Accounting for Mine Water in Coal Mining Activities and its Spatial Characteristics in China

Abstract

A large amount of wastewater is discharged in the course of preventing and controlling water inrush in China’s coal mines. We investigated the role of mine water in coal production and associated ground subsidence problems at the prefecture-level, and analyzed their spatial characterization and regional differences using coal mine production data. The results indicate that ≈ 5310 million m³ of such mine water were produced in China in 2018. Five clusters of coal mine water production were identified; spatial analysis suggests that the cities in these areas should pay more attention to mine water reuse and comprehensive control of ground subsidence to alleviate water resource pressures and aid the environment.

Zusammenfassung

Große Mengen von Grubenwasser werden in China bei der Kohlenproduktion zur Vermeidung von Wassereinbrüchen abgeleitet. Es ist sehr wichtig das Grubenwasser aus der Kohlenproduktion mengenmäßig zu erfassen und geographische Besonderheiten aufzuzeigen. Das Ziel dieser Studie ist die Untersuchung von Grubenwasser aus dem Kohlenbergbau und deren geologische Umweltprobleme auf Bezirksebene sowie deren örtliche Charakterisierung und regionale Unterschiede, basierend auf dem hohen örtlichen Detaillierungsgrad der Daten aus produzierenden Kohlenbergbauen in China. Das Ergebnis zeigt, dass 2018 im gesamten Staatsgebiet etwa 5.310 Mio. m³ Grubenwasser angefallen sind. Die regionalen Unterschiede der Grubenwässer aus dem Kohlenbergbau sind signifikant und offenkundig. Landesweit bestehen 5 Reviere in China. Die größten liegen um den Südwesten der Inneren Mongolei und im nördlichsten Teil der Provinz Shaanxi. Basierend auf der räumlichen Analyse geht die Studie davon aus, dass alle Städte in den 5 Kohlenrevieren mehr Augenmerk auf die Wiederverwendung von Grubenwasser und die umfassende Kontrolle der Bodensenkung zur Verringerung der Belastung der Ressource Grundwasser und des geologischen Umfelds der Bergbaue legen müssen.

Resumen

Un gran número de aguas residuales de la minería fueron descargadas en el curso de la producción de carbón, en función de prevenir y controlar los accidentes por irrupción de agua en China. Es de gran importancia cuantificar el agua de la mina en la producción de carbón y conocer sus características espaciales. El objetivo de este estudio es investigar el agua de la mina en la producción de carbón y su eventual impacto en el entorno geológico a nivel de prefectura y también analizar su caracterización espacial y las diferencias regionales, basados en datos de minas de carbón productivas chinas de alta resolución espacial. Los resultados indican que hay aproximadamente 531,045 millones de m3 de agua de mina producida en toda la nación en 2018 y con diferencias regionales significativas. A nivel nacional, un total de cinco grupos se han establecido en China. El más importante se encuentra alrededor del suroeste de la provincia de Mongolia Interior y la parte más septentrional de la provincia de Shaanxi. Con base en el análisis espacial, el estudio sugiere que las ciudades en los cinco distritos mineros del carbón deberían prestar más atención a la reutilización del agua de la mina y al control integral del hundimiento del suelo para aliviar la presión sobre los recursos hídricos y el entorno geológico de la mina.

煤矿矿井水量计算及空间分布特征(中国)

为预防和控制煤矿突水事故,中国在煤炭生产过程中排放了大量矿井废水。矿井废水量计算及矿井水空间分布研究意义重大。研究旨在探讨矿井水及所属区域地质环境问题,利用高分辨率的生产矿井数据分析矿井废水空间分布特征和区域差异。结果表明,2018年全国煤矿矿井水量约5310.45×10⁶m³,矿井水分布区域差异明显。在全国范围内,矿井水集中于五个区块。最明显的区块为内蒙古西南和陕西最北部。在矿井水空间分析基础上,提出:五个矿井水集中区块的城市应重视矿井水利用和地面沉降综合治理,以缓解水资源和地质环境压力。