淺談某煤礦主要礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及恢復(fù)治理措施

李玲夏冰

（江西省煤田地質(zhì)勘察研究院 江西 南昌 330001）

礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)與利用伴生了礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。盡管近年來(lái)環(huán)境保護(hù)工作開(kāi)始受到重視，但是長(zhǎng)期以來(lái)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用中積累的環(huán)境問(wèn)題仍較多，且隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展礦山開(kāi)采力度的加大，生態(tài)破壞和環(huán)境污染對(duì)礦山周圍的居民生活影響越來(lái)越嚴(yán)重。因此，對(duì)于已經(jīng)破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)治理工作迫在眉睫。

1 礦山基本情況及地質(zhì)背景

1.1 礦山基本情況

該煤礦位于萍鄉(xiāng)市南東120°方位，直距6km，屬萍鄉(xiāng)市安源區(qū)安源鎮(zhèn)管轄。周圍人類活動(dòng)較多，礦區(qū)面積12.8165km2，開(kāi)采標(biāo)高+320m至-300m。

1.2 礦山環(huán)境背景

礦區(qū)屬丘陵低山地形，最高海拔+596.75m，最低海拔+499.18m。地形坡度5-34°，地形切割中等。礦區(qū)屬亞熱帶溫濕型氣候，溫暖潮濕，四季分明。年平均降雨量1570.4mm，最大降雨量為1900mm；年平均蒸發(fā)量為1242.4mm；礦區(qū)周邊地表水系發(fā)育，主要充水來(lái)源為大氣降水；礦區(qū)植被發(fā)育，覆蓋率為75%以上。土壤類型為紅壤、黃壤。土地類型主要為林地、采礦用地及城鎮(zhèn)用地。

1.3 地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)地層出露主要為第四系（Q）、白堊系上統(tǒng)南雄組（K2n）、三疊系上統(tǒng)安源組（T3a）；礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層、褶皺發(fā)育，構(gòu)造強(qiáng)烈；礦區(qū)未揭露巖漿巖；本礦的主要充水水源為大氣降水、斷層水、封閉不良鉆孔水及老窯水。區(qū)內(nèi)最主要的地表水體為雙風(fēng)河，可能成為五年后礦井開(kāi)采的充水水源。本礦主采煤層為大槽煤層，該煤層頂?shù)装逵墒⑸皫r、泥巖、粉砂巖組成，多為半堅(jiān)硬巖石，裂隙不甚發(fā)育，穩(wěn)固性相對(duì)較好。

2 礦山主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

2.1 泥石流

礦部及工業(yè)廣場(chǎng)上部溝谷兩側(cè)山腰地段巖石本身遭受風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重，且由于亂掘形成大量的礦渣廢石。這些殘坡積土及礦渣廢石形成了潛在的泥石流物源。此溝谷于2011年6月16日曾因降大暴雨引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害。溝谷東西走向，溝谷長(zhǎng)約1337.5m，寬175-245m，平均寬度約為215m。溝谷東南部最高標(biāo)高為450m，西北端谷口最低標(biāo)高約為150m，相對(duì)高差為300m，地形坡度為12.62°，本區(qū)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，未處于強(qiáng)抬升及強(qiáng)地震區(qū)，有多條斷層及褶皺。流域植被發(fā)育較好，河谷兩側(cè)坡度在30-45°之間，總體為“V”型谷。流域面積約為0.41km2，流域相對(duì)高差為349.18m，泥沙補(bǔ)給長(zhǎng)度比為24.9%。經(jīng)泥石流易發(fā)性量化評(píng)估，該溝谷為泥石流中等易發(fā)。因此，建議礦山應(yīng)固定或清除泥石流物源，并設(shè)置相應(yīng)的排水措施，防止泥石流地質(zhì)災(zāi)害的再次發(fā)生。

2.2 采空區(qū)引起地面變形

對(duì)照采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)中“我國(guó)部分礦山移動(dòng)角實(shí)測(cè)值”，確定本礦巖體移動(dòng)角 β=41.7°（下山）、γ=75°（上山）、δ=75°（走向）。 第四系移動(dòng)角應(yīng)取45°。依據(jù)礦體開(kāi)采邊界位置及剖面線，連接剖面上、下盤崩落位置點(diǎn)，形成礦山最終開(kāi)采移動(dòng)范圍。

在采掘移動(dòng)范圍內(nèi)，根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》，本文通過(guò)下沉Wcm和水平變形ξ來(lái)評(píng)價(jià)對(duì)地面變形的影響。由于煤層的傾角、厚度及分布的不均勻性，則不同位置引起的最大下沉值和最大水平變形不同。參照附近本地相鄰礦區(qū)地表下沉系數(shù)q取值0.635、地表水平移動(dòng)系數(shù)b取0.3、主要影響角β為65°。

根據(jù)以下公式計(jì)算出不同位置的地表影響情況，

q=Wcm/（Mcosα）

Ι=Wcm/（H/tgβ）

其中，采深H（所在水平標(biāo)高+該點(diǎn)標(biāo)高）。

根據(jù)上述公式計(jì)算該煤礦采煤影響各變形參數(shù)，利用南方CASS做出地面水平變形等值線圖，對(duì)照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》中磚混結(jié)構(gòu)建筑物損壞等級(jí)，有8棟磚混結(jié)構(gòu)民房位Ⅳ地面變形區(qū)內(nèi)；有40棟磚混結(jié)構(gòu)民房位于Ⅲ地面級(jí)變形區(qū)，有20棟磚混結(jié)構(gòu)民房位于Ⅱ級(jí)地面變形區(qū)內(nèi)；有50戶民房，房位于Ⅰ地面級(jí)變形區(qū)。

2.3 地形地貌景觀及土地資源破壞

本礦的開(kāi)采對(duì)地形地貌景觀及土地資源的破壞主要的礦部及工業(yè)廣場(chǎng)、煤場(chǎng)、矸石堆及亂掘地破壞區(qū)。礦區(qū)多處煤層露頭，歷史及現(xiàn)狀民采現(xiàn)象嚴(yán)重，礦區(qū)范圍內(nèi)只有小部分較好的保留了原有的地形地貌，小煤礦露天開(kāi)采是對(duì)礦區(qū)的地形地貌景觀破壞大，在礦區(qū)范圍內(nèi)有6個(gè)較大的亂掘地破壞區(qū)，亂掘地破壞區(qū)主要為開(kāi)采挖損山體形成的裸巖面、隨意堆積的廢石渣、挖掘形成的深坑等都對(duì)礦區(qū)原有的自然景觀及土地資源造成了極大的破壞，破壞區(qū)總面積為148公頃。

3 主要的治理措施

3.1 泥石流溝谷治理

對(duì)泥石流溝谷的治理主要為：在泥石流溝谷兩側(cè)覆土、覆綠，固定潛在泥石流物源，沿溝谷處修建排水溝，將匯水區(qū)范圍的水匯集到排水溝流出，從而減少對(duì)地表的沖刷，防止將物源匯集而形成泥石流，防止再次對(duì)溝谷口處的居民的人身安全造成威脅。

根據(jù)該泥石流溝谷的匯水面積、當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度、徑流系數(shù)及水流速度設(shè)計(jì)排水溝，考慮當(dāng)?shù)氐匦蔚孛布笆┕ぃ瑪M采用梯形斷面過(guò)水，斷面取深0.4m、寬0.4m，側(cè)壁及底板厚度0.25m。

圖1 排水溝斷面圖（單位：mm）

3.2 采掘移動(dòng)范圍防治

對(duì)于位于采掘移動(dòng)范圍的地面設(shè)置地面變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，地面變形Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)區(qū)域周圍每隔500m設(shè)置一警示牌，按周期進(jìn)行人工觀測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)有沉降或塌陷征兆的的局部區(qū)域及時(shí)設(shè)置防護(hù)柵欄。如果在該區(qū)域興建建筑物時(shí)需要加強(qiáng)地基巖土工程勘察，并對(duì)建筑物進(jìn)行相應(yīng)程度的抗變形設(shè)計(jì)。對(duì)于地面變形Ⅳ級(jí)的地區(qū)，建議原有建筑物拆除，居民搬遷，且不宜再進(jìn)行新的建設(shè)。設(shè)置防護(hù)柵欄，防止人畜進(jìn)入。根據(jù)觀察記錄數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律，對(duì)地面變形大的，塌陷可能性較大的地區(qū)進(jìn)行加強(qiáng)重視，并提前做出應(yīng)對(duì)措施，避免引起生命財(cái)產(chǎn)的損失。

3.3 亂掘地治理

由于礦山開(kāi)采殘留巖質(zhì)邊坡過(guò)高過(guò)陡，且殘余大量危巖體，易產(chǎn)生崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，邊坡植被完全損毀、基巖裸露，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境與自然景觀。因此，本次采用的治理方式主要對(duì)高陡邊坡臺(tái)階式放坡，結(jié)合坡腳回填的方法，充分利用已有廢石回填，對(duì)邊坡臺(tái)階采用漿砌塊石圍堰填土復(fù)綠。治理工程措施如下：

圖2 破壞區(qū)某邊坡治理剖面示意圖

1）邊坡整理

為使邊坡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)和方便后續(xù)綠化工程，首先根據(jù)各開(kāi)采邊坡既有特點(diǎn)和本次設(shè)計(jì)的整體思路進(jìn)行放坡，放坡方向主要參考原始自然坡向。其余整體沿煤線露頭呈條帶狀展布，總體走向北東向。放坡參數(shù)主要根據(jù)礦山環(huán)境恢復(fù)治理工程經(jīng)驗(yàn)和 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）要求。

2）開(kāi)采邊坡坡面復(fù)綠

邊坡整理完成后，為恢復(fù)邊坡植被，根據(jù)放坡設(shè)計(jì)與相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合當(dāng)?shù)胤N植經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行坡面復(fù)綠。

3.4 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工程

在礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境變化情況實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容：礦山建設(shè)及采礦活動(dòng)可能引發(fā)的泥石流、采區(qū)邊坡穩(wěn)定性、地面變形情況、地形地貌景觀變化等。

監(jiān)測(cè)方法：對(duì)地形地貌景觀進(jìn)行人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量監(jiān)測(cè)；對(duì)含水層破壞采取地下水位觀測(cè)，水質(zhì)取樣分析監(jiān)測(cè)；對(duì)采礦引發(fā)的地面沉降觀測(cè)采取布置地面沉降觀測(cè)站進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。

4 結(jié)論

4.1 本礦山主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為，泥石流、采煤引起地面變形、亂掘地。

4.2 主要的防治措施為修建排水溝、覆綠及采掘引起地面變形監(jiān)測(cè)。

4.3 加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)，及時(shí)向有關(guān)部門通報(bào)崩塌、滑坡、泥石流及地面變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，切實(shí)搞好地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作。

［1］DZ/T0223-2011礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范：修訂版[S].北京：中國(guó)煤炭出版社，2011.

［2］建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

［3］GB50330-2002建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

［4］王永峰，張艷紅.礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)：以廣東豐市西南鎮(zhèn)石場(chǎng)礦山為例[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2012，19(10).

［5］黃成，江中樂(lè)，韓正興，林俊.江西某煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理研究及對(duì)策[J].科技信息，2011.