排流量泄入西淝河。 通過(guò)口孜東礦采煤沉陷區(qū)調(diào)蓄，經(jīng)調(diào)算沉陷區(qū)水體最高日均 水位24.2m （見(jiàn)表3）,接近塌陷區(qū)出口濟(jì)河干流排澇水位。從而可以得出，利用

7、采煤沉陷區(qū)庫(kù)容調(diào)蓄洪澇水對(duì)濟(jì)河排澇 是有利的。2.2 采煤沉陷區(qū)對(duì)周邊灌排水系的影響由于口孜東礦采 煤沉陷的影響，王小莊閘閘址出現(xiàn)沉陷，不但嚴(yán)重影響王小 莊閘安全，而且也影響到王小莊閘的灌溉和除澇效益的正常 發(fā)揮；采煤沉陷同時(shí)對(duì)團(tuán)結(jié)溝、勝利溝及南烏江等溝渠產(chǎn)生 不同程度的破壞， 詳見(jiàn)表 1。這些灌排設(shè)施的不同程度破壞， 已經(jīng)打亂了原有的灌排體系，嚴(yán)重影響兩岸灌溉和排水；此 外，濟(jì)河楊樓圩生產(chǎn)圩堤也受到了局部破壞。針對(duì)采煤沉陷 對(duì)灌排渠系的影響提出以下治理措施 4 。2.2.1 王小莊閘移址重建工程王小莊閘沿原址向上移 4.7km 至老小河口的下游，移出最終沉陷范圍以外，移址后 不僅可滿足設(shè)計(jì)蓄

8、水位要求，并且能保證王小莊閘重建工程 的安全，基本滿足防洪、排澇、灌溉功能的正常發(fā)揮。2.2.2 濟(jì)河以南灌排渠系恢復(fù)工程為滿足引水和控制水 位要求，新建老小河引水涵，加固老小河節(jié)制涵；為滿足濟(jì) 河南側(cè)團(tuán)結(jié)溝、 勝利溝兩岸的灌溉排水要求， 規(guī)劃在團(tuán)結(jié)溝、 勝利溝南部新建團(tuán)結(jié)溝南閘、勝利溝南閘以控制渠道水位， 同時(shí)團(tuán)結(jié)溝南段和勝利溝南段進(jìn)行疏浚。2.2.3 濟(jì)河以北灌排渠系恢復(fù)工程對(duì)團(tuán)結(jié)溝北段和勝利 溝北段進(jìn)行疏竣；新建團(tuán)結(jié)溝北閘和勝利溝北閘，對(duì)團(tuán)結(jié)溝 和勝利溝引水涵進(jìn)行維修加固。2.2.4 楊樓圩堤退建加固工程根據(jù)預(yù)測(cè)的采煤沉陷影響 范圍，按 10 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)楊樓圩堤進(jìn)行退建加固。2.3

9、 采煤沉陷區(qū)蓄水對(duì)水資源利用的影響雖然采煤區(qū)沉 陷造成潁東區(qū)水資源短缺和生態(tài)環(huán)境破壞，從另一個(gè)角度講， 采煤沉陷區(qū)產(chǎn)生的低洼地勢(shì)也為洪澇水資源利用提供可能 性。利用采煤沉陷區(qū)引蓄澇水和洪水資源，不僅可以緩解潁 東區(qū)當(dāng)?shù)厮Y源供需矛盾，還可以減少地下水開(kāi)采 5 ，為潁 東區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供水源；另外，依托相對(duì)豐富的蓄水量， 充分利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)和寬闊水域、 地方文化等旅游資源優(yōu)勢(shì) 6 ， 將采煤沉陷區(qū)的治理與開(kāi)發(fā)潁東區(qū)生態(tài)旅游觀光農(nóng)業(yè)緊密 結(jié)合起來(lái)，規(guī)劃生態(tài)景觀建設(shè)模式，利用口孜東礦采煤沉陷 區(qū)域打造東湖濕地公園。 口孜東礦沉陷區(qū)現(xiàn)狀積水容積 約320萬(wàn)m3。預(yù)測(cè)2025年23.524.5m區(qū)間塌陷區(qū)

10、調(diào)蓄庫(kù) 容740萬(wàn)m3。沉陷區(qū)周邊地面高程大部分在25m以上，濟(jì)河烏江處河道排澇水位為 24.86m，規(guī)劃確定沉陷區(qū)水體蓄水 位 24.5m。為充分利用沉陷區(qū)的滯蓄庫(kù)容，推薦利用濟(jì)河閘對(duì)沉陷 區(qū)水體進(jìn)行蓄水控制，沉陷區(qū)最高蓄水位可達(dá)24.5m，可增加調(diào)蓄水量 740 萬(wàn) m3。3 結(jié)語(yǔ) 隨著煤炭資源的不斷開(kāi)采，采煤沉陷區(qū)范圍還將進(jìn)一步加大，對(duì)水利工程、生態(tài)環(huán)境的影響和破壞仍然不可避免， 如何趨利避害，從而有效的保障水利工程安全、水資源合理 利用，以及促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，為此，提以下幾 點(diǎn)建議：（ 1）科學(xué)合理地規(guī)劃和建設(shè)沉陷區(qū)水利工程。兩淮采 煤沉陷區(qū)地處洪澇災(zāi)害頻發(fā)生地區(qū)，因此要正確

11、處理水利建 設(shè)與煤礦開(kāi)采的關(guān)系，充分考慮水利工程的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)， 保障水利工程尤其是重要防洪工程的安全運(yùn)行。（ 2）采煤沉陷區(qū)綜合治理是一個(gè)漸進(jìn)的、長(zhǎng)期的過(guò)程，應(yīng)當(dāng)根據(jù)采煤沉陷區(qū)的動(dòng)態(tài)演變， 采取不同方式， 因地制宜， 實(shí)施有計(jì)劃的綜合治理，并且切實(shí)加大沉陷區(qū)水資源綜合利 用力度。（ 3）采煤沉陷區(qū)治理工作任務(wù)艱巨，需要較高的技術(shù) 支撐和可靠的資金保障，建議創(chuàng)新治理模式及融資渠道，積 極開(kāi)展采煤沉陷區(qū)綜合治理試點(diǎn)工作7 。參考文獻(xiàn)1 姜富華 .結(jié)合治淮開(kāi)展兩淮礦區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理探討J中國(guó)水利，2010 （22）: 61-63.2 中咨公司 .安徽省兩淮地區(qū)采煤沉陷區(qū)綜合治理戰(zhàn)略 規(guī)劃報(bào)告 R， 2007.3 安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.潁東區(qū)防洪除澇規(guī)劃報(bào)告R, 2018.4 安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.安徽省淮河流域重點(diǎn)平原洼地治理工程外資項(xiàng)目王小莊閘移址方案？ L庋芯勘心?R,2013.5 許士國(guó)， 高堯， 吳亞軍， 等.利用采煤沉陷區(qū)