煤矿区环境的人为作用强烈，矿山开采对周围环境有着极其严重的影响。本论文以北方丘陵煤矿区平顶山市石龙区为例，探讨煤矿开采影响下地下水资源-水环境的变迁机制、水-土介质烃类污染的特征，旨在揭示煤矿区水资源、土壤资源破坏及生态环境恶化的过程及效应，为生态矿区建设及区域可持续发展提供理论依据。 从煤矿开采历史、自然地理、水文地质等方面入手，结合矿区开采人为影响因素系统分析区域水文地质条件的改变，研究了煤矿开采影响下采矿区域地下水补给、径流和排泄条件的改变；在划分煤矿区地下水动力功能分区基础上，确定了区域水均衡状况，并应用Visual Modflow定量描述了采矿区域地下水水位变化。研究表明，石龙区煤矿开采状况下，矿井疏排水已成为地下水主要的排泄方式，替代了天然状态下的泉流排泄、垂直蒸发和径流排泄，这使得每年地下水超采量达473.916×10<4>m<3>。经过近半个世纪的大规模煤炭开发，石龙区潜水水位降低，泉水干涸，机井废弃，深层地下水水位大幅度下降，最大降幅达200m。研究揭示，地下水位下降幅度与开采时间、强度明显成正相关，以石龙区为典型的北方丘陵煤矿区地下水资源破坏机制是煤炭开采和就地加工导致煤矿区地下水水位逐年下降，同时使有限的地表水资源遭受严重污染，进而导致矿区贫水化形势日趋严峻。 应用离子色谱测试地下水常规离子含量，对比其与上世纪50-60年代勘探开发初期间的差异，探讨了强烈人为活动影响下，煤矿区地下水化学场的变迁及原因。研究结果显示，在煤矿开采活动集中的地区，地下水水化学类型正逐步由HCO<,3><->型向SO<,4><2->型转变，水化学类型趋向多元化，矿化度范围明显变宽，最大达2．20g／L，成为微咸水。指出了煤矿开采使得原本封闭的地下水环境逐渐开启，氧化性大大增强，地下水径流场复杂化，地表水与地下水、水与土(岩)介质间的物质交换明显加强，HCO<,3><->含量降低，SO<,4><2->含量升高，Na<+>含量增多，从而促进了地下水地球化学环境的演化进程。 在对煤矿区不同功能区域(采矿区、焦化区、污灌区和非采矿区)地表水、地下水和表层土壤调查及采样的基础上，采用色谱-质谱技术分析了水、土样品各种形态有机污染物中的饱和烃、芳烃化合物分布特征，并应用甾、萜类生物标志物及多环芳烃特征性参数对其进行了源解析。研究发现，煤矿区水体烃类污染物分布特征为：颗粒相烃类含量普遍高于溶解相，同时，地表水体普遍高于地下水体。源解析认为，水体有机质具有较高的热成熟度，矿区周围地表水体多受化石燃料煤的直接贡献；远离矿区地表水体烃类污染物分布则为煤尘输入及燃烧源共同影响的结果，地下水体受煤源有机污染物的直接影响相对较小。采用了苯并[a]芘作为PAHs致癌风险评价的指示物，对煤矿区烃类有机污染的健康风险进行了评价。在煤矿区的土壤环境中，采矿区及焦化厂区的饱和烃和芳烃含量明显高于污灌区和农业区，尤其以矸石山附近土壤中最高。表土中非天然成因的有机污染物主要属“演化程度较高”的煤和岩石来源物，即为煤、岩降尘输入的逐年累积，提出菌和蒽可以作为煤矿区表层土壤中的标志性污染物。从对降尘样品的分析揭示，采煤期降尘量普遍高于非采煤期，并且越是靠近采矿活动或加工业活动剧烈的区域，降尘中烃类化合物含量越高。由此进一步确定了，煤矿生产活动和煤制品的就地加工是煤矿区水、土环境污染的主要因素。在对煤矿区地下水资源-环境控制性因素认识的基础上，进一步明确了采矿强度、矿井排水强度和污染载荷作为评价煤矿区地下水特殊脆弱性指标。在应用DRASTIC方法对石龙区地下水固有脆弱性评价的基础上，对煤矿区地下水的特殊脆弱性进行了评价，指出石龙区仅西部青草岭高山区域受煤矿开采活动影响小，其它区域均受到不同程度的影响，中部煤矿区域连同石龙河流域为地下水极强脆弱区。从而提出水资源一水环境是石龙区为代表的煤矿区区域生态环境的控制性因素。运用层次分析法综合评价石龙区生态环境，指出了其具有极强的脆弱性和较差的恢复能力(脆弱性指数为0.823)。通过辩证分析矿区经济与地下水资源-水环境协调发展关系，提出了石龙区煤矿区生态环境建设框架，为今后矿区生态环境综合治理和区域可持续发展战略实施提供决策依据。