大同矿区位于大同市西南部，大小煤矿集中，是主要的煤炭工业区。随着煤炭资源的不断开发，其周边环境受到了不同程度的影响，尤其是水环境。煤矿区地表水局部渗漏，地下水位下降，矿区现有水源工程设施遭到破坏，矿井排水对环境造成严重污染。为了有计划地保护水资源，防止水环境质量的下降，探讨煤炭开采引起的水环境问题以及水资源的有效保护已成为一个迫切的研究课题。
一、矿区概况
大同矿区位于山西省北部——大同煤田，东以口泉山脉与大同断陷盆地相隔。地貌上属于低山丘陵区，地形起伏较大，冲沟发育，地表覆盖有大面积的第三系和第四系松散沉积物。煤矿主要集中在口泉沟、云岗沟及其两侧。何世礼和口泉沟是该区的主要水系，也是矿井排水、工业废水和生活污水的出口。
该地区属于半干旱大陆性气候，昼夜温差大，降水量小，蒸发量大，属于缺水地区。
自下而上依次为太古界集宁群变质岩、寒武-奥陶系海相碳酸盐岩、石炭-二叠系和侏罗系含煤地层、白垩系、第三系和第四系地层。整个地区是一个走向为a-NE的不对称复合向斜，东南翼陡而窄，西南翼平缓。
本区除含水量相对丰富的第四系冲积层和基岩风化壳外，其下的中、古生界岩石固结牢固，裂隙岩溶不发育，含水量较弱。
二、煤炭开采对矿区水环境和水资源的影响
(一)水量变化
煤矿排水，首先改变了矿区地下水的补给、径流和排泄条件，改变了地下水的流场和流向。在“矿三带”影响范围内，地下水可直接流入矿井；其次，天然递减水、地表水和地下水之间的转化关系发生了部分变化。在矿区，“三水”都是供应矿井水；最后，受采煤三带影响，煤系含水层有水力联系，导致含水层水位下降，水量发生变化。
从目前煤矿的水文地质条件和排水状况分析，煤炭开采对水量的影响主要表现在:
煤矿长期排水在大多数煤矿没有得到综合利用，造成水资源浪费，使矿区地下水资源更加紧张。
在煤矿开发过程中，地下水穿透含煤地层，渗入下部矿坑，使上部含水层水量减少，水位降低，造成当地居民用水困难。
长期排水形成以矿坑为中心的降落漏斗，导致矿区地下水位下降，井泉水量减少，河流径流减少或断流，影响河流下游正常供水。
煤矿停采后，井下采空区成为集水空室，在采空区形成水，各含水层水位逐渐恢复。地下开采空区蓄水量逐渐增加，为未来工农业利用提供了新的水源。
矿井排水除了一部分转化为暗流渗入地下含水层外，另一部分转化为地表水，使一些已经干涸的河段重新流动。比如口泉河，是靠矿井水补给的，矿井排水停止，河水就会干涸。
(2)水污染
1.污染源
矿区采煤造成的水污染来源有:矿井排水、固体废渣、洗煤废水和生活污水。
煤矿开采过程中形成的矿井水是被污染的地下水。煤层中含有磷、氯、砷、硼、汞、铅、镉、铜、锌等元素。煤层一旦出露，与地下水相遇，会发生一系列的物理化学反应，如淋溶、解离、氧化等。这样，煤中的一些元素将转移到地下水中，或者与地下水反应生成新的化合物。根据矿井水质采样监测数据，矿井水硬度普遍较高，pH值偏酸性。一些煤矿水中含有汞、铬、砷、氰、锌、铜和氟化物。根据GB 8978-88《污水综合排放标准》、GB 3838-88《地表水环境质量标准》和GB 5749-85《生活饮用水质量标准》，矿井排水水质综合分析评价结果表明，部分矿井悬浮物、pH值、汞、砷、氟化物超过GB 3838-88和GB 5749-85标准要求。
固体废渣。在煤炭开采过程中，有大量煤矸石等固体废弃物，这些废弃物在煤炭初选中被淘汰，大量煤矸石堆积，形成黑灰色的人工矸石山地貌，不仅破坏了周围景观的和谐，占用了耕地，还造成了多种环境效应。煤矸石长期暴露在空气体中加速风化过程。一方面，煤矸石中含有的有机质和黄铁矿易氧化自燃，产生大量的CO、NO2、SO2、H2S、苯并芘等废气，污染空气体环境。另一方面，大量的有机成分、可溶性硫化物、重金属盐，甚至一些废石中含有放射性元素等。，会进入地表水体，通过风化和大气降雨淋溶进一步渗入地下水体。
洗煤废水。煤炭洗选是对原煤进行清洁处理，以提高煤炭质量和利用效率，去除部分无效燃烧物质和有害元素的过程。在用水洗涤和过滤的过程中，可以降低原煤中某些有机物或无机物的含量，使洗煤废水中含有大量的悬浮物、重金属离子和各种浮选药剂。
生活污水。矿区居住人口密集，生活污水排放不容忽视。污水中一般含有悬浮或溶解的有机物(如纤维素、淀粉、糖、脂肪、蛋白质等。)、氮、硫、磷等无机盐以及各种微生物。
2.地表水
何世礼河和口泉沟是该地区的主要地表水体，而矿区的煤矿大多沿河流两岸分布，因此矿区地表水的污染也集中在这条美丽的河流上。
十里河自西向东横贯矿区北部，经东周窑、老山、燕子山、四台、云岗、晋华宫，最后注入大同平原。沿途排放矿井水、洗煤废水、各煤矿生活污水，直到下游河段，河流水质严重恶化，逐渐成为矿区污染河流。
泉沟发源于左云县南部，贯穿矿区中北部，经王村、瓦金湾、岩崖、四老沟、白洞、童家梁、永定庄煤矿，最终流向东部平原。资料显示，口泉沟过去常年流水。由于煤矿的大规模开采，河道沿途漏水，一直通到地下，现在基本断流。目前河水主要接收沿途各煤矿的矿井水、洗煤废水和生活污水，已经属于一个排污渠道。
3.地下水
浅层地下水。受矿山开采造成的三带影响，沿途地表污染水向地下渗漏的速度和降雨对固体废渣的渗透会加快，必然导致浅层地下水的梯级污染，使地下水水质向差的方向发展。
深层地下水。由于煤炭的大量开采，煤矿排出大量地下水，导致地下水位持续下降。在矿区，地下水将产生强烈的水文地球化学效应。
首先，地下水的补给和排泄平衡被破坏，改变了水-岩系统的物理化学动态平衡。局部排水带加大了固液相的比例，加剧了体系内的相互作用效应，尤其是氧化作用，促进了Ca2 ++和Mg2 ++向水中转移，导致地下水硬度和盐度增加。其次，由于水位下降引起的地下水径流条件的变化，使原有物理化学环境中的额定组分迁移规律发生变化，尤其是变价元素(Fe、Mn等)的复杂产物。)在水中迁移并活化。这些物质的氧化不断消耗着地下水中的氧气，增加了水中的厌氧菌，降低了地下水的氧化还原电位，导致水中大量厌氧环境中运输的元素的积累和维持。
根据矿井水取样化验资料分析，矿区周边地下水硬度和矿化度偏高，水中元素增多。
三。矿区水环境变化引发的问题
(一)供水紧张
根据矿区的水环境现状，大同矿区的生活和生产用水必须由矿区外供水。据大同煤矿集团公司2000年统计，全公司日供水总量达12.61万m3，其中自取6.4万m3，外购6.21万m3，外购水占总供水量的近50%。而且首先满足了生产用水需求，导致矿区居民生活用水供应非常紧张。导致大量职工住宅楼水压不足，农村生活用水亟待解决。一些居民不得不饮用矿井水。因此，解决矿区水资源供需矛盾是当前一项紧迫而艰巨的任务，必须尽快采取合理有效的措施。
(2)农业生产受损。
采煤排水造成地下水位下降，地面开裂塌陷，部分水源工程被破坏，导致矿区农业生产和农村人畜吃水困难。据不完全统计，矿区因采煤造成的废弃水源工程有10多个，200多个村庄缺水，近万亩水浇地缺水。当然原因很多，但采煤排水也是主要原因之一。
(3)生态环境退化
矿区以低山丘陵、地表植被稀疏、生态环境脆弱为特征。煤炭开采不仅造成地表塌陷和地面沉降，还使地表附近地下水位下降，泉水流量减少或停止，植被吸水不足，水土流失严重，加剧了自然生态环境的退化。
四。水环境问题管理与水资源保护对策
随着大同矿区人口的快速增长、煤炭工业改革的深化和企业规模的扩大，水资源短缺和水环境问题成为日益突出的矛盾。为了有效地保护水资源，改变矿区水环境现状，大同市政府和大同煤矿集团公司必须从可持续发展的新理念出发，制定水资源可持续开发利用的应急措施。既要有长远打算，也要有短期打算，要调整改变现在的布局。
(1)山西省引黄工程
从大同地区水文地质条件分析，第四系冲积层作为唯一的地下水取水含水层，无论在丘陵地区还是大同盆地，都没有较大的开发前景。大同矿区一直从平原地区的两大水源(石庄和下窝寨)供水。对现有资料的分析表明，由于过量开采地下水，大同平原地区形成了大小不一的地下水降落漏斗，其范围不断扩大，水位不断下降。与此同时，也带来了许多环境问题，如地面沉降、地表裂缝等。
引黄入晋工程的实施，可以大大缓解大同市供水紧张的局面，从而从根本上改变大同矿区水资源供需矛盾。从长远来看，该项目旨在促进大同矿区乃至大同市的工农业可持续发展和城镇化布局。但项目实现还需要一段时间，同时要做好环境影响的可行性评估和经济成本的合理化。
(2)整顿煤炭工业发展
为了促进大同矿区未来煤炭工业的有序发展，必须以可持续发展的理念为战略指导，既要开发煤炭资源，又要注重环境保护。特别是要深入开展水环境优化和水资源系统化管理，如制定相应的水资源保护法律法规，采取适宜的水环境治理方法和改善措施等。具体来说，如果设置污水处理设施，矿井排水和洗煤废水经处理后排放；规划煤矸石固体废物堆放场，采取相应的防渗措施，推广利用煤矸石发电、制作建筑材料的新措施。
(3)开发新的水源。
为缓解大同矿区近期供水紧张的状况，大同矿区应就近探索新的供水水源，并开展相应的调查研究工作。
全南岩溶水的开发。根据以往勘探资料，口泉南部寒武-奥陶系灰岩岩溶发育，储存岩溶水，具有一定的开发价值。
矿区空积水的利用。大同矿区采煤形成的采区空遍布各地，部分采区空有利于地下水的汇集，造成采区空积水。据不完全统计，矿区空积水面积分布广泛，积水量大，具有一定的分布和储存特征，矿区空积水经过适当的物理和化学方法处理后，可以达到工业用水或农业灌溉用水的标准。因此，大同矿区应对矿区积水空进行深入的探测和分析，进一步确定其分布范围和积水规模，将地下矿区积水空作为“地下水库”，纳入系统化管理。一方面可以作为新的水源，另一方面可以为进一步采煤防治水害，避免突水事故提供可靠的依据。
(4)增强水资源保护意识。
基于对大同矿区水环境问题和水资源供需现状的分析，这不仅是一个发展战略转变的问题，更是一个思想观念转变的过程。
首先，地方政府领导要有环保意识，要顾全大局，放眼未来。在制定地方经济发展政策时，应充分考虑水资源的保护和管理，并积极讨论如何协调地方经济发展和环境保护。
其次，以当地政府为龙头，大力加强对当地民众的环保节水宣传教育，让每个人都有紧迫感和责任感，在思想上树立爱护生存环境、珍惜每一滴水的新理念。
最后，充分发挥地方政府的监督权威，正确处理地方经济可持续发展与有效环境保护的关系，调整地方经济的产业结构，加大治理环境污染根源的力度。
动词 （verb的缩写）结论。
大同矿区煤炭开发在国家能源建设中占有重要地位，为国民经济发展做出了巨大贡献。然而，随着煤炭的逐年开采，给矿区带来了水环境恶化、水资源缺乏等诸多问题。如何协调煤炭工业的长期有序发展和环境的有效保护，是目前大同矿区有关部门讨论的主要课题，特别是在水环境治理和水资源保护、开发利用方面。是缓解水资源供需矛盾，维持工农业正常生产，恢复生态环境的必然选择。
