采煤对地表水的影响
由于山西省地处高原，煤矿绝大部分位于山区，地形复杂，河谷切割很深，水文网发育，因此地表水有限，沟谷径流很少，大部分为季节性河流，且煤矿开采至河床附近时，留有保安煤柱，大部分河床底部与下伏煤层之间有隔水层存在，当煤矿开采沉陷未波及到地面时，地表水与矿坑水之间没有直接水力联系，彼此不发生影响。当采空区面积不断扩大，采空区导水裂隙带和地面沉陷范围也随之扩大，在局部地段，三带与地表水发生水力联系，地表水渗入地下或矿坑，因而使地表径流减少，水库存储量下降。在大同十里河，怀仁小峪河，朔州七里河，阳泉桃河，孝义兑镇河，左权清漳河，晋城长河等地均有此现象。
【例1】 店头流域内煤矿开采对地表水的影响
1.概况
风峪沟店头水文站以上流域（简称店头流域）位于西山煤田西山矿区南部。风峪沟直接汇入汾河，店头站以上为常年河道，店头以下河床渗漏潜排，为季节性河道。店头水文站以上流域面积为33.9km2，该站设立于1975年，为全年站，有直至目前的完整水文资料。流域内地层状况单一，几乎全为石炭、二叠系砂页岩地层。本区属剥蚀侵蚀低中山地貌，地面坡度较大，植被较差，自20世纪80年代以来陆续人工营造小片幼林，流域多年平均降水量509mm，大部分集中于汛期（6～9月）。
2.煤矿开采及水文情况
店头流域内上组煤（2号、3号）广泛出露，煤层产状平缓，开采条件较好。流域内采煤历史悠久，明清时期就开始采煤，由于当时生产及运输手段落后，以采掘浅部煤层为主，生产规模很小。新中国成立后直至20世纪80年代中期，只有少数社队小煤窑，产煤主要供附近村民使用，数量很少。自20世纪80年代中后期起，乡镇、集体、个体小煤矿大量涌现，截至2000年底流域内煤炭资源均已被占用。现有小煤矿19座设计生产能力91万t，另有20世纪80年代后期官地矿扩区至店头流域，其井田位于流域上游，面积约占流域面积的60%，设计生产能力400万t/a（现核定为300万t/a）。
20世纪80年代中期以后，流域内煤炭大规模开采，由浅部向深部延伸，最高年产煤近500万t。至90年代后期乡镇个体煤矿井田内浅部山西组2号、3号煤均已采完，转入深部开采侵蚀基准面以下的8号、9号煤。
店头流域内和周边有雨量站5处（北石崖，官地，要子庄，赵家山，店头）。本次调查收集了店头水文站1975～1999年25年的逐月流量观测资料，及相关站点的逐月降雨量观测资料。
3.影响研究(https://www.daowen.com)
20世纪80年代中期以前，流域内煤炭资源基本未开发，流域环境和水文下垫面条件基本处于原生状态，降水量与径流深之间存在良好的线性相关，反映出原生状态下流域水文下垫面条件稳定，产流特征显著。80年代中期以后，流域内乡镇集体煤矿迅速发展，官地矿扩区也由建井转入开采，流域内煤炭进入大规模开发阶段。流域内小窑均采用残柱式采煤，其采煤方法虽对地层破坏较小，但煤层埋藏较浅，开采破坏可直达地表，矿井充水水源主要为大气降水，其吨煤排水系数为1.1；官地矿扩区为长壁冒落式采煤，对地层破坏较大，但由于煤层埋藏较深（300～400m）对地表影响甚微或无影响，其矿井充水主要来自于裂隙含水层的静储量，当排水趋于稳定后，吨煤排水系数较小，仅为0.05。
1986～1999年14年间，在大规模开采后降雨产流量不再与原有产流规律相符。与开采前的1976～1984年期间比，年平均降水量由546.1mm减少到473.79mm，年平均径流量则由291.1万m3增至298.83万m3。此外还应指出，占流域面积近一半的官地矿扩区的矿井排水并未排入风峪沟，而是排入流域外的红沟，如将其计算在内则径流量更大。反映出煤矿开采后，一方面矿井大量疏干排水，且开采高峰期采空区积水量很少，由于矿坑排水导致地表径流增加；另一方面由于含水系统被破坏，地下水埋深加大蒸发量减少，亦使径流增加。
20世纪80年代中期以前，3个月的降水量滑动平均值与径流量的相关性好于当月降水量与径流量的相关性，反映出原有地下水调蓄作用显著。80年代中期至90年代大规模开采后，当月降水量与径流量的相关性好于多月滑动平均值与径流量的相关性。从野外调查看，风峪沟中上游大部分原常年有水的河段，现已变为季节性河段，仅在其中下游接纳大量矿坑排水后才恢复常年水流。反映出煤矿开采后，煤层顶板以上含水层被破坏、疏干，采空区由于生产排水，无法形成有效储水空间，使得地下水调蓄空间减少。这一方面导致天然基流大量转化为矿坑水迅速排出，使得流域地下水调蓄作用减弱，流域水资源的时空分布更加不均衡；另一方面大量的矿坑排水还严重污染地表水质，进而还可能通过店头水文站以下2km的灰岩渗漏河段污染西南约10km处的晋祠泉。
【例2】 据阳泉水文站观测，该站控制阳泉市桃河流域面积503km2，主要为砂岩、泥岩裸露的山区。阳泉矿务局一、二、三、四矿位于桃河流域中上游，周围还有许多小煤窑，自20世纪70年代以来，由于煤炭的大量开采，各类煤矿采空面积累计达108.2km2，占该流域面积的21.5%。据当地老乡讲，在煤矿开采前，保安沟、蒙村沟、马家坡沟等支流常年有清水，且流量较大，目前上述几个沟已干涸，雨季产生的地表径流亦不大。
【例3】 在大同煤田十里河流域内开采的矿井比较多，大同矿务局所辖的有晋华宫、云岗、四台、燕子山及大同市所辖的有青磁窑、姜家湾、吴官屯、鹊儿山等矿。由于开采产生的裂隙使地表水与井下沟通，造成矿井大量排水，见表8-25。
表8-25 大同煤田十里河流域各矿排水量统计表 单位：m3/d
十里河在20世纪80年代流量较大，1985年1520万m3，1988年2620万m3，1987年1920万m3，1989年200万m3，本次调查十里河已全部干枯，只有矿井排出黑水。
综上所述，煤矿的大规模开采，造成大量的采空塌陷，地表开裂，原有砂页岩地层含水、隔水系统被破坏。这一方面导致裂隙水被大量疏干排出，地下水位下降，在开采高峰期由于矿坑排水使地表水径流量增大；另一方面采空塌陷及新增地下贮水空间（采空区）使得地下水含水系统的补径排特征发生改变，天然基流减少转化为矿坑水，改变了地下水系统对径流的调蓄作用，流域内地面径流的动态规律不再只受大气降水和地下水调蓄作用控制，它还要受矿坑排水动态及疏干含水层静储量的影响。这也使得水资源的时空分布更加不均衡。此外，大量的矿坑污水不仅严重污染了流域内地表水，还可能通过渗漏污染地下水系统。
