云南曲靖、贵州黔西南、广西百色，这三个地方哪里更有发展前途

山西能源基地建设的内容:①扩大煤炭开采量②提高晋煤外运能力：三条外运铁路主干线（大秦线、神黄线、焦日线）③加强煤炭的加工转换：建设坑口电站；发展炼焦业。

不利的自然因素有

1、外运能力差；

2、煤炭储存地质复杂：影响煤炭开采量；

3、自然环境得不到保护：煤炭中含有多种有毒、有害物质。煤炭的加工转换必须考虑环境保护问题。

西南地区共有能源矿山有6769个，占矿山总数的32.1%。其中云南1483个，四川1567个，贵州2395个，西藏8个，重庆1316个。

能源矿产主要指煤炭。分布在贵州西部地区，其次是渝西、滇东北、四川盆地、川东南和川西南攀枝花地区。重要的煤矿企业有水城煤矿、六枝煤矿、盘县煤矿、遵义煤矿、安顺煤矿、天府煤矿、永荣煤矿、松藻煤矿、南桐煤矿、中梁山煤矿、昭通煤矿、宣威煤矿、富源煤矿、小龙潭煤矿、一平浪煤矿、曲靖煤矿、广旺煤矿、芙蓉煤矿、宝顶煤矿等，其他小型煤矿企业星罗棋布。

能源矿山主要为井下开采，采空区范围较大，易造成地面塌陷、地裂缝等地质灾害，同时疏干地表水，造成用水困难。同时，在煤矿开采中有大量的煤矸石堆放，降水对其淋滤产生大量的硫酸等污染地下水和周围土壤，其中的硫因蒸发或煤矸石自燃后还会排放H2S，SO2，CO2等各种有害气体而严重污染大气。大量煤矸石占压土地，据初步统计，西南地区以能源矿山占压和破坏的土地面积最多，为121706.49hm2，占总占压面积的61.2%。煤矸石还易在暴雨季节造成滑坡、泥石流地质灾害。能源矿山矿坑突水亦比较严重。西南地区能源矿山环境地质问题比较突出的是重庆市和贵州省，其次是四川省和云南省，再次是西藏。重庆市发生的254次矿山地质灾害中能源矿山就有230次，占总灾数的90.6%，直接经济损失3.68亿元，占总损失的96.08%，死亡人数118人，占总死亡人口数的90.8%。重庆市各类矿山地质灾害中损失最大的亦是能源矿山的矿坑突水，仅2002年6月13日南桐煤矿发生矿坑突水直接经济损失达2亿元，占重庆市总损失的52.2%。

（一）能源矿山地质灾害

1.能源矿山地面塌陷、沉降、地裂缝地质灾害

能源矿山地面塌陷主要与采空区有关。国有煤矿山如重庆松藻南桐煤矿、贵州六盘水煤矿采深多数在150m以下，大面积的采空区地表发生沉降、拉张变形和塌陷严重，影响和破坏了地面建筑和道路设施，造成很大的经济损失和人员伤亡。

（1）重庆松藻南桐煤矿山地面塌陷

1）基本概况。据《重庆市矿山地质环境调查与评估报告》资料，松藻、南桐矿区共有塌陷坑30处，分布面积约2.5km2，主要分布于松藻、南桐矿区的采空范围内，发育于碳酸盐岩分布区。

塌陷在地表变形表现为塌陷坑、沉降和开裂3种形式。

区内塌陷坑的平面形态以椭圆形和似圆形为主，个别为长条形，规模3～200m2不等，剖面形态以下小上大的柱状和漏斗状为主，其柱面倾角（与围岩的接触面，含漏斗面）多在60°～80°之间，部分为40°～50°。塌陷深度数米至数十米不等，一般在十余米。如南桐矿区的水井湾煤厂塌陷，最大直径200m，最大塌陷深度30m，20余户村民被迫搬迁。塌陷区深部为砚石台煤矿采空区。

地面沉降是继塌陷区之后形成的，具有影响范围广、分布面积大的特点。沉降形态多数似锅状或碟状，下降幅度数厘米，沉降区内开裂、塌陷分布普遍，数量较多，典型的如重庆南桐化工厂，整个工厂大多位于沉降区内，其车间、办公楼、围墙、地面等开裂、塌陷随处可见，损失巨大。

地面开裂是塌陷和沉降的伴生产物，涉及范围更广、数量更多，其形状为直线形、弧形或封闭形，多分布在塌陷区范围，开裂长度3～130m，裂缝宽1.5～40cm，裂口面陡倾，倾角80°～90°，倾向一般指向塌陷中心。除前述的南桐化工厂外，区内的松藻矿务局打通煤矿第一矿渣场附近的裂缝带，亦属典型塌陷引起的地面开裂。

塌陷坑、沉降、裂缝这3种矿山地质灾害具有密切的内在联系，表现为塌陷坑、裂缝发生在沉降区内，而裂缝又是围绕着沉降中心或塌陷坑呈弧形展布，塌陷坑则位于沉降区的中心。

2）危害性。重庆市煤矿塌陷区主要涉及万盛区、綦江县、南川市3个区（县），受灾居民23147户，60268人，住宅面积1368139m2；沉陷影响学校32所，面积12411m2；影响医院10所，面积32652m2；毁坏道路149.13km；毁坏供水管道487.02km，水池、水库342座，泵房16座。

3）成因分析。①地下水疏干引起的地面塌陷。矿山可溶岩地区存在岩溶洞穴或溶蚀裂隙，地下水在疏干的过程中，水位不断降低，水动力条件逐渐改变，从而使地下水对上覆土体的浮托减小，水力坡度增加，水流速度加快，水的搬运侵蚀作用加强。疏干初期溶洞充填物在地下水的侵蚀、搬运作用下被带走，扩展了水流通道；随之其上覆土体在潜蚀、侵蚀作用下垮塌、流失而形成拱形崩落和隐伏土洞；土洞不断向上扩展，使上覆土体在自重压力超过洞体的极限抗压、抗剪强度时，地面则沉降、开裂并发展成为塌陷。②采空区破坏形成的地面塌陷。地下开采形成的采空区主要由保安柱支撑其上覆岩体的重量，如果保安柱设计合理，则整个保安柱系统和井巷是稳定的，如果设计尺寸偏小，或在某一长期承载过程中由于风化、地震及累进性破坏等必然性偶然因素的影响，使保安柱中的应力超过其极限承载能力，则该保安柱将首先破坏，并带动其他保安柱累进性遭到破坏，其结果必将导致整个预留矿柱系统的破坏，从而进一步塌落导致地表形成塌陷。

当采空区的保安柱系统累进破坏达到60%以上，采空区顶板即发生冒落。冒落形成的塌陷范围一般比采空区大，开采水平煤层形成的塌陷坑多和采空区相对称，即塌陷中心即为采空中心；而开采倾斜煤层时，塌陷坑向下山方向偏移，在垂直走向的断面上，塌陷与采空区的位置互不对称。这一特点应引起安全防范重视。

（2）贵州省六枝、盘县、水城煤矿山地面沉降

1）基本特征。能源矿山采空区地面沉降是贵州省西部煤炭资源分布区发生的较为普遍的一种矿山地质灾害。该区地面沉降55处，其中中型1处，占总数的1.82%，其余均为小型，占总数的98.18%。

2）危害及损失情况。根据对盘县、水城、六枝三大煤电集团下属19个煤矿采空区地面沉降破坏情况资料（表3-17）（徐文等，2006），19个煤矿的地面沉降共破坏耕地28.50km2、林地4.36km2，破坏各类公路418km，造成310多个村寨或城镇房屋子开裂，直接经济损失约5.78亿元。

3）矿山采空区地面沉降成因分析。矿山采空区地面沉降是在井下开采过程中，使矿层采空区周围岩体中原始应力平衡状态遭到破坏，在应力重新分布达到新的平衡状态过程中，矿层顶板发生了变形、下沉、垮塌、移动，这些变化波及地面，导致地面出现了地裂缝、地面沉降，并引起山体崩塌、滑坡、水源枯竭，严重地破坏了矿山的土地资源。

2.能源矿山滑坡地质灾害

能源矿山的滑坡常与煤矸石堆放不当有关，如重庆东林煤矿、贵州西部煤矿山，碎石、煤粉堆积高达200m，体积达100×104m3，长期日晒雨淋，含水量增高，重量增大，内聚力和内摩擦力减少，造成堆积体稳定性破坏形成滑坡。这类滑坡在黔西地区有30多个。另一部分滑坡与斜坡坡脚失稳有关，如四川南部叙永地区太平村等地小煤矿常形成此类滑坡。一般以中小型为主，大型较少。

表3-17 盘县、水城、六枝三大煤电集团煤矿山采煤沉降区面积统计

（1）重庆市南桐东林煤矿矸石山滑坡

1）基本概况。南桐矿业有限责任公司东林煤矿位于重庆市万盛区万东镇新华村胡家沟社区，中心地理坐标；东经106°54′，北纬28°58′，高程约310m，为市属国有煤矿。该矿建于1958年，1964年4月正式投产，现已成为西南地区最大的主焦煤矿山之一，其产品主要供应重庆钢铁集团公司。

矿山主要开采鱼东井田主干构造龙骨溪复式背斜北西翼的次级褶皱——甘家坪向斜轴至猫岩背斜之间的二叠系龙潭煤组（P2）的K1（6#）、K2（5#）、K3（4#）煤层，＋340～-100m标高范围内探明储量1782.2×104t，累计开采储量1427.5×104t，现保有储量354.7×104t。-100～-600m标高范围内尚有保有探明储量2818×104t。矿井开拓方式为竖井＋暗斜井，中央对角式通风，矿井设计生产能力为45×104t/a，2004年核定生产能力为30×104t/a。煤矿现有职工2363人，居民7124人（任幼蓉等，2006）。

矿井现开采水平在-36m标高处，采空区面积达1.86km2，矸石堆积于主井西南侧500m的东林矸石山，中心地理坐标：X＝3202950，Y＝36395920，矸石通过运输大巷、提升斜坡提运到矸石山。该矸石山堆积43年，占地面积近7×104m2，堆积高程400～330m，堆积最大高差达22m（照片3-1），堆积矸石总量为100×104t。

2）危害性。2004年6月5日下午13时55分左右，东林煤矿矸石山发生滑坡，形成矸石流，见照片3-2和照片3-3，摧毁房屋14栋，造成15人死亡，3人受伤，6人失踪；2005年10月25日上午7时40分左右，东林煤矿矸石山再次发生垮塌，一名上学路过的小学女生被埋身亡。随着矸石的进一步堆放，矸石山可能再次滑坡或形成矸石流，再次威胁到附近17户58人的安全，且影响胡家沟至甘家坪公路的正常使用，地表水流经矸石山后形成污水，对下游农田、溪流造成严重污染。

照片3-1 重庆南桐东林煤矿矸石山

照片3-2 重庆南桐东林矸石山滑坡现场

照片3-3 重庆南桐东林矸石山滑坡泥土将山下的鱼塘填埋

3）成因分析。①自然因素。东林矸石山两次滑坡均是在连续降雨后产生的，因此降雨是滑坡形成的主要诱发因素。②人为因素。矸石堆放不合理，超过原设计堆放量，而且存在安全隐患后未得到及时治理。

（2）四川省叙永震东乡太平村煤矿滑坡地质灾害

四川省泸州市叙永县震东乡太平村有多个乡镇小煤矿在进行井下开采。因采空区顶板斜坡变形，于1999年7月16日下午4时发生滑坡（图3-4），滑坡体积53×104m3，4人死亡、3人受伤，7户村民房屋完全掩埋，6户遭破坏（李永贵等，2006）。该滑坡发生前地面有一定变形特征，该市地质环境监测站调查中发现了危险，向该村村民进行了宣传和抗灾动员，并加强了监测。因此，滑坡发生前大多数人都采取了避让的办法，减少了伤亡损失。

图3-4 四川叙永县震东乡太村矿山7.16滑坡剖面图

（据李永贵，2006）

1—泥岩；2—黄铁矿泥岩；3—砂质泥岩；4—泥质粉砂岩；5—粉砂岩；6—石灰岩；7—鲕状灰岩；8—生物灰岩；9—滑坡堆积物；10—下三叠统飞仙关组二段；11—下三叠统飞仙关组一段；12—上二叠统长兴组；13—上二叠统乐平组；14—下二叠统茅口组；15—上煤层代号；16—下煤层代号；17—原地面线；18—滑坡滑动后地面线；19—滑坡滑动推测线

3.能源矿山泥石流地质灾害

能源矿山泥石流的形成常与煤矸石的大量堆放有关，加之地形地貌条件和暴雨，形成泥石流地质灾害。重庆、四川、贵州时有发生。成都市天宫庙煤矿区泥石流灾害较突出：

（1）泥石流危害

1998年9月17日凌晨3时左右，由于普降暴雨，位于大邑县以西20km的天宫庙镇煤矿区阳沟、肖沟、小龙溪、栗子坪等矿段暴发了泥石流，导致公路、桥梁被毁，交通、供电中断，十多间房屋冲毁，矿区大量机电设备等物资失踪，矿井被淹停产等，仅邖江煤矿直接经济损失就达100万元以上；另外，泥石流导致附近居住的农民3人失踪，1人死亡，十多间房屋不同程度毁坏，大量牲畜失踪等，各溪沟泥石流损失的情况详见表3-18。

（2）形成条件

泥石流的形成除与暴雨有关外，还与该地的地形、地貌及固体物源密切相关。

1）地形地貌条件。阳沟位于天宫庙镇西，为常年流水沟谷，阳天矿段河谷宽20m，至沟源方向，河谷渐窄至数米，沟源高程1580m、沟口高程760m，阳沟总长约6km，河床纵坡降136.7%；在中岗（阳沟矿）附近发育一支沟，沟长1.35km，沟床纵坡降214.8%，造成人员伤亡主要在该沟谷段。中岗段沟床纵坡降6.77%。中岗至沟源段为该泥石流形成区，中岗—近河口公路桥段为流通区，沟谷突然变宽，流水变缓，泥石流携带巨石在此处沉积，形成堆积区，砾石具一定程度的定向排列，堆积物以灰色岩屑砂岩、角砾岩为主，粒径一般大于30cm，大者可达1.2m，堆积物宽30余m，长约150m，厚4～5m，似长条形。河谷两侧谷坡植被良好，坡度35°～50°。阳沟有国营邖江煤矿阳大、阳沟矿及地方联矿，另有众多小煤窑分布此地。

表3-18 成都市天宫庙煤矿泥石流造成的灾害情况

肖沟位于天宫庙镇西北约3km处，沟长约1.5km，沟口高程870m，沟源至沟口总落差430m，沟床纵坡降28.67%，七星矿位于肖沟，沟口附近分布许多建筑物，公路从沟口通过，其下修有一宽3.8m、高4.0m的涵洞，为常年流水沟，附近谷坡植被良好，坡度35°～40°。

小龙溪位于天宫庙镇西北约1.5km处，沟总长约3km，沟口高程790m，沟源至沟口总落差430m，沟床纵坡降14.33%，沟谷狭窄，河口附近变宽。山坡植被好，坡度40°～50°。

栗子坪矿泥石流沟为一冲沟，主沟长100余m，沟深1.5m左右，沟宽1.0m左右，沟源处有2条岔沟，时有流水，沟床坡度12°，沟源、沟侧堆积大量小煤窑煤矸石。沟口、沟侧建筑物密布，沟水从沟口公路涵洞通过。

2）固体物源。泥石流所处地层主要是三叠系须家河组，由灰色岩屑砂岩及砂质泥页岩互层，夹煤层。岩层软硬相间，位于背斜核部，伴生断裂发育，尽管沟谷谷坡植被良好，但谷坡表层崩、坡积物分布普遍，导致沟口泥石流堆积物有岩屑砂岩显现；另外近十多年来，地方乡镇企业迅猛发展，天宫庙煤矿区除分布有地方煤矿外，尚有许多小煤窑乱采滥挖，煤矸石随意堆放，为泥石流的发生提供了重要物源。栗子坪矿泥石流固体物质绝大部分为煤矸石，阳沟左岸谷坡有2处冲沟形成的小型泥石流，其物源主要也为煤矸石。在该沟中部，地方联矿对面721煤矿，煤矸石堆积方量在2500m3左右，因岸坡脚被淘蚀，煤矸石堆积及坡积物顺坡下滑形成泥石流。

综上所述，泥石流的形成与自然因素有关，也与人为因素（采矿废渣乱堆放）密切相关。

4.能源矿山崩塌地质灾害

西南地区能源矿山崩塌地质灾害突发性强，不易防范，危害性大。一般在不利的地质环境采矿易造成崩塌地质灾害。主要分布在重庆西部、四川南部、贵州西部地区。

（1）贵州西部煤矿山崩塌地质灾害

贵州西部产煤区，地形切割强烈，相对高差一般300～500m，河谷沿岸切割可达700～1000m，特别是有些峡谷地段，岩壁陡立，使崩塌的形成具备了有利条件。而这种陡峻的山坡一般是坡体中、上部为硬质岩层，中、下部为软质岩层，煤一般产于下部的软质岩中，采矿进一步破坏了山体的稳定性，上覆岩体失去支撑，沿自身垂直方向产生卸荷掉块形成崩塌。

1）贵州纳雍县鬃岭镇左家营村崩塌。2004年12月3日发生的特大型崩塌地质灾害，38人死亡，失踪6人，13人受伤。崩塌点位于岩脚组后山陡崖上，坐标为东经105°14′09″，北纬26°42′50″，高程2120m。崩塌发生后，调查发现崩塌点一带陡崖上仍有3处明显危岩体，总规模3万余m3，可能产生再次崩塌。坡脚堆积体在强降雨或陡崖上方再次发生崩塌等冲击因素作用下，易发生滑坡泥石流灾害，将直接威胁其下部岩脚组54户280人、新房子组部分村民59户200人及孙晓煤矿、左家营煤矿人员的生命财产安全。

2）2001年7月17日21时20分左右，贵州习水县仙源镇福硐村万金二矿发生山体崩塌，崩塌体约5000m3，造成2人死亡，8人失踪，2人受伤，毁房2栋。该崩塌的形成是在岩体处于不稳定的自然状态下，由于采煤活动诱发。崩塌体位于河谷冲刷形成的陡岸地段，高40余m，下部为泥页岩构成的软弱基座（产煤），其上岩石节理裂隙发育，岩石被分割成块体状，地下水沿裂隙的活动，加强了溶蚀风化，采煤放炮活动及运煤重车的震动，导致岩体失稳崩塌。

3）2001年5月29日15时20分，贵州兴义市雄武乡木咱村3组和4组发生岩体崩塌。崩塌堆积体达90×104m3，淹埋6户7栋居民楼、2辆东风汽车，近13.33hm2农田被毁，10人死亡，2人重伤，3人轻伤。崩塌段陡崖高200余m，反向坡下台地1720～1780m高程内分布众多煤井，开采时间长，开采深度延伸1000余m，采空区较大，顶板已发生崩塌，采煤放炮破坏了岩体强度和完整性，导致陡崖软质基座不稳定，在重力及暴雨共同作用下陡崖发生崩塌。

（2）重庆市鸡冠岭煤矿山崩塌地质灾害

1）基本概况。鸡冠岭崩塌位于武隆县兴顺乡，乌江左岸陡斜坡地带。该区地貌属构造剥蚀低山地貌，地形为下陡上缓的折线形斜坡，下部斜坡坡角57°，上部为40°～85°。乌江横切构造及地层，形成深切“V”字形峡谷，相对高差约300m。该区出露地层为古生界二叠系，下部为龙潭组（P2l）深灰色页岩、颗粒砂岩、钙质页岩、灰色页岩夹薄煤层。上部为长兴组（P2c）深灰色、灰白色、青灰色灰岩，含燧石结核，局部含硅质层。岩层产状316°∠72°。该区构造强烈，地层褶曲很多。基岩裸露，植被较少，第四系残坡积层厚度小，分布零星。原乡镇企业兴隆煤矿位于斜坡中段。

鸡冠岭崩塌发生于1994年4月30日，体积约400×104m3，见照片3-4，大量崩石堆于斜坡上，少量入乌江形成乱石坝，造成了近10m高的水位落差，激浪高1～5m。7月4日暴雨后斜坡上的堆石又大部发生塌滑，部分入江形成第2道乱石坝（任幼蓉等，2006）。

2）成因分析。该崩塌主要是由于原乡镇企业兴隆煤矿在地质条件复杂的鸡冠岭背斜上盲目采煤引起的，降雨也是诱发因素之一。

5.能源矿山矿坑突水地质灾害

照片3-4 重庆鸡冠岭崩塌全貌

西南地区矿坑突水121次，主要发生在能源矿山。由于矿体位于地下水位以下，在掘进或开采过程中掘穿隔水顶底板，或打通原采矿积水老硐，或位于河流附近，受断层带影响及支护不力导致顶板隔水层变形、冒落而引起河流漏水等原因造成。矿坑突水的主要危害是淹井，影响矿区生产、威胁井下人员安全，有些场合还会造成地表河流断流。区内能源矿山矿坑突水地质灾害比较突出。

（1）重庆市煤矿山矿坑突水地质灾害

2003年9月10日8时30分，重庆市秀山土家族苗族自治县涌洞乡川河煤矿四门二井＋960m水平下山南大巷掘进工作面320m处，发生一起特大矿坑突水事故，18人死亡，直接经济损失85.6万元。

2004年6月13日，南桐矿务局南桐矿发生穿水事故，井下进水近500×104m3，南桐矿、鱼田堡矿、东林矿相继被淹，死亡3人，直接损失近2亿元，2万职工拿基本生活费，4万家属拿社会救济金，设计生产能力60×104t/a的鱼田堡矿至2006年2月还被淹没，无法恢复生产。

（2）贵州能源矿山矿坑突水地质灾害

2004年9月到2005年1月，在4个多月时间里，贵州省连续发生3次大的矿坑突水事故：2004年9月5日，赫章县妈姑镇六合煤矿发生矿山突水事故，死亡10人；2004年12月12日，思南县许家坝镇天池煤矿发生特大矿山突水事故，死亡36人；2005年1月16日，德江县联兴煤矿发生矿山突水事故，死亡7人。这些矿山地质灾害都与不合理开采有关。

（二）能源矿山环境污染

西南地区能源矿山的污染主要表现在水污染和空气污染。

1.能源矿山水污染

水污染以煤矿水和矸子山的淋滤水污染尤为突出。废水中的污染物主要有悬浮物、石油类、硫化物、氧化物、挥发分、六价铬、砷、铅、汞、镉等。较严重的矿山有重庆南桐煤矿、攀枝花煤矿、川南芙蓉煤矿等。

（1）重庆煤矿水污染问题

重庆市南桐矿务局电厂和南川南平煤矿焦化厂污染相当严重，该区12条河流有11条遭到污染，污染的河水在补给地下水时，又重复性污染地下水。据地下水监测资料，南桐片区岩溶水监测点的超标项目达8个之多。其中总硬度超标66.7%，总矿化度超标33.3%，总铁超标100%，氟超标66.7%，锰超标100%，硫酸盐超标66.7%，细菌总数超标100%，大肠菌群超标100%。

重庆市荣昌县五星洗煤厂的洗煤废水悬浮物浓度大，含大量岩粉、煤粉，尾矿未经处理直接排入濑溪河一级支流，严重污染濑溪河。致使高池村1000多人生活、生产用水受到污染，严重影响了当地村民的身体健康，肚大、肝癌等发病率远高于其他地方。

（2）攀枝花煤业集团公司煤矿山水污染

攀枝花煤业集团公司包括大宝鼎、小宝鼎、太平及花山煤矿以及精煤厂（洗煤厂），形成分布于金沙江两岸的采煤、洗煤一条龙联合企业。矿山采出的煤通过缆车送到洗煤厂，洗煤厂洗好的煤通过火车运至攀钢焦煤厂，废渣又通过缆车输运至南岸矿区的矸石堆。江边有污水处理厂。该集团公司4个煤矿年产矿坑水2238.07×104m3，年处理量为2185.88×104m3，年循环使用量为1945.78×104m3，循环利用率达86.9%。该精煤厂（洗煤厂）是国家环保先进企业，循环水（闭路）达一级，厂内未见任何生产废水排出。但采矿区仍见黑乎乎的废水流入金沙江，经取样分析水质为SO4·HCO3Mg·Ca型，除固体悬浮物质太多外，可溶性固体总量也达1077.5g/L，排放废水严重超标，这些废水与矿坑排水，特别是小型个体矿山排水密切相关。另外，摩梭河水在流经太平和花山矿区之后，其水中的NO2、总硬度、可溶性总固体、耗氧量、Mn等化学组分均由以前的未超标而变成超标，含量增加0.75倍至111倍。

（3）四川芙蓉煤矿区水污染

芙蓉煤矿区年产矿坑水约1500×104t，其中4家国有矿山年产矿坑水922.57×104t，小型民营矿山年产矿坑水577.43×104t。国营矿山年治理矿坑水554×104t，占年产矿坑水的60%。民营矿山年利用矿坑水约9.3×104t，占年产矿坑水的1.7%。

经四川地质环境监测总站实地调查及采水样分析表明，国有矿山中芙蓉煤矿、白皎煤矿、杉木树煤矿3家矿山虽有矿坑水循环利用处理系统，但因未全部处理，加之周边有未经处理排放的众多小型民营矿山，水中的硫酸根（SO2-4）含量仍超过了最大允许排放标准600mg/L；芙蓉矿务局红卫煤矿因矿坑水为地下水，经部分处理后达到排放标准，可作为农灌利用。其余小型民营矿山均为未处理排放，故大多数水质的硫酸根（SO2-4）均超过了最大允许排放标准600mg/L，水中的钙离子（Ca2＋）含量也超过了最大允许排放标准200mg/L，更有甚者如高县芙蓉山和大湾煤矿所排矿坑水中不但硫酸根（SO2-4）、钙离子（Ca2＋）含量超过最大允许排放标准，而且水中镁离子（Mg2＋）含量也超过了最大允许排放标准，并形成酸性水，pH值在3.6～5.2之间，总硬度达223.1～393.1mg/L（以CaCO3计），对地表水造成严重污染（照片3-5）（李永贵等，2004）。

照片3-5 四川芙蓉煤矿不规范的矸石废水排放现场

（4）贵州西部高硫煤矿山水污染

贵州西部织金县高硫煤层矿山广泛分布有含硫酸亚铁和硫酸的水，当地群众称这种水叫“锈水”。流经织金县城的织金河已被“锈水”污染，全县水田中“锈水”田面积占10.5%，占低产水田面积的42.7%。随着民营煤矿的发展，锈水污染面积还在扩大，许多良田大幅度减产，甚至颗粒不收。当稻田酸度大，pH值小于4.5时，稻苗就出现病态，pH值小于3.5时稻苗就会死亡。织金县凤凰片区煤矿山排水酸度最低时pH值小于2.5，受其污染有长达数千米的河流pH值小于4.5（王慧，2004），引用此河水灌溉的农田深受危害。“锈水”中还含重金属可进入食物链，危害人体健康。

2.能源矿山空气污染

能源矿山的空气污染亦相当突出，已造成氟中毒、砷中毒，伤害人体健康。

空气污染较严重的地方主要在贵州西部，如盘江煤电集团老屋基矿、水矿集团汪家寨矿6座煤矸石山都产生过自燃，自燃时间长达10年之久，产生了大量的SO2，H2S，CO2和F等有毒有害气体；六盘水市数以千计的煤炭炼焦厂，产生了大量有毒有害气体，造成空气严重污染。

贵州西南部煤层含砷和氟，矿山开采出来的煤经燃烧，砷和氟进入空气，污染环境造成人体砷中毒和氟中毒，形势相当严峻。据贵州疾控中心资料，贵州有1000万氟斑牙患者，64万氟骨病人；以县为单位，氟中毒的人口1900万，约占贵州人口的一半。据贵阳地化所调查，煤炭中的氟含量为598mg/kg，土壤中的氟含量为903mg/kg，用煤炭烤过的玉米、辣椒等农作物含氟量超过国家标准几十倍甚至数百倍，氟污染相当严重。

空气中砷可以通过皮肤、呼吸道、消化道进入人体。贵州织金县交乐乡小煤窑采的煤含砷量相当高，因敞炉方式取暖、烘干粮食，造成人体中毒。自1976年以来，确诊慢性砷中毒患者至少有3000例。

氟中毒和砷中毒不仅仅是个医疗问题，也是个经济社会问题。2006年中央拨专款2400万元和12万元炉灶给贵州用于治疗地方病。

2003年12月23日，重庆市开县的一口天然气矿井发生井喷，大量硫化氢气体污染几十平方千米，数十人死亡，直接经济损失在亿元以上。

（三）能源矿山对土地资源的占压破坏

西南地区以能源矿山占压和破坏土地面积最多，为121706.49hm2，占各类矿山总占压面积的61.2%。其中又以四川能源矿山占压土地面积最大，为68251.00hm2，占西南地区能源矿山总占压面积的56.1%。其次是贵州占压面积28606hm2，云南15908.66hm2，重庆7697.7hm2，西藏1245.13hm2。

西南地区能源矿山主要分布于四川盆地及盆周山地、黔西、渝西、滇东北地区，主要为煤矿山，以井下开采为主，采场占地面积相对较小，但固体废弃物及地面塌陷区占地面积较大。

四川攀枝花宝鼎煤矿，包括大宝鼎、小宝鼎、太平及花山4个国有大、中型煤矿山和数十个民营矿山，占地面积达80km2。

贵州省煤炭资源丰富，从20世纪60年代起就大规模开采，到现在排放的煤矸石已堆积如山，目前仅六盘水市境内的六枝特区、钟山区、水城县、盘县特区堆成的大型煤矸石山就有30余座，堆放高度达80余m，最高的达200余m，现在煤矸石堆积量已达9500×104t，占地面积233.31余hm2，如盘江煤电集团所属的大型煤矸石山就有7座，占地面积66.66余hm2，水矿集团所属大型煤矸石山9座，占地面积已达171.72hm2，根据生产矿井排矸量为煤的20%，洗煤排矸量为原煤的25%，按这一排矸系数计算，加上随着生产能力的提高，可以预测区内的煤矸石占地面积将不断增加。因煤矸石结构松散，稳定性差，遇持续强降雨时，还易产生滑坡、泥石流地质灾害。

重庆市中梁山煤矿从1959年投产至今已47年，占地面积达10×104m2。其中位于矿区南部华岩镇石堰村三社的煤矸石山，占地面积为4.6×104m2；位于矿区北部华岩镇共和村六社的煤矸石山，占地面积约5.4×104m2（照片3-6），影响了农业经济的发展。

照片3-6 重庆中梁山煤电有限公司北煤矸石山

由于煤藏在成矿过程中赋成条件的不同，县境从北至南，分别形成了气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤矿区，在通常的煤炭品种十种分类中占了六种。

气煤主要分布在庆云、后所、徐家庄矿区，地质储量3亿余吨；

肥煤主要分布在大河、龙海、都格矿区，储量11.3亿吨；

焦煤主要分布在恩洪、营上、大坪、扒弓、海丹、大河、古木矿区，储量近80亿吨；

瘦煤集中在富村矿区，储量14.37亿吨；

贫煤集中在古木矿区，储量近4亿吨；

无烟煤分布老厂矿区（老厂乡、十八连山乡和黄泥河镇），储量近100亿吨。

西北地区煤炭开采区主要分布在黄土高原的陕西韩城—铜川—彬长—黄陵等渭北煤田区、陕西神府及内蒙古东胜煤田区，甘肃平凉华亭、阿干镇、窑街煤田区，宁夏灵武、石嘴山、石炭井煤田区，内蒙古乌达、海勃湾、包头石拐煤田区，新疆的乌鲁木齐、哈密三道岭煤田区等。

总体而言，西北地区煤矿开采引发的环境地质问题十分严重，是所有矿产工业类型中矿山环境地质问题最为严重的一种类型。地下开采和露天开采对矿区地质环境影响方式和程度不同，以地下采煤导致的环境地质问题最为严重。西北地区煤矿以地下开采为主，其产量约占煤炭产量的96%，主要环境地质问题见表3-7。煤矿开采的环境地质问题示意图见图3-3。

表3-7 煤炭开采的主要环境地质问题

图3-3 煤矿开采环境地质问题示意图

露头煤及浅部煤层采用露天开采，改变了原有的地形地貌：高陡边坡诱发滑坡(①)，外排土矸场占压土地(②)，废渣堆积沟坡上，暴雨诱发形成滑坡(①)和泥石流(③)地质灾害。煤层采空区(④、⑤)上方地裂缝(⑥)会造成建筑物开裂、农田被毁，稍深部煤层采空区上方发生地面塌陷(⑦)，耕地被毁，村庄搬迁。煤矸石堆积占压土地的同时，矸石山粉尘及自燃(⑧)产生的有毒有害气体、风井排出的沼气、二氧化碳等污染大气环境(⑨)，危及人类健康。露天矿排矸场及煤矸石淋溶水造成地表水土(⑩)及农作物污染，下渗造成地下水及岩溶水污染( )

3.4.2.1 煤矸石压占土地

煤矸石是采煤和选煤过程中的废弃物，通常占煤矿产量的12%～20%，是煤矿最主要的固体废弃物，主要危害是堆积压占土地破坏植被。陕西黄陵店头地处黄土高原地带，小流域地区的森林植被良好，但是部分煤矿排放的煤矸石堆积在山坡上，压占了生长良好的杂木林。陕西韩城下峪口黄河滩湿地芦苇茂密，生态环境良好，但是该矿排放的煤矸石填滩造地，破坏了黄河湿地生态资源与环境。

3.4.2.2 对水资源的影响

产于鄂尔多斯盆地周边的石炭-二叠系中的煤田，其下部是奥陶系石灰岩，上部为侏罗系砂泥岩，属干旱盆地严重缺水地区。矿井疏干排水导致地下水均衡系统破坏，地表水水量减少，地下水位下降。煤矿酸性及高矿化度的井水造成地下水污染，加剧了水资源危机。新疆乌鲁木齐市六道湾煤矿煤系地层倾角67°～78°，开采后形成自上而下的采空区塌陷和裂缝带，造成水资源流失的环境破坏。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区的不少河流断流，如2000年窟野河断流75d，2001年断流106d。由于煤矿采空区裂缝遍布，最宽达2m多，局部地区地面下降2～3m，导致原流量达7344m3/d的双沟河已完全干枯，26.67ha水田变为旱地，杨树等植被大片枯死。

3.4.2.3 崩塌、滑坡、泥石流

露天矿山高陡边坡开挖或堆积在斜坡体上的采矿废渣因暴雨、地面塌陷、地裂缝等原因引发崩塌、滑坡。煤矿区滑坡主要发生在露天矿、黄土高原以及山地矿山。如新疆哈密三道岭露天煤矿1967、1983 和1999年先后三次发生较大规模的滑坡，造成矿区运输中断，直接经济损失上百万元。内蒙古包头石拐矿区由于采煤使地下采空区面积增大，近几年滑坡活动加剧，目前滑坡体东西长100～370m，南北宽600余m，面积约16×104m2，体积约400×104m3。从1979年至今已毁坏民房及其他建筑物达5000m2，堵塞了通往五当召旅游点的道路600m，造成经济损失约400万元。红旗山出现了多组东西向宽约0.1～1.5m、南北走向长约100～300m的地裂缝，危及山脚下677户1947人的生命财产安全。

陕西韩城象山煤矿因地下采煤及渠道渗水等原因，引起山体蠕滑，直接威胁坑口电厂——韩城电厂主厂房的安全，为此付出了上亿元的防治费用。陕西彬县百子沟煤矿地下采煤采空区上方岩层垮落、下沉，使地表斜坡失去平衡导致1995年7月6日的黄土滑坡，滑距约30m，180×104m3土方量堵塞河道形成堰塞湖。滑坡将矿部三座大楼整体向前推移5～7m，楼房墙壁出现裂缝，地板鼓起，地基被毁。由于事先的预报准确，所幸无人员伤亡。1991年8月9日，陕西铜川金华山煤矿西侧黄土塬边由于地下采煤引起崩塌、滑坡，土方量达1050×104m3，将坡脚处的西龙村埋没，大片良田被毁，损失巨大。

陕西铜川焦坪、王石凹、李家塔、金华山、桃园等煤矿均发生过严重的滑坡，铜川矿区有中等以上规模滑坡1000多处，铜川市区有154处，崩塌体361处。陕蒙神府—东胜矿区地处干旱半干旱地带，植被覆盖率低，土壤风蚀、水蚀交错，岩层结构疏松，易风化，自然灾害频繁，生态环境十分脆弱。20世纪80年代以来煤田大面积开采，采矿废石及排土乱堆乱放，沿山坡开挖加大了地面坡度。矿区人为泥石流均分布在河道两侧，泥石流直接注入河床，使河床过水断面缩小，行洪能力降低，即使中等水深洪水，也能造成很大灾害。1989年7月21日，矿区上游突降暴雨，3h降雨120mm，在乌兰木伦河形成含沙量高达1360kg/m3的泥石流，淤平坑井11处和露天矿坑9处，其中马家塔露天矿被淹没，泥沙淤积15×104m3，冲毁两岸矿堤1870m、水浇地600亩、路基挡墙60m，导致铁轨悬空，中断行车一月之久，经济损失2000多万元。

3.4.2.4 地面塌陷和地裂缝

地下开采形成的地面塌陷、地裂缝造成耕地破坏、公路塌陷、铁轨扭曲、建筑物裂缝，以及洼地积水沿裂隙下渗引发矿井透水等事故。在干旱地区由于地表水系受到破坏，导致矿区生产、生活以及农业用水发生困难。同时，还可诱发山体开裂形成滑坡。

地面塌陷和地裂缝在大中型地下开采的煤矿区最为普遍，灾害也最为严重。如新疆的六道湾煤矿，甘肃的华亭、窑街、阿干镇、王家山等煤矿，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿和陕西的渭北韩城—铜川以及神府—东胜煤田矿区。

调查资料表明，在579座各种类型的矿山中，有115座矿山存在地面塌陷，塌陷面积达20236km2。其中非煤矿山10座，仅占8.70%；而煤矿山有105座，占塌陷矿山的91.30%。根据塌陷面积及严重程度，大于10km2的极差级别矿山8座，占8%；1～10km2差级别矿山 37座，占 35%；0.1～1km2中等级别矿山 37座，占 35%；小于0.1km2较好级别矿山23座，占22%。

煤矿区的地面塌陷最为严重，这是因为煤层厚度较金属矿体稳定，分布范围大，煤层产状较平缓，采煤形成的采空区较金属矿山要大得多，并且上覆岩层多为松软的页岩、粉砂岩及泥质岩层。煤矿地面塌陷和地裂缝的范围及深度与采煤方法、工作面开采面积、采区回采率以及煤层产状等多种因素有关。一般而言，在其他因素相同的条件下，充分采动(用长壁工作面全部垮落法采煤时)比非充分采动(条带部分冒落法采煤)引起的地面塌陷影响范围及深度要大。而煤层采厚越大，倾角越小，埋深愈浅，开采面积越大，地面塌陷、裂缝影响范围及深度也越大。地表最大下沉量W可用公式估算：W=qMcosα。

式中：q为下沉系数，全部冒落采煤法 q=0.70～0.90，条带部分冒落采煤法 q=0.02～0.30；M为煤层法线厚度；α为煤层倾角。

当采深与采厚之比小于20时，地表常发生剧烈变形，此比值大到一定程度后塌陷消失。榆林神府矿区大砭窑煤矿开采5＃煤层，煤层厚4～6m，埋深90～100m，1992年5月5日矿井上方发生地面塌陷12000m2，陷落深度0.7m。有关资料指出，塌陷面积与开采面积之比平均值为1.2，塌陷容积与开采体积之比平均值为0.6～0.7。当采深较大时，地面、地表裂缝则较少。当采深H ＞(100～150)m，或 F=H/M≥20(M 为煤层厚度)时，地表移动和变形在时间和空间上呈明显连续，不出现地裂缝。

根据煤炭工业“九五”环境保护计划，2000年全国(除西北地区，下同)煤矿地面塌陷面积为182.20km2，复垦面积为48.40km2，复垦率为26.6%。西北地区煤矿地面塌陷面积为35.76km2，复垦面积为 4.40km2，复垦率为12.3%，比同期全国平均值低54.9%。2000年西北地区煤炭产量达8994×104t，万吨煤塌陷面积为0.31ha，比全国万吨煤塌陷面积均值0.20ha高55%，而复垦率低51.5%。可见，西北地区煤矿地下开采塌陷区的防治工作应加紧加快。

乌鲁木齐市六道湾煤矿距友好商贸中心仅1.5km，该矿煤层倾角67°～78°，属急倾斜煤层，50年来，地下不同开采水平分段放顶煤采煤后，由于上位顶煤和覆盖层的周期性塌陷断裂，出现与煤层走向一致的条带状塌陷深坑，深度达40～50m，并在塌陷坑两侧形成平行裂缝，造成了连续性的地面塌陷凹槽、地裂缝和塌陷坑。塌陷区目前仅作为乌鲁木齐市城市工业垃圾的填埋场所，在其虚土表面又不断产生新的塌陷深坑和地裂缝，3km2的土地不能开发利用，迫使市政设施建设不得不绕道而行，成为乌鲁木齐城市建设发展的死角。

宁夏石嘴山市石嘴山煤矿开采面积为5.15km2，而塌陷面积已达6.97km2，是其开采面积的135%，形成深达8～20m的地表塌陷凹地，部分地段的裂缝宽达1m。矿区铁路运输基地高出塌陷区10～20m，使得矿山企业每年用于铁路的垫路费高达100万元，穿越矿区的109国道被迫改道。

陕西省煤矿采空区地面塌陷总面积约115km2(表3-8)，主要分布于渭北及陕北煤矿区，陕南秦巴山地区仅有零星分布。其中铜川市老矿区因开采较早，地面塌陷比较严重，到1999年底，据不完全统计其地面塌陷为63.82km2，占到全省煤矿区地面塌陷区的55.38%，其中80%为耕地。而神木县近几年煤矿开发力度不断增大，加之煤层埋藏较浅，地面塌陷面积增大，截至2001年，该县乡镇煤矿造成地面塌陷达5.32km2。

表3-8 陕西省煤矿区地面塌陷

陕西省渭北煤田的铜川、黄陵、合阳、白水、韩城各矿区，陕北神府煤田的大柳塔、大砭窑、洋桃瑁、沙川沟、刘占沟、新民矿等矿区，均出现有不同程度的地面塌陷、地裂缝及山体滑坡，造成大面积的农田被毁、房屋开裂、铁轨扭曲、公路塌陷、矿井涌水等。2001年7月特大暴雨使黄陵店头陕煤建五处矿区仓村三组的1.2km2耕地发生地面塌陷、地裂缝，地裂缝最宽达15m，塌陷落差达7.45m，60%耕地已无法复垦，农田撂荒，预计经济损失达270万元。2000年4月，中央电视台《焦点访谈》对陕西铜川市王益区黄堡镇黑池塬乡镇煤矿地下开采造成的村民窑洞开裂、耕地被毁进行了曝光。陕西白水县县办煤矿开采导致白水县火车站候车室出现裂缝、铁轨下沉、广场地面鼓包。陕西渭北煤田地表水平拉伸变形值达到0.8～2.2mm/m时出现地裂缝，裂缝宽300～700mm，深度达5～15m。铜川煤矿区地裂缝有5400余条，以王石凹煤矿为例，在1：5000 的地形图上填绘的裂缝就有70多条，总长度近7000余米。20世纪90年代，甘肃窑街煤矿区矿井地面占地598.1ha，地面塌陷20处，共计443.54ha，地面塌陷面积比80年代扩大了48.4%，每年以14.47ha的速度扩大，10年间因塌陷引起的特大型山体滑坡等灾难性地质事故数起。80年代造成水土流失面积449～550ha，90年代达到663～720ha。甘肃靖远王家山煤矿1995年8月两次洪水携带泥石流从地面裂缝涌入井下，造成多人伤亡。

陕西神木大柳塔煤矿区1997年以后形成采空区，1998年前后产生地面塌陷和地裂缝。大柳塔矿区采空区约为 3.9km2，总面积约 5.8km2，产生地裂缝的总面积约5.45km2。大柳塔活鸡兔井采空区面积过大，造成大面积地面塌陷，其中205工作面塌陷区宽0.3km，长为3km，面积为0.9km2，共发现16条地表裂缝，沿整个工作面呈断续分布，裂缝宽5～60cm，间距2～8m。206 工作面塌陷区宽0.3km，长为3.5km，面积为1.05km2，共发现 5条裂缝，裂缝宽 5～60cm，间距 5m 左右。207 工作面塌陷区宽0.3km，长为1.5km，面积为0.45km2，是整体陷落，其中裂缝十分发育，共发现5条，宽5～30cm，间距10m左右。从神东矿区大柳塔、补连塔和榆家梁3个矿井实测资料可知，其万吨煤地面塌陷面积为0.35～0.42ha，比全国万吨煤地面塌陷面积0.2ha几乎高出1倍，主要原因是煤层埋藏浅(61～110m)，煤层厚(3.4～5.0m)。

3.4.2.5 水土流失

据水利部1992年统计，西部地区轻度以上的水土流失面积为104.07×104km2，占全国水土流失面积的58.01%。水土流失导致的土壤侵蚀是生态环境恶化的重要因素。在黄土区、黄土与沙漠过渡区，矿区发生水土流失的可能性最大。据陕西铜川、韩城、神府煤矿区有关环境报告资料预测，陕西神府—内蒙古东胜矿区平均侵蚀模数按1.21×104t/km2·a、面积按3024km2计算，年土壤侵蚀量为3659.04×104t；准噶尔矿区平均侵蚀模数按1.30×104t/km2·a、面积按1365km2计算，年土壤侵蚀量为1774.5×104t。据几个矿区开发前后不同时期的遥感资料以及河流、库坝、泥沙资料综合分析和计算表明，煤矿开采后水土流失量一般为开采前的2倍左右。陕西黄陵矿区建矿前土壤侵蚀模数为500t/km2·a，建矿5年后，土壤侵蚀模数已达1000 t/km2·a。甘肃的窑街、阿干镇、靖远煤矿区，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿区，陕蒙神府-内蒙古东胜煤矿区水土流失十分严重。内蒙古的乌达等煤矿区，侵蚀模数达10000～30000t/km2·a，是开采前水土流失量的3.0～4.5 倍。这不仅破坏了生态环境，还直接威胁矿区安全。例如，陕西神木中鸡煤矿由于矿渣倾入河道，占据河床2/3的面积，1984年8月雨季时河水受阻回流，造成特大淹井事故。

3.4.2.6 土地沙化

煤炭开采造成的地面塌陷破坏了浅层地下水系统均衡，因地下水位下降使部分地区的塌陷区植被枯死，形成或加剧土地沙漠化。露天煤矿、交通及天然气管道工程建设占用大量耕地，破坏植被，使部分原已固定和半固定的沙丘活化。戈壁沙漠区煤矿废渣的堆放、风化加剧了土地沙化。

陕西神府煤田矿区的大规模开发以及地方、个体开发沿河沟两岸乱挖滥采，破坏植被，导致沙土裸露，加剧了水土流失和土地沙化。自20世纪80年代中期开发以来，毁坏耕地666.7ha，堆放废渣超过6000×104t，破坏植被4946.7ha，增加入黄泥沙量达2019×104t。据“神府东胜矿区环境影响报告书”预测，若不采取必要的防沙措施，在矿区生产能力达到3000×104t规模时，将新增沙漠化面积129.64km2，煤矿开发导致的沙漠化面积为自然发展产生沙漠化面积的1.53倍，新增入河泥沙量480×104t，比现有条件下进河泥沙量增加13.7%。

3.4.2.7 水土环境污染

煤矿水污染源主要是煤矿开采外排的矿井水、洗(选)煤水以及煤矸石淋滤水。据有关文献，莫斯科近郊煤田矿井地质环境的研究表明，距矸石堆底部50～60m远的土壤中，每100g土壤中铁含量达146～160mg，铝含量达11～19mg，分别超过允许值的3～4和1.5倍，土壤被毒化。

长期以来，由于技术水平所限和认识不足，矿井水被当作水害加以防治，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。2000年西北地区国有矿井煤产量3785×104t，平均吨煤排水量1.3t，其他矿井煤产量5209×104t，平均吨煤排水量0.324t。西北地区的煤矿主要位于干旱、半干旱地区，矿区水资源匮乏，毫无节制的排水不仅大大破坏了地下水资源，增加了吨煤成本，而且还导致地面塌陷、地下水资源流失、水质恶化，还可能造成地下突然涌水淹井事故的产生。

煤矿矿井水多属酸性水，未加处理直接排放，加剧了干旱地区矿山用水危机。陕西、宁夏、内蒙古部分矿井水pH值均小于6，陕西铜川李家塔矿井水pH值为3。酸性矿井水直接排放会破坏河流水生生物的生存环境，抑制矿区植被生长。甘肃、宁夏、内蒙古西部、新疆大部分矿井及陕西中部和东部等矿井水是高矿化度水，一般矿化度均大于1000mg/L，其中甘肃靖远大部分矿井水矿化度在4000mg/L以上，尤其是王家山矿高达15000mg/L以上。

2002年7月在陕西渭北煤矿区的一些矿务局调查时发现，陕西白水县个别矿山存在将坑道废水直接排入地下岩溶裂隙的现象，导致岩溶水污染，此问题应引起有关部门的高度重视，应尽快采取措施保护岩溶水，使地下水资源不受污染。

曾家瑶1，2 吴财芳1，2

(1.中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221008 2.煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008)

摘要:煤储层渗透性是制约煤层气开发的重要因素之一。本文通过对黔西－滇东地区煤储层渗透性特征的深入研究，结合大量煤田地质勘探资料，阐明了研究区控制渗透率的主要地质因素。研究表明:整个研究区自东向西渗透率具有逐渐降低的趋势，黔西织纳煤田渗透率远高于其他区域。在影响渗透率的多个因素中，区域构造应力、煤层裂隙发育状况、煤层埋深、煤层厚度等对煤层渗透性有着重要的控制作用。

关键词:煤层 渗透率 构造应力 煤层埋深 煤层厚度

国家科技重大专项项目 ( 2011ZX05034) 、国家973 煤层气项目 ( 2009CB219605) 、国家自然科学基金重点项目( 40730422) 及青年科学基金项目 ( 40802032) 资助。

作者简介: 曾家瑶 ( 1987 ) ，女，贵州省大方县人，就读于中国矿业大学 ( 徐州) 资源与地球科学学院，硕士，研究方向为煤层气勘探与开发。通讯地址: 江苏省徐州市中国矿业大学南湖校区研一楼 5 单元 302. Tel:18952246792，E-mail: jiayaohhaha@ 126. com

Study on Characteristics of coal reservoir Permeability and Factors of Geological Controlling in Western Guizhou-Eastern Yunnan Area

ZENG Jiayao1，2WU Caifang1，2

( 1. School of Resource and Earth sciences，China University of Mining and Technology， Xuzhou Jiangsu 221008，china 2. Key laboratory of CBM Resource and Reservoir Formation Process，Xuzhou Jiangsu 221008 china)

Abstract: Coal seam permeability is one of the key factors that restrict the development of coalbed methane ( CBM) . This paper clarifies the main geological factors which influence the coal seam permeability of Western Guizhou Province-Eastern Yunnan Province by analyzing the characteristics of coal seam permeability and referring to geological exploration data of coal field. According to the research results，the permeability of the whole area has a declining tendency from East to West and the permeability of Zhina Coal Mine in Western Guizhou is dramatically higher than other areas. Among all factors affecting permeability，regional tectonic stress，coal seam fractures， coal seam buried depth and coal seam thickness are of significant controlling effects.

Keywords: coal seampermeabilitytectonic stresscoal seam buried depthcoal seam thickness

引言

黔西地区煤层气资源丰富，主要赋存于六盘水煤田和织纳煤田的向斜构造，其中甲烷含量超过8m3/t的“富甲烷”区资源量占贵州省资源总量的90%以上。滇东地区煤层气资源量为4500亿m3，占云南省煤层气资源总量的90%。

煤储层的渗透率是衡量煤层气可开采性最重要的指标之一(秦勇等，2000)，在煤层气气源已查明的前提条件下，煤储层渗透率又是制约煤层气资源开发成败的关键因素之一。煤储层在排水降压过程中，随着煤层气的解吸、扩散和排出，有效应力效应、煤基质收缩效应和气体滑脱效应使煤储层渗透性呈现动态变化。深入分析渗透率分布特征及其地质控制因素，对于煤层气有利区带优选及煤层气开发措施优化具有重要的理论意义和现实意义。

1 煤层渗透率特征

1.1 煤层试井渗透率

据统计，贵州省境内目前有9口煤层气井19层次的试井数据(表1)。织纳煤田两口煤层气参数井位于比德向斜化乐勘探区，测试煤层埋深浅于600m，试井渗透率较高，在0.1074～0.5002mD之间，平均0.2797mD，属于中渗透率煤层，具有商业性开发的有利条件。六盘水煤田7口煤层气探井，全部分布在东南部的盘关向斜和青山向斜，煤层试井渗透率0.0004～0.4800mD，多低于0.02mD，平均0.0741mD，远远低于织纳煤田，属于特低渗透率煤层。

表1 黔西地区煤层气井试井成果

续表

1.2 煤层渗透率分布特征

根据表1统计结果，取埋深浅于650m的测试煤层为基准，黔西(乃至滇东)地区上二叠统煤层渗透率区域分布规律十分明显，总体上由东向西趋于降低。例如，织纳煤田比德向斜煤层试井渗透率平均为0.2797mD，六盘水煤田盘关向斜金竹坪勘探区和青山向斜马依东勘探区煤层渗透率在0.15mD左右，进一步向西至滇东恩洪、老厂、宣威等向斜或煤田渗透率平均值只有0.0904mD。这一区域分布规律，一方面是聚煤期后构造变动对煤层破坏程度的强弱不同的结果，另一方面与区域现代构造应力场对煤层裂隙的挤压封闭程度有关。

由于煤储层埋藏深度与相应地层有效应力存在相关性，埋藏越深，有效应力越大，渗透率越低(傅雪海等，2003周维垣，1990)，在层位上，煤层渗透率似乎没有明显的分布趋势(表1)。例如，对于化乐勘探区1602井、亮山勘探区QH1井、金竹坪勘探区GM2井和马依东勘探区MY01井，渗透率具有随煤层埋深的增大而减小的趋势。而在马依东勘探区MY03井、亮山勘探区QH3井和化乐勘探区3603井，煤层层位降低，试井渗透率趋于增高。

2 影响煤层渗透率的地质因素

煤层渗透率的影响因素有许多，如构造应力场、煤层埋深、煤储层厚度，煤储层压力，煤体结构、煤岩煤质特征、煤级及天然裂隙都不同程度地影响煤层渗透率，可以是有多因素综合作用的结果，也可以是某一因素起主要作用。

2.1 构造应力场对煤层渗透率的影响

黔西滇东地区基底交叉断裂控制盖层中方向各异的褶皱断裂带，组合为弧形、菱形和三角形等各种构造型式，构成统一的区域构造格局(图1)。其中，织纳煤田位于百兴三角形构造，六盘水煤田的构造主体是发耳菱形构造和盘县三角形构造，构造应力场极其复杂(图1)。对于三角形构造，差应力值在3个顶角处最大，边部次之，向三角形内部递减，构造变形在角顶和边部强、中部弱，这与织纳煤田煤体结构区域分布规律一致。由此推测，六盘水煤田中—南部可能发育两个煤体结构相对完整的中心地带，分别是中部发耳菱形构造区和南部盘县三角形构造区的中央地带。其中，发耳菱形构造区构造隆升相对强烈，含煤地层保存条件较差，只有零星分布。因此，黔西地区煤层渗透性较好的地带可能位于两个地带:一是织纳煤田中部，如水公河向斜、珠藏向斜、牛场向斜等区域二是六盘水煤田南部的盘关向斜中央地带，大致位于盘县县城以北。

黔西—滇东地区煤层物性与地应力状况关系密切，尤其是煤体结构、煤层渗透率和煤储层压力，地应力场则受控于区域构造背景。这种控制作用，具体表现在地应力梯度的高低，这是造成煤层渗透率区域分布差异的重要地质原因。

中国煤层气技术进展: 2011 年煤层气学术研讨会论文集

Enever等(1997)通过对澳大利亚煤层渗透率与有效应力的相关研究发现，煤层渗透率变化值与地应力的变化呈指数关系(周维垣，1990):

K/K0=e3CΔδ

式中:K/K0为指定应力条件下的渗透率与初始渗透率的比值C为煤的孔隙压缩系数Δδ为从初始到某一应力状态下有效应力。

据黔西—滇东18口煤层气井36层次试井资料，地应力场中的最小主应力(闭合压力)梯度降低，煤层渗透率随之增高，两者之间呈相关性良好的负幂指数关系。另外，渗透率随着地应力和煤层原生结构的破坏程度的增大而降低。区内最小主应力梯度从东往西增大，在织纳煤田比德向斜为17～21kPa/m，六盘水煤田青山向斜为12～27kPa/m，六盘水煤田盘关向斜为21～33kPa/m，滇东老厂矿区为17～25kPa/m，滇东恩洪向斜为20～34kPa/m。越靠近康滇古陆方向，最小主应力越高。

2.2 煤层埋藏深度对渗透率的影响

岩层的密度远大于孔隙中流体的密度，致使垂直应力的增加幅度较大，傅雪海等(2001)研究认为煤储层渗透率具有随埋深加大呈指数减小的趋势。这也从另一方面反映了地应力对煤储层渗透率的影响，即随着埋藏深度的增加上覆地层的重力对裂隙的压迫作用增强，使有效应力增加，反而不利于煤储层的裂隙发育，从而渗透性降低。

黔西滇东地区煤层渗透率与埋藏深度之间关系尽管较为离散，但负幂指数趋势十分明显同时，在测试煤层相似埋深(500～700m)的情况下，渗透率同样具有由东往西降低的趋势(图2)。渗透率与煤层埋深之间负幂指数关系的转折深度在600m左右，对应的渗透率约0.05mD。煤层渗透率一旦低于0.05mD，则渗透率与埋藏深度之间就没有确定的关系，指示着渗透率极低不仅是与煤层的埋深有关，也与其他因素有关，而且其他因素对煤层渗透性的影响很大。导致煤层气地面开发难度大，如盘关向斜和滇东恩洪向斜。青山向斜则呈现相反的趋势，随着埋深的增加，煤层渗透率却呈增大的趋势，矿区煤层甲烷含量在平面上有一定的分布规律，表现出“北高南低、东高西低、深高浅低”的总体趋势(彭伦等，2010)。这一点，是由于青山向斜地区与外界水力联系弱，因受水力封闭和水力封堵，煤层含气量高，加之煤体结构较完整，渗透性较好，具有良好的煤层气开发潜力。

图2 黔西—滇东地区煤层渗透率与埋藏深度之间关系

2.3 煤层渗透率与储层压力的关系

煤层埋深增大的情况下，垂向地应力导致储层压力增大，有效应力随之显著减小，煤体发生弹性膨胀而致使裂缝宽度减小，渗透性同时降低。研究区煤储层压力与煤层渗透率呈负对数关系，这与储层压力受控于煤层埋深有着必然的联系。比如，在储层压力为5～7MPa之间，煤层渗透率的分布比较离散，没有特定的趋势(图3)。

图3 黔西—滇东地区煤层渗透率与煤储层压力关系

2.4 煤层厚度对渗透率的影响

秦勇等(2000)发现，华北石炭二叠系煤层以渗透率0.5mD为界，煤层厚度与渗透率之间表现为两段趋势相反的分布规律。当渗透率小于0.5mD时，煤层厚度增大，渗透率总体上增高。当渗透率大于0.5mD时，渗透率随煤厚的增大反而降低。

就黔西地区渗透率大于0.03mD的煤层来说，渗透率随煤层增厚呈现出减小的趋势(图4)，这与煤厚和裂隙发育密度之间的负相关性有关，泥炭聚集期各种地质因素的综合作用起着重要控制作用。然而，渗透率小于0.03mD时的煤层厚度与渗透率之间成正相关关系，用上述原理显然无法解释其原因，表明其他因素起着更为重要的控制作用，如煤体结构、裂隙开合度以及煤级和煤岩组成控制之下的裂隙发育密度等。

2.5 其他因素对渗透率的影响

渗透率比较小时，煤层埋深、煤储层压力和煤层厚度与渗透率的关系都不是简单的线性关系，这表明煤储层渗透率还受其他因素的控制，比如煤层的孔、裂隙结构和煤体结构等。

图4 黔西地区煤层渗透率与煤层厚度的关系

研究区内平面上自东北向西南方向孔隙度呈现出先增加后减少而后再增加的双峰型特征，煤储层孔隙度发育偏低，渗透率随孔隙度的增加而增加，孔隙度受区域变质影响显著，随最大镜质组反射率的增大先增长后缓慢下降。盘关向斜煤储层孔隙发育较好，有利于煤层气的储集和渗流，其次为织纳煤田部分储层发育较好，大部分煤储层微小孔极为发育非常有利于煤层气的储集，但孔隙连通性较差不利于煤层气的渗流运移格目底向斜及滇东地区煤储层孔隙发育相似，区域内孔隙类型多、差异大、非均质性强，储集性相对较好，但整体不利于煤层气渗流运移。

贵州省境内不同煤田的煤体结构差别极大。总体来看，六盘水煤田煤体结构破碎，如盘关向斜以构造煤为主织纳煤田煤体结构相对完整，如水公河向斜多数煤层原生结构完好。整体结构的差异是织纳煤田煤层渗透率远高于六盘水煤田的重要原因。

3 结论

综上所述，黔西滇东地区煤层渗透率的大小受到构造应力、煤层埋深、煤储层压力和煤层厚度等多个因素的影响，其中构造应力是影响煤层渗透率的最主要因素。

(1)煤层渗透率随地应力场中的最小主应力梯度的减小而增大。

(2)黔西滇东地区煤层渗透率随煤层埋藏深度的增加而呈指数降低。受此影响，煤储层压力与煤层渗透率呈负对数关系。

(3)在构造应力对煤储层渗透率总体控制之下，存在着裂隙、储层压力、煤层厚度、水文地质条件等多种因素的叠加，在构造应力相似的条件下，其他因素起着更重要的作用。

参考文献

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林玉成.2003.滇东地区煤层气资源及富集规律［J］.云南煤炭.1:53～57

彭伦，刘龙乾等.2010.青山矿区水文地质控气特征研究［J］.煤，19(6):1～3

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周维垣.1990.高等岩石力学［M］.北京:水利电力出版社，158～214

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陕西省煤炭资源丰富，含煤面积5.71×104km2，埋深2000m以浅的煤炭资源蕴藏总量超过3800×108t，煤炭资源分布呈现北富南贫的特点，秦岭以北约占全省的98%，以南不足2%。成煤时代主要为石炭－二叠纪、三叠纪和侏罗纪，主要煤田有渭北石炭－二叠纪煤田、陕北石炭－二叠纪煤田、陕北三叠纪煤田、黄陇侏罗纪煤田、陕北侏罗纪煤田、商洛石炭－二叠纪煤田和镇巴侏罗纪煤田等七个煤田（图0.1）。各个煤田均有煤层气分布，但具有资源价值的煤层气主要分布在陕北石炭－二叠纪煤田、渭北石炭－二叠纪煤田和黄陇侏罗纪煤田。全省2000m以浅煤层气资源量13095×108m3，位居全国第三位。

0.1.1 陕西省主要煤田

渭北石炭－二叠纪煤田：东起韩城，西至耀县，地层走向由北东向南西展布，有渭北“黑腰带”之称。东西长约220km，南北宽37～50km，含煤面积近1×104km2，划分为铜川、蒲白、澄合、韩城四个矿区。总体构造为一向北西倾斜的单斜，倾角5°～15°。蒲白、澄合两矿区断裂构造较发育，断层多成为井田自然边界。煤系为山西组和太原组，含煤11层，可采者3～4层，即3＃、5＃、10＃、11＃煤层。煤类以瘦煤、贫煤为主。

黄陇侏罗纪煤田：东起黄陵，经宜君、旬邑、彬县、凤翔、千阳等，西至陇县，长约280km，宽30～40km，含煤面积约1.1×104km2，为一向北倾斜的单斜。煤田内多出现宽缓的背、向斜，倾角多在3°～10°之间，个别地段15°左右。构造线以东西向或北东向为主。煤系为侏罗系中统延安组，含煤4层，可采者1～2层。划分为4个矿区和一个勘探区，即：黄陵矿区、焦坪矿区、旬耀矿区、彬长矿区、永陇勘探区。煤类主要为不粘煤、弱粘煤，黄陵矿区有少量气煤。

陕北三叠纪煤田：含煤地层分布范围包括延安、子长、子洲、安塞、米脂、横山等县、市，南北长约75km，东西宽约30km，含煤面积约2200km2，为一向西倾斜的单斜，倾角1°～5°。煤系为三叠系上统瓦窑堡组，含煤7～15层，可采者1～2层，即3＃、5＃煤层，主采为5＃煤。主采煤层的特点是薄而分布广，0.7m以上厚度仅分布于子长县境内，现仅规划一个矿区（子长矿区）。煤类为气煤。

陕北侏罗纪煤田：东北起于府谷至西南的靖边、定边，经神木、榆林、横山等县、市，长约300km，宽25～80km，含煤面积约17400km2。地层倾角1°～5°左右，为一大型向北西倾斜的单斜。煤层赋存稳定，划分为神府矿区、榆神矿区、榆横矿区和靖定预测区。煤系为侏罗系中统延安组，分五个含煤段，分别含5个煤层组，自下而上编为1＃、2＃、3＃、4＃、5＃，主采煤层为1＃－2、2＃－2、3＃－1、4＃－2、5＃－2五层。煤类主要为不粘煤、长焰煤，局部有弱粘煤。

图0.1 陕西省煤炭资源分布图

陕北石炭二叠纪煤田：分布于府谷、佳县、吴堡沿黄河以西一带，是山西河东煤田西延部分。以煤层埋深2000m为深部界线，划分为两个不相连接的分区，即府谷矿区和吴堡勘探区。府谷矿区与吴堡勘探区之间的佳县地区，因煤层埋深超过2000m，未作规划分区。煤田地层走向近于南北，为向西倾的单斜，断层稀少，褶皱不发育，地层倾角＜10°。煤系地层为山西组和太原组，含煤10层，主要可采煤层为3＃、8＃、9＃三层。煤类为焦煤。

0.1.2 陕西省煤层气资源

0.1.2.1 煤层气区块划分和资源量

根据全省煤田地质勘探钻孔的瓦斯资料，全省的煤层气可按含气量及平面分布特点划分为15个含气区，其中：①单层可采煤层烃类气体含量≥4m3/t，具有一定分布面积的矿区或勘探区，有渭北石炭－二叠纪煤田的铜川、蒲白、澄合、韩城矿区和陕北石炭－二叠纪煤田的府谷矿区和吴堡勘探区六个含气区；②单层可采煤层烃类气体虽≥4m3/t，但分布面积较小，并以孤立点出现的矿区或勘探区，有黄陇侏罗纪煤田的黄陵、焦坪、彬长矿区三个含气区；③单层可采烃类气体含量小于4m3/t的矿区或勘查区，有陕北侏罗纪煤田的神府矿区、榆神矿区、榆横矿区、孟家湾勘查区和陕北三叠纪煤田子长矿区，共五个含气区。

根据全省煤层气赋存情况，对韩城、澄合、蒲白、铜川、府谷、吴堡6个含气区计算了煤层气资源量。对黄陵、焦坪及彬长矿区，估算了煤层气资源量。全省1500m以浅共蕴藏煤层气资源量约13121×108m3（表0.1、表0.2）。

表0.1 石炭－二叠纪煤田煤层气资源量

表0.2 侏罗纪煤田煤层气资源量（埋深＜1500m）

通过对煤田煤储层展布、煤层气含量、煤层渗透率、煤变质特征、煤的吸附性能等条件的综合分析，认为渭北与陕北石炭－二叠纪煤田煤层厚度大（图0.2），煤层埋深适中，甲烷含量较高，生、储、盖条件较好，目前有在建和生产矿井，是煤层气勘探开发的理想地区，并具有重要的理论和实际意义。

图0.2 陕西省煤层气资源分布图

彬长矿区至2007年底，已有下沟、火石嘴、水帘、亭南、大佛寺等煤矿生产，其中有的矿井瓦斯涌出量每分钟超过150m3，从目前井下抽放获得的资料分析，本区具有良好的开发前景。

0.1.2.2 不同含气区煤层气地质特征

（1）渭北石炭－二叠纪煤田

煤层的埋深主要受地形和构造的影响。煤田边浅部地层倾角较陡，一般20°左右，局部有直立甚至倒转现象，一般埋深小于500m。煤田的中深部，地层倾角变小，一般5°～10°，地形高差变化较大，在澄合、蒲白、铜川三矿区，地层倾向近于正北。黄土台塬区煤层埋深一般为600～1500m，低山区煤层埋深一般在1800～2300m之间。韩城矿区地层倾向北西，煤层在山区边部埋深仅为0～200m。

3＃煤层厚0.18～9.26m，一般3.0m；4＃煤层厚度0～3.56m，一般1.00m；5＃煤层在韩城矿区厚0～7.19m，澄合矿区厚0.40～10.54m，蒲白矿区煤厚0～8.28m，铜川矿区煤厚0～8.18m；10＃煤层澄合矿区厚0～7.39m，蒲白矿区厚0～20.25m，铜川矿区厚0～6.62m。

煤层裂隙、割理发育程度各可采煤层相近。一方面与宏观煤岩类型有关，光亮型和半亮型中，内生裂隙发育，一般为20条/5cm。另一方面，煤层的割理与构造的关系较为密切。韩城北区压性、压扭性构造较发育，不利于煤层割理的形成，并常形成构造煤，阻止了煤层气的运移和逸散，有利于煤层气的富集，从而使北区各矿为高沼矿，相对涌出量较高，下峪口矿可达55.3m3/t，桑树坪矿可达56.09m3/t，但煤层渗透性很低，并常出现瓦斯突出现象。韩城南区张性构造发育，有利于煤层割理形成，煤层渗透率最高达2.5×10－3μm2。

（2）陕北石炭－二叠纪煤田

陕北石炭－二叠纪煤田煤层的内生裂隙较发育，割理不发育，就影响孔隙度和透气性的因素而言，陕北煤的变质程度较低，有利于煤中大孔隙的存在，推测煤层的透气性较高。煤层埋深主要受后期构造影响。地层倾向正西，煤田边浅部沿倾向约5～10km的范围，煤层埋深从露头增加到1000m，中深部埋深在1000m以上，沿走向在佳县以西煤层埋深大于2000m，使煤田一分为二，即南部吴堡区和北部府谷区。

府谷矿区：东部以黄河为界，北以陕西与内蒙古自治区边界为界，西部延伸较远，但埋藏深度1500m的边界位于新民镇—三道沟乡一带。1500m以浅面积893km2，资源量140×108t，探明区面积200km2，资源量53×108t。矿区含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组，含可采煤层11层，自上而下编号为3＃、4＃、5＃、6＃、7＃、8＃、9＃－1、9＃－2、10＃－1、10＃－2、11＃，其中3＃、4＃煤赋存于山西组，其余赋存于太原组。主要可采煤层为4＃、6＃、7＃、9＃－2，其余为局部可采煤层，煤层埋深200～1200m。根据总体规划，划分为西王寨、冯家塔井田等。西王寨井田4＃煤层厚度0.96～12.41m，平均6.93m，埋藏深度125.29～473.84m；6＃煤层厚度1.16～5.29m，平均2.29m，埋深141.03～501.98m；7＃煤层厚度0.80～7.52m，平均1.74m，埋深150.13～506.33m；9＃－2煤厚度1.41～8.60m，平均3.20m，埋深171.76～543.60m。煤类均为长焰煤—气煤，该区是陕西省炼焦配煤基地之一。

吴堡矿区：南起吴堡县城，北至丁家湾乡，呈长条形沿黄河西岸南北向展布，南北长约26km，东西宽2.8～5.6km，面积93.1km2。按照总体规划，划分为柳壕沟井田和横沟井田，两井田以柳壕沟北断层为界。矿区内含煤地层为山西组下段和太原组，总厚度131m，含煤4～14层，其中可采煤层5层，可采煤层总厚度2.89～16.58m，平均9.05m，平均含煤系数9.4%。山西组含煤3层，自下而上编号分别是S3、S2、S1号煤层。其中S3煤层厚度0.31～1.34m，平均0.76m，埋藏深度284.24～952.50m，煤层底板标高－180～－360m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右；S2煤层厚度0.30～1.62m，平均0.99m，埋藏深度294.18～962.40m，煤层底板标高－190～－250m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右；S1煤层厚度1.20～5.10m，平均2.74m，埋藏深度301.41～969.92m，煤层底板标高－240～－350m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右。太原组含可采煤层1层，编号T1，煤层厚度3.51～8.98m，平均6.03m，煤层埋藏深度380.74～1074.28m，底板标高－285～－260m，煤层整体向西倾斜，倾角4.6°。1500m以浅含煤面积813km2，资源量90×108t，其中探明区面积78.5km2，资源量15.3806×108t。煤类为焦煤JM25为主，肥煤FM36、FM26次之，少量焦煤JM24、气煤QM34、瘦煤S13和S14、焦煤JM15及中粘煤1/2ZN23。由于埋藏较深、开采技术条件复杂，暂时尚未开采。

（3）黄陇侏罗纪煤田

黄陵矿区：位于陕西省黄陵县境内，东距县城约55km。受沮水河及其支流长期切割和侵蚀，基岩裸露，沟壑纵横。区内森林植被广泛分布。地势呈西北高而东南低，最高点位于野猪窝附近，海拔1537m，最低点位于索罗湾一带，海拔1022.75m，相对高差514.25m。属地形较为复杂的中—低山区。延安组为含煤地层，地表无出露，属一套生油含煤内陆碎屑河、湖沼相沉积。厚度7.44～135.18m，平均92.30m，区内呈南薄北厚的变化规律，可采煤层有2＃、3＃两层，2＃煤层厚度0.05～6.75m，平均3.91m。3＃煤层厚0.85～3.80m，平均厚2.09m，煤层厚度变化较大。煤类以弱粘煤为主，少量1/2中粘煤。勘探阶段发现有3个孔煤层中甲烷含量大于4m3/t，分布面积约15km2，预计储量约3×108m3。勘探阶段施工的1个水文孔，当钻进到延安组第二段时，孔内有煤成气逸出，气量不大，导管引出点燃后火焰呈淡蓝色，火苗短而弱，30～40cm。分2次采集气体样品进行了化验测试，第一次测试结果，氧含量6.31%，氮含量41.69%，二氧化碳含量0.16%，甲烷含量51.27%，乙烷含量0.37%，丙烷含量0.20%；第二次测试结果，氧含量0.25%，氮含量13.54%，二氧化碳含量0.06%，甲烷含量85.06%，乙烷含量1.09%。2004年5月20～21日对孔内气体压力进行了测量，采用0.6MPa压力表，每30分钟测量一次，其值介于0.05～0.145MPa之间。另有1个孔钻进到三叠系时，天然气喷出，导管引出，火焰高达1m。

焦坪矿区：焦坪矿区位于陕西省铜川市耀州区和印台区境内，距铜川市约70km，矿区南北长26.5km，东西宽3.84km，含煤面积103.1km2。现由陈家山、下石节和玉华煤矿开采。矿区含煤地层为侏罗系中统延安组，厚度105～147m。主采4＃－2煤层和局部可采的3＃－2煤层。4＃－2煤层属全区可采，煤层倾角2°～5°，厚度一般6～14m，平均约10m。靠近煤层底板，普遍发育1～3m的劣质煤。煤层结构复杂，一般含矸2～3层，为炭质泥岩或泥岩，夹矸总厚度为0.1～0.5m。煤层直接顶为粉砂岩，厚度2～6m；老顶为中、粗粒砂岩，厚度10m左右；底板为根土岩及花斑泥岩，遇水极易膨胀，厚度4～12m。矿区4＃－2煤层赋存较稳定，构造及水文地质条件简单。3＃－2煤层仅局部可采（分布于下石节煤矿，现未开采），煤层厚度一般4～6m，平均厚度5m。煤质特征是，原煤灰分产率15%，全硫含量小于1%，发热量25～32MJ/kg。矿区三矿属高瓦斯矿井，煤层属极易自燃煤层，发火期3～6个月，最短24天。由于开采中煤、油、气共生，所以焦坪矿区开采地质条件既特殊，又十分复杂。2006年在该矿区转角勘查区钻探施工时，遇到井喷，喷出气体以二氧化碳气为主。

彬长矿区：位于彬县及长武县境内，彬长规划矿区东西长70km，南北宽25km，详查区面积913km2。矿区地层总体为一倾向北西—北北西的平缓单斜，在单斜背景上有少量方向单一的宽缓褶曲，地层倾角小于9°，构造简单。含煤地层为侏罗系延安组，4＃煤为主采煤层，位于延安组第一段的中部，厚度0.15～43.87m，平均10.64m。4＃煤为本区主要气源层，最大埋藏深度700m，结构简单，厚度大，分布面积广，可采面积达577.39km2。煤层气与成煤环境、煤化程度、煤厚、沉积构造及围岩性质等关系密切。彬长矿区4＃煤层气分带呈南北展布，即矿区东西部大面积范围内为煤层气风化带（CO2－N2带）。中部为N2－CH4带，局部地段为CH4带。煤层埋藏深度、煤变质程度、镜质组含量、煤层的顶、底板泥岩厚度与煤层气含量呈正相关关系。在顶、底板泥岩厚度＞4m时，其甲烷含量＞2.5mL/g；当泥岩厚度＜4m，其甲烷含量＜2.5mL/g。

0.1.3 煤层气赋存规律

研究表明，煤层中甲烷含量与煤层埋深、上覆基岩厚度等呈正相关关系（图0.3，图0.4），在渭北石炭二叠纪煤田，煤层瓦斯含量不仅受控于煤层埋深，同时也受控于地质构和煤层厚度。

图0.3 煤层瓦斯含量与煤层埋深关系

（据闫江伟等，2008）

图0.4 煤层瓦斯含量与上覆基岩厚度关系

（据闫江伟等，2008）

煤层气含量与构造的关系：一般在张性断裂发育的地区，煤层气含量低，如蒲白矿区杜康沟逆断层以南，有数条断距在100～300m的较大的正断层，呈北东向斜交于杜康沟逆断层之上，此处煤层气含量明显偏低。另外，在铜川矿区和澄合矿区边浅部以及韩城矿区的边浅部和南区，张性断裂也比较发育，因此，这些区域甲烷浓度和含量均较低。褶皱构造较发育的地区，有利于煤层气的局部富集，一般向斜轴部受挤压，孔隙少，吸附甲烷含量较背斜低，但易于保存；背斜轴部受到拉伸，裂隙、孔隙较发育，当顶板为泥质岩石时，甲烷含量高，当顶板为砂质或脆性岩石时，甲烷易于通过张裂隙散失，甲烷含量低。

甲烷含量与煤层埋深的关系：从渭北煤田四个矿区来看，浅部基本上属于瓦斯风化带，如铜川、蒲白、澄合三个矿区，埋深300m以浅，煤层气组分以N2为主，甲烷含量一般都小于4mL/g。各可采煤层甲烷含量＞4m3/t的分布区，韩城、澄合矿区多在煤层埋深300m以深，蒲白、铜川矿区多在400m以深。而韩城矿区，煤层埋深在1000m左右时，甲烷含量已达到19.99m3/t。甲烷含量随深度增加而增大，在本煤田中表现极为明显。

甲烷含量与煤层厚度的关系：一般煤层厚度越大，生、储气越多，甲烷含量就高。从煤田中各可采煤层所采瓦斯煤样统计分析，在正常情况下，同一煤层，深度相近时一般煤层厚的地区甲烷量较高。

一、煤炭赋存的地质环境状况

1.地质概况

地质学中的鄂尔多斯盆地是指中朝板块西部连片分布中生界(特别是二叠系和侏罗系)的广阔范围。长期以来，地质工作者把它看作是一个独立的、自成体系的中生代沉积盆地。本书所研究的鄂尔多斯能源基地的范围与地质学中的鄂尔多斯盆地范围基本一致，大致在北纬34°～41°20'，东经105°30'～111°30'。具体的地理边界为东起吕梁山，西抵桌子山、贺兰山、六盘山一线。南到秦岭北坡，北达阴山南麓，跨陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、山西5省(区)。面积约40万km2。

鄂尔多斯盆地是一个不稳定的克拉通内部盆地，盆地基底形成后，在其后的盖层发展演化过程中，先后经历了坳拉槽—克拉通坳陷(内部和周边)—板内多旋回的陆相盆地及其前渊—周边断陷等盆地原型的多次演化，现在的鄂尔多斯盆地是上述若干个盆地原型的叠加(孙肇才等，1990)。从中生界开始，基底地层对于盖层的影响就已经很不明显，并且表层褶皱在盆地内部也极不发育。所以盆地内中生界以上的地层产状大都比较平缓，断裂和裂隙比较少。

鄂尔多斯盆地的基底岩系分为两类，一类是由变粒岩岩相(麻粒岩、浅粒岩、混合花岗岩及片麻状花岗岩等)组成的太古宇另一类是由绿岩岩相组成为主(绿片岩、千枚岩、大理岩和变质伪火山岩)的中古元古界。基底岩系之上的沉积盖层年代自中元古界至第三系(古、新近系)，累积最大厚度超过10000m。其中，中古元古代在全盆地范围内沉积了厚达1500m的长城系石英砂岩和蓟县系合叠层石的硅质灰岩。早古生代在盆地中部沉积了400～700m的碳酸岩海相沉积，在南缘和西缘同期沉积达4500m。晚石炭至早二叠世早期，在本区形成了一个统一的以煤系地层为特征的滨海相沉积，沉积厚度为150～530m。晚三叠世盆地范围内部形成内陆差异沉降盆地，包括了5个明显的陆相碎屑岩沉积旋回，即晚三叠世延长组，早中侏罗世延安组、中侏罗世直罗-安定组、早白垩世志丹群下部及上部(孙肇才，1990)。早白垩世末期的燕山中期运动，导致本区同中国东部滨太平洋区一起，在晚白垩世至第三纪(古、新近系)期间，作为一个统一的受力单元，在开阔褶皱基础上发生大面积垂直隆起。就在这个隆起背景上，形成了环鄂尔多斯中生代盆地的以汾、渭、银川和河套为代表的新生代地堑系，并在其中沉积了厚达数千米至万米的以新第三系(新近系)为主的地堑型沉积。而盆地中心部位的晚白垩世至第三纪(古、新近纪)地层大面积缺失。

第四纪以来，鄂尔多斯盆地中南部大部分地区沉积了大厚度的黄土而其北部却由于隆起剥蚀而没有黄土沉积。

鄂尔多斯盆地南部大部分为黄土高原。黄土高原的地形外貌在很大程度上受古地貌的控制。基底平坦而未受流水切割的部分为黄土塬，而受到较强侵蚀的塬地则变为破碎塬。在陕北的南部和甘肃陇东地区的塬地保存较完好，如著名的洛川塬和董志塬。在流水和重力作用下，黄土地层连同基底遭到严重切割的地貌成为黄土梁和峁。另外，由于流水侵蚀还可形成狭窄的黄土冲沟和宽浅的黄土涧地，使梁峁起伏，沟壑纵横，地形支离破碎，是人为活动频繁、植被破坏与水土流失最为严重的地区。

鄂尔多斯北部隆起的高平原地区由于气候干旱，长期受风力侵蚀，形成众多的新月形流动沙丘和半固定、固定沙地。北部有库布齐沙漠，南部有毛乌素沙地，东部为黄土丘陵。库布齐沙漠为延伸在黄河南岸的东西带状沙漠，大部分流动和半流动沙丘边沿水分较好。毛乌素沙地多为固定和半固定沙丘，水分条件较好，形成了沙丘间灌草地。

2.煤炭赋存的地质环境

鄂尔多斯盆地煤炭资源丰富，已探明储量近4000亿t，占全国总储量的39%。含煤地层包括石炭系、二叠系、三叠系和中下侏罗统的延安组。

(1)侏罗纪煤田

含煤岩系为下中侏罗统的延安组，由砂、泥岩类及煤层组成，其中泥岩、粉砂岩约占70%左右，透水性弱，其上覆直罗组、下伏富县组均为弱透水岩层。侏罗纪地层中地下水的补给、径流条件差，以风化裂隙为主，构造裂隙不很发育，风化带深度约40～60m，风化带以下岩层的富水性很快衰减。矿井涌水量在一定深度后不仅不再随开采深度的增加而增大，而且会减少，风化带以下地下水径流滞缓，水质很差，矿化度高。矿床水文地质类型一般属水文地质条件简单的裂隙充水型。但在有第四系松散砂层(萨拉乌苏组)广泛分布及烧变岩分布区，水文地质条件往往变得比较复杂，特别在开采浅部煤层时、可能形成比较严重的水文地质和地质环境问题。按照矿井充水强度及水文地质条件的差异，可将侏罗纪煤田划分为4个水文地质分区:①黄土高原梁峁区。主要分布于盆地北部。区内地形切割强烈，上部无松散岩层覆盖或砂层巢零星分布，降水量少而集中，不利于地下水的补给与汇集，岩层富水微弱，矿床充水以大气降水为主，矿井涌水量很小，矿床水文地质条件简单。②烧变岩分布区。沿主要煤层走向呈带状分布，深度一般在60m以浅，宽度受煤层层数、间距、倾角、地形等因素控制。岩层空隙发育，透水性能好，其富水性取决于补给面积和含水层被沟谷切割程度，当分布面积较大或上覆有较广泛的第四纪砂层时，富水性较强，对浅部煤层开采有影响，也常是当地重要的供水水源。③第四系砂层覆盖区。砂层出露于地面且广泛覆盖于煤系之上，厚度数米至数十米，甚至更厚。区内大气降水虽然较少，但砂层的入渗条件很好，可以在大范围内获得大气降水的就近渗入补给，然后汇集到砂层厚度较大且古地形低洼处，以泉或蒸发的形式排泄，在矿井开采浅部煤层时常是最主要的充水水源，可能出现涌水、涌砂问题。该区浅部煤层开采矿床水文地质条件中等至复杂居多。砂层水和烧变岩水往往有密切的水力联系，赋存有宝贵的水资源，但不适当的采煤和采水都可以导致大面积补给区的破坏和水质的污染及生态环境的恶化。因此，在煤田开发中应将采煤、保水和生态环境的保护作为一项系统工程统一规划。④一般地区。不用上述3个水文地质分区的其他地区。该区煤系地层地下水的补给条件不好，含水微弱，矿床水文地质条件属简单，少数中等，矿井涌水量多数为每小时1m3至数十立方米。

(2)陕北三叠纪煤田

该煤田位于盆地中部的黄土梁峁地区。地下水在黄土梁区接受大气降水的少量补给，在沟谷中排泄，径流浅，水量小，岩层富水性弱，风化带以下岩层富水性更弱，矿化度很高，水文地质条件多为简单，属裂隙充水矿床。

(3)石炭、二叠纪煤田

分布于盆地东、南、西部盆缘地区的石炭二叠纪煤田，煤系基底为奥陶、寒武系灰岩，是区域性的强含水层，煤系本身含水比较微弱，属裂隙-喀斯特充水矿床。其矿床水文地质条件的复杂程度，取决于煤系基底灰岩水是否成为向矿井充水的水源及其充水途径和方式。现分区叙述如下:①东部地区。包括准格尔煤田和河东煤田。煤系下伏灰岩强含水层的地下水位埋藏很深，常在许多矿区的可采煤层之下，煤系地层含水微弱，矿床水文地质条件简单，奥陶系灰岩水为矿区的主要供水水源。从长远看，当煤层开采延伸到奥陶系灰岩水位以下时，灰岩水将威胁到下部煤层的开采。②南部渭北煤田。奥灰水地下水位标高为380m左右，而煤层赋存标高从东至西逐渐始升。如在东部太原组煤层的开采普遍受到奥灰水的威胁，而西部铜川矿区的多数煤层则均赋存在灰岩地下水位以上。在渭北煤田，由于奥灰与煤系的接触关系为缓角度不整合，使得不同地区煤系下伏的灰岩岩性和富水性不同，形成不同的水文地质条件分区。380m水位标高以上的煤层，其矿床水文地质条件多为简单至中等，而380m水位标高以下的煤层，水文地质条件属中等至复杂。奥陶系、寒武系灰岩沿煤田南部边缘有部分山露或隐伏于第四系之下，接受大气降水直接或间接补给，灰岩和强径流带也沿煤田的南部边缘分布于浅部地区。故开采浅部煤层时，矿井涌水量大，开采深部煤层时突水的可能性增大，但水量则有可能减少。在韩城矿区北部，黄河水与灰岩水之间有一定的水力联系。灰岩水是当地工农业的最主要水源、要考虑矿坑水的综合利用和排供结合。③西部地区。煤系与奥陶系灰岩之间有厚度较大的羊虎沟组弱含水层存在，奥灰水不能进入矿井，煤系含水比较微弱，矿床水文地质条件多属以裂隙充水为主的简单至中等类型(王双明，1996)。

二、煤炭开发过程中的地质环境状况变化

煤炭开发引起的地质环境问题受矿山所处的自然地理环境、地形地貌、地层构造、水文气象、植被，以及矿产工业类型、开发方式等经济活动特征等因素的影响。目前鄂尔多斯盆地煤矿地质环境问题十分严重。地下开采和露天开采对矿区地质环境影响方式和程度不同。该区煤矿以地下开采为主，其产量约占煤炭产量的96%。尤以地下采煤导致的地质环境问题最为严重，主要地质环境问题以煤矿业导致的地质环境问题结果作为分类的主要原则，可以分为资源毁损、地质灾害和环境污染三大类型及众多的表现形式(表3-2)(徐友宁，2006)。

根据总结资料与实地调查，结合重点区大柳塔矿区及铜川矿区实际情况，我们重点介绍以下5个突出的地质环境问题:①地面塌陷及地裂缝②煤矸石压占土地及污染水土环境③地下水系统破坏及污染④水土流失与土地沙化⑤资源枯竭型矿业城市环境恶化。

1.地面塌陷与地裂缝

地下开采形成的地面塌陷、地裂缝造成耕地破坏，公路塌陷，铁轨扭曲，建筑物裂缝，以及洼地积水沿裂隙下渗引发矿井透水等事故。在干旱地区由于地表水系受到破坏，导致矿区生产、生活，以及农业用水发生困难。同时，还可诱发山地开裂形成滑坡。

表3-2 煤炭开采的主要地质环境问题

地面塌陷和地裂缝在大中型地下开采的煤矿区最为普遍，灾害也最为严重。如甘肃的华亭煤矿，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿和陕西的渭北韩城—铜川，以及神府—东胜煤田矿区。

由于黄土高原人口密集，地面塌陷对土地的破坏主要是对农田的破坏。陕西渭北地区的铜川、韩城、蒲白、澄合等矿务局各矿区位于黄土台塬，该区是陕西渭北优质农业产区和我国优质苹果生产基地，这些国有大中型老煤矿区几十年地下开采导致了地面塌陷、地裂缝，以及山体开裂，成为西北地区煤矿开发对农业生产破坏最为严重地区之一。陕西省采空区地面塌陷总面积约110km2，主要分布于渭北及陕北煤矿区。不完全累计，1999年底，铜川矿区地面塌陷63.82km2，占到全省地面塌陷区55.38%，其中80%为耕地。煤矿区的地面塌陷最为严重，这是因为煤层厚度较金属矿体要大，过采区的空间较金属及其他非金属矿山要大得多，且上覆岩层多为松软的页岩、粉砂岩及泥质岩层。煤矿地表塌陷和地裂缝的范围及深度与采煤方法、工作面开采面积、采区回采率，以及煤层产状等多种因素有关。一般而言，埋深愈浅，开采面积越大，地面塌陷、裂缝范围及深度也越大。榆林神府矿区大砭窑煤矿开采5#煤层，煤层4～6m，埋深90～100m，1992年5月5日，矿井上方发生地面塌陷12000m2，陷落深度0.7m。宁夏石嘴山市石嘴山煤矿开采面积5.15km2，而塌陷面积已达6.97km2，是其开采面积的135%，形成深达8～20m地表塌陷凹地，部分地段的裂缝宽达1m。矿区铁路运输基地高出塌陷区10～20m，使得矿山企业每年用于铁路垫路费高达100万元，穿越矿区的109国道被迫改道。

陕西省煤矿采空区地面塌陷总面积约110km2(表3-3)，主要分布于渭北及陕北煤矿区。其中铜川市老矿区因开采较早，地面塌陷比较严重，到1999年底，不完全统计其地面塌陷63.82km2，占到全省地面塌陷区55.38%，其中80%为耕地。而神木县近几年煤矿开发力度不断增大，加之煤层埋藏较浅，地面塌陷程度增大，截至2001年，该县乡镇煤矿造成地面塌陷达5.32km2。

表3-3 鄂尔多斯能源基地陕西境内煤矿区地面塌陷

(据西北地矿所)

陕西省渭北煤田的铜川、黄陵、合阳、白水、韩城各矿区、陕北神府煤田的大柳塔、大砭窑、洋桃瑁、沙川沟、刘占沟、新民矿等矿区，均出现有不同程度的地面塌陷、地裂缝及山体滑坡，造成大面积的农田被毁、房屋开裂、铁轨扭曲、公路塌陷、矿井涌水等。2001年7月，特大暴雨使黄陵店头陕煤建五处矿区仓村三组的1.2hm2耕地发生地面塌陷、地裂缝，地裂缝最宽可达15m，塌陷落差达7.45m，60%耕地已无法复垦，农田搁荒，预计经济损失达270万元。铜川煤矿区地裂缝5400余条，以王石凹煤矿为例，在1∶5000的地形图上填绘的裂缝就有70多条，总长度近7000余米。神府矿区大柳塔矿201工作面煤层埋藏浅，1995年7月10日开始回采，放顶后地表形成裂缝，实测裂缝区面积为5742.5m2。第一期开采计划完成后，预计未来大柳塔矿采空区总面积5.8hm2，可能发生地裂缝区域总面积约5.45hm2。裂缝区与采空区面积之比为0.94。目前塌陷面积达到7.7km2。20世纪90年代，甘肃窑街矿区矿井地面占地598.1hm2。地面塌陷20处共计443.54hm2，地面塌陷面积比80年代扩大了48.4%，每年以14.47hm2的速度扩大，10年间因塌陷引起的特大型山体滑坡等灾难性地质事故数起。80年代造成水土流失面积449～550hm2，90年代达到663～720hm2。

2.煤矸石压占土地及污染水土环境

煤矸石是采煤和选煤过程中的废弃物，通常占煤矿产量的12%～20%，是煤矿最大的固体废弃物之一，其堆积会压占土地植被。陕西黄陵店头地处黄土高原地带，小流域地区的森林植被良好，但是部分煤矿排放的煤矸石堆积在山坡上，压占了生长良好的杂木林。陕西韩城下峪口黄河滩地湿地芦苇茂密，生态环境良好，但是下峪口煤矿排放煤矸石填滩造地，却压占并破坏了黄河湿地生态资源与环境，应引起有关部门的高度重视。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区已有包括窟野河在内的许多河流出现断流。

煤矸石堆积长期占压土地。截至2000年，铜川矿务局下属12个矿山，煤矸石累计堆存量1264.99万t，大小矸石山150余处，其中100万t以上的矸石山35处，矸石压占2.37km2。

堆积的矸石山易发生自燃，产生大量硫化氢等有害气体，对周边村民身体健康产生很大危害。据有关资料，每平方米矸石山自燃一昼夜可排放CO10.8kg，SO26.5kg，H2S和NO22kg等。依据国家卫生标准规定，居民区大气环境中有害物质的最高允许浓度SO2日均浓度为0.15mg/m3、H2S为0.01mg/m3，显然，煤矸石自燃区的大气环境污染超过了国家标准，必然危害居民身体健康。

陕西铜川矿务局下属共有13个矿井，其中6个矿井煤矸石堆存在自燃(图3-2)，矸石山周围SO2，TSP，苯并芘等都严重超标，据有关资料在自燃矸石山周围工作过5年以上的职工患有不同程度的肺气肿。陕西韩城桑树坪矿矸石山自燃造成空气中SO2和CO2严重超标，其中SO2浓度平均超标16倍，CO2浓度平均超标20倍。在这种空气环境下，甚至发生了工人昏倒在排矸场的现象。

图3-2 铜川矿务局王石凹煤矿正在冒烟的矸石山

煤矸石不仅造成大气污染，矸石山淋滤水还会造成临近地表水源、地下水，以及矸石山下伏土壤的污染。本次调查在铜川矿务局金华山煤矿采集的矸石山淋滤水样，颜色发黑，经检测发现是酸性水，pH值为2.82，COD为812.5mg/L，悬浮物含量128.0mg/L，重金属含量汞、镉、铜、镍、锌、锰均超标在三里洞煤矿采集的矸石山淋滤水pH值为1.77，COD为621.6mg/L，TDS含量达160.658g/L，水化学类型为Mg·SO4型这些矸石山淋滤水流入地表水体或渗入土壤，都会造成一定程度的污染。

3.地下水系统破坏及污染

鄂尔多斯能源基地煤炭开采区大多为严重缺水地区。矿井疏干排水造成地下水均衡系统的破坏，地下水位下降，水量减少。煤矿酸性及高矿化度井水造成地下水污染，加剧了水资源危机。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区的不少河流断流，如2000年窟野河断流75d，2001年断流106d。由于煤矿采空区裂缝遍布，最宽达2m多，局部地区地面下降2～3m，导致原流量达7344m3/d的双沟河已完全干涸，400多亩水田变为旱地，杨树等植被大片枯死。

陕西渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿是矿井突水主要发生地，素有渭北“黑腰带”之称的铜川、蒲白、澄合、韩城四大煤矿区又是高瓦斯矿区，1975年5月11日，铜川矿务局焦坪煤矿前卫矿井发生重大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡101人，受伤15人，全井造成严重破坏。2001年4月，铜川、韩城两起瓦斯爆炸造成86人死亡的重大恶性事故，社会影响极坏。

陕西省的矿井突水主要发生在渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿区。1989年，上述4个矿务局27个煤矿31处自然矿井，受地下水威胁的矿井占32.3%。据不完全统计共计发生矿坑突水36次，其中1975～1982年该区发生奥灰岩土石事故29次，占其矿井突水事故地80.56%。该区矿井下水灾主要来源于奥灰岩岩溶水和古窑采空区积水。1960年1月19日，铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，总长1880m，直接经济损失7142元，死亡14人。20世纪60年代以前，该区带主要矿井巷道还位于+380m水平面上，70年代后，蒲白、韩城、澄合等新建矿区部分开拓巷道位于+380m水平面之下。1974年以后，象山、马沟渠、桑树坪、董家河、权家河、二矿、马村矿相继发生奥灰岩突水事故29次，淹没巷道万余米，致被迫停产，重掘巷道的巨大损失，直接经济损失近2000万元。

宁夏石嘴山煤矿区因地面塌陷，地裂缝交错，地面低凹积水，地表水沿裂隙进入地下巷道，使矿区多次发生突水事件，造成人员伤亡和巨大的经济损失(表3-4)。

表3-4 宁夏石嘴山煤矿矿井突水一览表

陕西黄陵县店头沮水河两岸分布着十几家个体小煤矿，不顾后果在河道下采煤，在8km2范围内形成4处较大的塌陷区，均横跨沮水河床，地裂缝达20cm，最大塌陷区面积达1000m2以上，大片耕地塌陷，民房出现裂缝，饮水井水量和水质发生变化。1998年9月13日个体小煤矿牛武矿非法开采沮河河床保安煤柱，并越界穿过沮水河，同个体水沟小窑多处相互打通，发生矿井透水，最终导致苍村一号斜井西采区被淹，使陕西黄陵矿业公司一号煤矿主平硐在1999年“3.24”发生重大突水事故，涌水量瞬间增至800m3/h，迅速淹没了3条平硐。小煤窑无序采煤不仅造成自己淹井停产，也给黄陵矿业公司造成直接经济损失3401万元，间接经济损失3100万元。同时，沮水河河水在上游进入煤矿采空区后，又在下游报废小煤窑井口流出排入沮水河，给居民生产和生活带来了很大困难。黄陵个体煤矿无序开采诱发的矿井突水事故再一次说明采矿业的发展必须遵循可持续发展原则，合理布局，加强矿业秩序的日常监督管理，才能使整个采矿业沿着健康的轨道发展。

长期以来，由于技术水平所限和认识不足，矿井水被当作水害加以防治，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。2000年，西北地区国有矿井煤产量3785万t，平均吨煤排水量1.3t，其他矿井煤产量5209万t，平均吨煤排水量0.324t。西北地区的煤矿主要位于干旱、半干旱地区，矿区水资源匮乏，毫无节制的排水不仅大大破坏了地下水资源，增加了吨煤成本，而且还导致地面塌陷、地下水资源流失、水质恶化，还可能造成地下突然涌水淹井事故。

煤矿矿井水多属酸性水，未加处理直接排放，加剧了干旱地区矿山用水危机。陕西、宁夏、内蒙古部分矿井水pH值均小于6，陕西铜川李家塔矿井水pH值更低为3。酸性矿井水直接排放会破坏河流水生生物生存环境，抑制矿区植被生长。甘肃、宁夏、内蒙古西部大部分矿井及陕西中部和东部等矿井水是高矿化度水，一般矿化度均大于1000mg/L。

2002年7月在陕西渭北煤矿区的一些矿务局调查时发现，陕西白水部分矿山存在将坑道废水直接排入地下岩溶裂隙，导致岩溶水污染，此问题应引起有关部门的高度重视，尽快采取措施保护岩溶水，使地下水资源不受污染。

4.水土流失与土地沙化

水土流失导致的土壤侵蚀是生态恶化的重要原因。黄土区、黄土与风沙过渡区的矿区水土流失量最大。陕西的铜川、韩城、神府煤矿区宁夏的石嘴山、石炭井煤矿区陕蒙神府—内蒙古东胜水土流失都十分严重。有关环境报告资料预测，陕西神府—内蒙古东胜矿区平均侵蚀模数按1.21万t/km2·a，面积按3024km2计算年土壤侵蚀量为3659.04万t。据几个矿区开发前后不同时期的遥感资料以及河流、库坝、泥沙资料综合分析和计算表明，煤矿开采后水土流失量一般为开采前的2倍左右。内蒙古的乌达等矿区，侵蚀模数达10000～30000t/km2·a，是开采前水土流失量的3.0～4.5倍。陕西黄陵矿区建矿前土壤侵蚀模数为500t/km2·a，建矿5年后，土壤侵蚀模数已达1000t/km2·a。随着矿区的开发水土流失问题日益严重，不仅破坏了生态环境，还直接威胁矿区安全。例如，陕西神木中鸡煤矿由于矿渣倾入河道，占据河床2/3的面积，1984年8月雨季时河水受阻回流，造成特大淹井事故。

煤炭开采形成的地面塌陷造成浅层地下水系统破坏，使塌陷区植被枯死，为土地沙漠化的活化提供了条件。其次，露天煤矿、交通及天然气管道工程建设占用大量耕地，破坏植被，使表土疏松，使部分原已固定和半固定沙丘活化。戈壁沙漠区煤矿废渣堆放，风化加剧了土地沙化。

陕西神府煤田矿区大规模开发以及地方、个体沿河沟两岸乱挖滥采，破坏植被，导致沙土裸露，加剧水土流失和土地沙化。自80年代中期开发以来，毁坏耕地666.7hm2，堆放废渣6000多万t，破坏植被4946.7hm2，增加入黄泥沙2019万t。据“神府东胜矿区环境影响报告书”提供的预测结果，若不采取必要的防沙措施，矿区生产能力达到3000万t规模时，将新增沙漠化面积129.64km2，煤矿开发导致的沙漠化面积为自然发展产生沙漠化面积的1.53倍，新增入河泥砂量480万t，比现有条件下进河泥砂量增加13.7%。

5.煤炭资源枯竭与城市环境恶化

鄂尔多斯现有煤田有些开发较早，可以追溯到20世纪五六十年代。起初，由于技术落后，造成资源浪费，加之很多矿区达到服务年限，到现在已无资源可采。如铜川矿务局是1955年在旧同官煤矿的基础上发展起来的大型煤炭企业。全局在册职工30041人，离退休人员32691人，职工家属约21.6万人。由于生产矿井大多数是50年代末60年代初建成投产的，受当时地质条件和开采条件所限，所建矿井煤炭储量、井田范围、生产能力小，服务年限短。80年代以来先后有9对矿井报废，实施关闭，核减设计能力396万t。目前全局8对生产核定能力965万t/a，均无接续矿井。东区部分矿井资源枯竭，人多负担重，生产成本高，正在申请实施国家资源枯竭矿井关闭破产项目。生产发展接续问题日益突出，企业生存发展面临严峻挑战。矿业城市的可持续发展受到地方政府及相关学者的关注。煤炭资源枯竭的直接后果是矿业城市面临转型，大量问题需要解决，如人员安置、环境改善、寻找新的主打产业等。

三、煤炭开发引起的地质环境问题对煤炭开采的影响

大规模的煤炭开发活动不但极大地破坏了当地的地质环境和生态环境，也在很大程度上制约了煤炭开采活动的正常进行，主要表现在以下几个方面:

(1)采煤塌陷及地裂缝造成水资源量减少、地下水体污染，影响矿区采煤活动的正常运行

采煤塌陷造成含水层结构破坏，使原来水平径流为主的潜水，沿导水裂隙垂直渗漏，转化为矿坑水在采矿疏干水过程中又被排出到地表，在总量上影响地下水资源。采煤塌陷形成塌陷坑、自上而下的贯通裂隙，使当地本就稀缺的地表水、地下水进入矿坑而被污染，使地下水质受到影响，进而影响到地下水的可用资源量。如在神府东胜矿区，采煤塌陷一方面使萨拉乌苏组含水层中地下水与细沙大量涌入矿坑，造成井下突水溃沙事故另一方面矿坑排水需大量排放地下水，既浪费了宝贵的水资源，又破坏了矿区的水环境(张发旺，2007)。

另外，采煤塌陷对水环境造成影响的最重要因素是塌陷裂缝。其存在不但增加了包气带水分的蒸发，造成地表沟泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入渗通道，从而导致土壤水和地下水体的污染。

西北煤矿区水资源原本缺乏，再加上塌陷及地裂缝造成的可用水资源量的减少，使矿井用水、洗煤厂用水、矿区生活用水等均面临严峻挑战。

(2)煤层及煤矸石自燃不但浪费了大量煤炭资源，而且影响煤炭开采

鄂尔多斯盆地北部的侏罗系煤田分布区，煤层埋藏浅深度只有0～60m，并且气候干旱，植被稀少，形成了有利于煤田大规模自燃的气候条件。因此煤层及煤矸石自燃大面积分布，如乌海煤田、神东煤田等。煤层及煤矸石自燃不仅会烧掉宝贵的煤炭资源，并且会影响煤炭开采、污染空气，造成巨大经济损失。

(3)矿坑突水事故不但破坏了地表水和地下水资源，往往也会淹没矿井巷道，严重影响煤炭开采，造成重大人员伤亡和经济损失

在我国，大部分石炭-二叠系煤炭开采时会受到水量丰富的奥陶系灰岩水的威胁。由于水量巨大，流速快，水压高，奥陶系灰岩水造成的突水事故往往十分巨大，如1984年6月发生的开滦范各庄煤矿发生的世界罕见的特大奥陶系灰岩水突水事故，突水4d内把范各庄煤矿淹没，又突入相邻的吕家坨煤矿并将其全部淹没，并向另一相邻矿林西矿渗水，经过4个月才完成封堵工作，造成的经济损失达5亿元以上。在鄂尔多斯盆地，石炭-二叠系煤层主要分布在铜川、蒲白、澄合和韩城一线，历史上共发生矿坑突水事故40余次。如1960年1月19日铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，死亡14人。

陕西黄陵县店头沮水河两岸个体小煤矿无序生产，1998年9月至1999年3月造成一系列突水事故，给黄陵矿业公司造成的直接经济损失就有3401万元，间接经济损失3100万元。

川渝地区是全国结构性缺煤的主要地区之一，是我国能源消费主要区域，也是煤炭净调入区域。要坚持区内煤炭兜底保供与区外煤炭物流贸易保供相结合，支持成渝双城经济圈内战略储备煤基地建设。

煤炭是我国的基础能源和重要原料，煤炭工业是经济发展的重要基础产业。尽管从我国能源消费结构看，煤炭在一次能源消费中的占比不断下降，但在今后较长时期内，煤炭仍然是我国自主可控、具有自然优势的能源，是我国应对百年未有之大变局、确保能源安全稳定供应和国际能源市场话语权的根基。2050年以后，我国煤炭将由兜底保障能源向支撑性能源，最终向应急与调峰能源转变。

川渝地区的煤炭资源赋存条件相对较差，但煤炭资源品种齐全，各煤种均有赋存，主要为无烟煤，炼焦用烟煤较少，但煤层地质条件复杂，灾害严重（70%以上为高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层），开采成本高、煤质较差、竞争力弱。川渝地区是全国结构性缺煤的主要地区之一，是我国能源消费主要区域，也是煤炭净调入区域。川渝地区煤炭主要来自陕西、山西、内蒙古和新疆等产煤大省（自治区），虽已有机融入全国煤炭市场，但煤炭储备调节能力弱，煤炭保供任务艰巨。

川渝地区2021年煤炭市场走势回顾

煤炭市场表现

2021年，四川煤炭产量大幅下降，重庆煤矿退出 历史 舞台，川渝地区煤炭市场“洼地”和价格“高地”迅速形成，需求缺口近1亿吨。2021年1月至4月供求基本平稳，煤价稳中有升；4月至9月供应趋紧，价格一路走高；9月至10月供不应求且达顶峰，冶金煤价格高达每吨3200元，电煤价格高达每卡0.26元；11月逐步回归供需基本平衡，12月库存过高导致供过于求，冶金煤价格跌至每吨1600元，电煤价格降至每卡0.14元。2021年川渝的煤市可谓“风云突变、跌宕起伏”。

煤炭库存忽高忽低，年终达到高位。受多重因素影响，2021年上半年四川煤炭产量一直较低，欠计划产量较多，四川主网电厂的耗煤却达到2227万吨，同比增加37.5%。2021年8月四川主网电厂存煤仅有59万吨，仅够两三天的消耗量。为保障民生，国家出台“保供稳价”政策，随后煤炭产量增长较快。在此期间，西南区域用户集中接收北方流入煤炭，由于调入量大增，用户专用线严重阻塞，区域煤炭发运受到严重影响，导致库存上升迅速。2021年12月底，川渝地区煤炭库存高达380万吨，同比增加145%。

煤炭价格忽高忽降，最终走弱。2021年的煤炭价格大起大落。由于川渝地区产量不足，供应偏紧，2021年1月至8月价格小幅稳步攀升，9月供求关系严重失衡，煤炭价格飙升并创 历史 纪录。后在政策调控下，短时间供求关系迅速改变，用户抓住机会“报复性”打压价格，川渝区域煤炭价格断崖式暴跌，短短一个月内回落至合理区间。

煤市原因分析

出现这样的“怪相”，主要有六个原因。一是矿井频繁停产整顿，压制了现有产能的发挥，导致产量不足，产能利用率低。二是煤矿压减产能，以减少碳排放。三是运动式“减碳”，将“碳达峰”变成了“罔顾实际、一哄而上”的“碳冲锋”，无视经济发展需求和长远利益。四是个别地方以消灭煤矿事故为由“一刀切”关闭煤矿，导致区域资源骤然紧张，产业链全线“崩盘”。五是长期以来煤炭市场呈现供过于求、产能过剩的现象，导致能源紧张的危机意识不强，供需关系底数不清。六是有资本介入煤炭营销层面，控制资源、炒作价格。2021年除四川、新疆外，其他地区均出现了不同程度的“拉闸限电”现象，冰冻三尺非一日之寒。传统能源与新能源的关系值得政府层面、行业层面、企业层面反省反思。

川渝地区2022年煤炭市场走势预测

宏观经济形势稳中向好，但仍然面临新的下行压力。

一方面，我国经济韧性强，长期向好的基本面不会改变。清晰的稳增长信号，表明宏观经济政策将围绕“六稳”“六保”适当靠前、集中发力，推进稳增长目标落实落地。国家坚持不懈振兴实体经济，引导金融机构加大支持力度、面向市场主体实施新的减税降费、适度超前开展基础设施建设等系列举措，都将为做实做强做优实体经济带来新机遇。“一带一路”建设、新时代西部大开发、长江经济带发展、成渝地区双城经济圈建设等重大战略机遇交汇叠加，四川“一干多支、五区协同”“四向拓展、全域开放”发展规划整体成势，发展区域空间结构不断优化，与宏观经济政策协调配合，加快形成集成效应。

另一方面，我国经济发展面临着“需求收缩、供给冲击、预期转弱”三重压力。从需求来看，随着全球经济增速放缓，国际政治经济格局演变，外需增速将逐步回落；国内新冠肺炎疫情恐将延续局部反复趋势，内需恢复还不充分，经济、消费和投资增势减弱。从供给来看，经济下行压力对供给端的影响仍将持续，特别是大宗商品自身存在供给弹性不足的特点，保供稳链压力仍然较大。从预期来看，因疫情不确定性大、需求不足、成本高企等因素将继续影响市场和企业预期。经济金融领域风险抬头，困难挑战明显增多，国内经济恢复仍待稳固，防风险、调结构任务依然艰巨。

重申以煤为主的基本国情提振发展信心，推动煤炭与新能源优化组合、实施绿色低碳转型是煤炭行业艰巨且紧迫的重大任务。

一方面，以煤为主的基本国情决定煤炭主业的发展仍具有较大空间。煤炭作为主体能源的地位和作用不会改变，继续在能源供应中发挥着“压舱石”的作用，稳定着能源供应的基本盘。经济的稳增长对能源的需求愈发刚性，现阶段新能源出力依然有限，煤炭需求有望保持韧性和持续性。川渝地区是全国结构性缺煤主要地区之一，加之重庆退出了煤炭产业，区域煤炭市场存在较大空间。相关部门正在研究建立规范的煤炭市场价格形成机制，引导煤电上下游协调联动，煤市发展也将逐渐回归理性和稳定。

另一方面，坚定不移推进“碳达峰”和“碳中和”战略，煤炭行业转型升级的任务更加艰巨。2021年以来，“保供稳价”措施效果明显。优质产能加快释放，煤炭库存稳步回升，煤炭需求由紧平衡向基本平衡方向发展。今年有关部门还将继续推行“基准价+浮动价”的定价机制，煤炭价格逐渐向合理区间理性回归，高耗能、房地产等产业收缩，将带来煤价下降，北方煤炭进入川渝的通道将更加通畅，也将推动川渝区域煤价进一步下跌。靠价格高涨拉动盈利的模式不复存在，拼成本、拼价格、拼质量依然是市场竞争的主题。聚焦实现“双碳”目标，未来煤炭在一次能源消费中的占比还将继续下降。煤炭企业必须坚持走生态优先、绿色低碳、安全智能的高质量发展之路，无论是在绿色低碳技术攻关、智能化建设、数字化转型方面，还是在新能源项目开发、产业链条延伸、产品结构调整方面，都将有不小的挑战。

推动川渝地区煤企高质量发展的建议

川渝地区煤炭企业面对内外复杂严峻的形势，必须对照“十四五”发展目标，深入推进市场化改革和转型升级发展，进一步做强主业、做优辅业，苦练内功、挖潜增效，全面提升企业竞争力、创新力、控制力、影响力和抗风险能力，坚持走更高质量、更高效益、更有效率、更可持续、更为安全、更加绿色的发展路子，才能在“十四五”时期实现可持续高质量的发展。在发展过程中，还有一些需要政策支持解决的问题。

煤炭企业 健康 稳定运行和高质量发展，需要国家层面政策支持。一是出台国有重点优势煤矿智能化综采技改扩能，相邻或异地煤矿兼并重组、减量重组的产业政策，依托存量矿井，释放优势产能，盘活国有资源，充分发挥国有重点煤矿在能源兜底保供中的主力军作用。二是继续给予国有重点煤矿安全技改资金、安全生产发展资金、改革发展资金、产业转型升级资金、税收优惠政策等支持，帮助国有重点煤矿转型升级。三是出台去产能煤矿债权债务处置政策，推动部分已去产能但仍保留采矿权的优质国有新建、改扩建煤矿存量资源的开发和整合，促进国有资产保值增值。四是坚持区内煤炭兜底保供与区外煤炭物流贸易保供相结合，支持成渝双城经济圈内战略储备煤基地建设。

煤企积极融入国家高质量发展战略，需要国家层面予以政策支持。一是国家建立健全煤炭行业低碳发展推进机制，促进煤炭生产和消费方式绿色低碳转型，优先支持煤炭行业向新能源方向转型。二是 探索 研究煤炭原料化、材料化低碳发展路径，打造煤油气、化工和新材料产业链，引导和推动煤炭行业企业科学转型。三是将西南地区煤炭产业发展纳入国家能源战略，对稀有煤种、品牌资源、有效益、能发展的矿井，制定差异化的支持政策，切实发挥区域能源兜底保供作用，推动西南地区煤炭产业可持续发展。

综上，立足以煤为主的基本国情，煤企必须充分发挥煤炭在能源系统中“压舱石”作用，积极履行好保供稳价的职责；对接“双碳”战略目标，煤企必须坚持创新、协调、绿色、开放和共享的发展理念，积极推进绿色低碳转型发展。只要把握好时代大势，利用好发展“窗口期”，坚持“先立后破”的基本原则，进一步深化改革、创新管理、调整结构、转换新旧动能、转变发展方式，就一定能在“十四五”时期保持平稳 健康 运行，实现可持续高质量的发展。（作者：川煤集团党委书记、董事长、总经理 刘万波）

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