礦山地質環境影響評估及綜合治理研究

（四川省核工業地質局二八三大，四川 達州635000）

礦山地質環境影響評估及綜合治理研究

李 鐘

（四川省核工業地質局二八三大，四川 達州635000）

我國礦產資源雖然十分豐富，但由于開采過度，暴露出了各種礦山地質環境問題。本文以山西臨汾市的隆博煤礦為例，在分析其地質、地貌等基本環境的基礎上，對該礦山的地質環境影響評估展開分析，并根據評估結果提出了行之有效的綜合治理策略，從而為礦山的地質環境保護及治理工作提供可靠的參考依據。

礦山地質；環境影響評估；綜合治理

引言

目前，我國大部分礦山的地質環境較差，在實際開采過程中，地形、地貌、土地資源破壞，及地質災害等環境問題日益嚴重，不但降低了礦山地質環境的承載力，而且對周邊人群的生產及日常生活造成了非常嚴重的影響。然而，我國的煤炭資源十分豐富，在將來很長一段時間內，都將作為主要的應用能源，如果不夠重視因采煤而造成的礦山地質環境問題，那么就極有可能使得礦山地質環境不斷惡化。因此，如何做好煤礦山礦山地質環境的影響評估及綜合治理工作，已成為我國礦山地質環境研究人員面臨的重要課題。

1 礦山的基本環境情況

隆博煤礦位于我國陜西省臨汾市鄉寧縣，總面積約為8.14平方千米。該礦山屬于中山地貌，受到了強烈的侵蝕。礦山內溝谷縱橫交錯，地形復雜多樣，多年的平均氣溫為10℃，平均降水量為572mm，平均蒸發量為1693mm，其中各溝谷屬于季節性河流。目前，主要分為草地、林地、旱地、采礦用地以及居民區等利用土地。通過分析鉆孔情況，得知礦山內的地層由老到新可依次分為奧陶系中統上馬甲溝組、峰峰組、石炭系中統本溪組、上統太原組、二疊系上統上石盒子組、第四系中更新統以及全新統等。礦山的主體構造為單斜構造，走向北東、傾向北西。含水層包括第四系孔隙、二疊系裂隙、奧陶系巖溶裂隙等含水層；含煤地層則為上統太原組與二疊系下統山西組，由上至下分為2號、3號、7號、10號可開采煤層。在對煤礦山進行合理的整合后，制定出開采計劃：未來礦山的生產規模為每年90萬噸，開采煤層的標高為608至1150m，采用綜采一次采全高的采煤方法。當地的環衛部門處理礦山內的生活垃圾，矸石場則負責處理爐渣及矸石。隆博煤礦山與各級旅游景區與自然保護區具有較大的距離，且無重要的建筑及交通路線。

2 礦山地質環境影響評估分析

2.1 地質災害影響評估

在現有的條件下，礦山南部存在面積為1.74km2的2號采空區，共有8條地裂縫，長為4至10m，寬2至10cm，深度為10至20cm，從規模層面進行考慮，這些均屬于小型的地裂縫。由于受到2號采空區影響，上覆巖體出現了不均勻的塌陷，地表巖土也因此受到破壞變形，進而造成地裂縫的形成。此外，由于邊坡黃土體本身存在裂縫，在降雨及采煤沉陷的影響作用下，土體的粘聚力也出現下降，坡體結構及穩定性遭到破壞，從而導致黃土體崩塌的產生。采空區的裂縫與崩塌均遠離群眾，僅破壞了一些林地與旱地，因而造成的直接經濟損失不大。

預計在未來開采條件下，采用開采沉陷公式計算出礦山地表的的下沉最大值為9160mm，傾斜變形最大值為28.46至334.6mm/m，水平變形最大值為10.8至127.2mm/m，對照我國頒布實施的相關煤礦開采規程中的建筑結構破壞等級表，其破壞程度達到Ⅳ級。在開采多煤層過程中，可能引發地面裂縫及塌陷等地質災害。在不設置保護煤柱的情況下，處于礦山的村莊、工業場所等將會受到威脅，預計受到的威脅人數超出100人，造成的經濟損失將高達3千萬元，具有較大的地質災害危險性；對于其他地區而言，受到的災害危險性相對要小一些。此外，還存在多處不穩定斜坡，在降雨及開采等條件下，可能出現滑坡、崩塌等災害，對坡下建筑及人員將造成一定的危害。

2.2 地形、地貌、景觀影響評估

在現有條件下，礦山2號采空區僅占礦山總面積的21%，除了個別地段的地表裂縫與崩塌造成了植被破壞外，其他地段均未出現地表破壞變形與植被破壞的現象。其中，工業場所占據礦山總面積的1.7%，在修建過程中，原有的地形及植被因筑路及整平而受到了程度較輕的破壞，其他地段的地表變形、植被破壞等景觀不協調現象較為少見。

預測在未來開采條件下，隨著不斷加深采煤深度，增大采空區面積，開采沉陷的范圍也將不斷擴大，由此導致的地表裂縫、塌陷、滑坡也會逐步增多，不但會使得礦山的地面標高及區域的微地貌形態發生改變，同時也會破壞礦山內的植被，降低其覆蓋率，對原生態的地形地貌及景觀造成嚴重的影響和破壞。此外，矸石場的爐渣及矸石廢棄物的堆積量也會隨著煤礦開采的深入而不斷增大，從而對矸石場的地形地貌造成嚴重要影響。

2.3 含水層影響評估

在現有條件下，礦山2號采空區形成了最大高度為68.5米的導水裂縫帶，對礦山含水層的結構造成了極大的破壞，使得地下水沿著導水通道一直往下滲，在降低水位、減少水資源含量的基礎上，對含水層造成了極為嚴重的影響。

預測在未來開采條件下，由于礦山內奧灰水的水位標高遠遠低于10號煤層的最低底板標高，因而出現帶壓開采的可能性不大，對奧陶系的巖溶裂隙含水層也不會造成太大的影響。利用公式計算出7號煤層的導水裂縫帶最大高度為34.2m，一直貫穿到上覆太原組K4的裂隙含水層；計算出10號煤層的為50.3m，貫穿到了上覆太原組K2 至K4的裂隙含水層。上述兩個煤層的開采破壞了巖溶裂縫的含水層結構，在降低水位、減少水資源含量的基礎上，對含水層造成了極為嚴重的影響。

2.4 土地資源影響評估

在現有條件下，礦山煤礦采空區的土地資源由于開采沉陷而受到了一定程

度的破壞。據調查統計得知，采空區受到破壞的土地資源面積達到8.1公頃，其中林地破壞面積為4.5公頃，旱地破壞面積為3.6公頃。目前，煤礦開采對礦山內居民的正常生活及林木和農作物的生長造成了嚴重的影響，土地資源受到了嚴重的破壞。

預測在未來開采條件下，更多的地表裂縫、塌陷及滑坡等將會出現在開采沉陷的范圍內，從而破壞礦山的土地資源，經計算，預計破壞的面積高達300公頃，其中林地占57.3%，旱地占40.0%，草地占2.7%。此外，矸石場也將堆積大量的固體廢棄物，對旱地造成破壞，破壞面積約為1.2公頃。由此可見，在開采多煤層的條件下，重復采動會進一步增大土地資源的破壞面積，對土地資源造成嚴重影響。

3 礦山地質環境的綜合治理策略

3.1 礦山地質環境的保護策略

為有效確保人員及建筑物的安全，在正式開采煤礦前，應根據國家頒布并實行的有關開采規程，將保護煤柱設置在居住區、工業場所及矸石場等地，嚴禁在保護對象的下部開展煤炭開采活動。為了實現對礦山地下水資源的有效保護，應嚴格按照要求建設污水處理站，通過將達標處理后的污水回用于消防及礦井生產等，在做到循環利用地下水資源的基礎上，減少因采煤對礦山水資源造成的污染。除此之外，為預防當地水環境受到非正常工況下的礦井排水及污水的影響，可在礦山內建設事故水池。在煤礦開采過程中，相關人員應適時監控礦山地質環境的變化情況以及治理措施的效果，及時找出存在的問題，并對礦山地質環境的保護工作進行合理的調整與改進。

3.2 礦山地質災害治理策略

（1）地表裂縫、塌陷的治理

在完場煤礦的開采后，礦山的林地、草地及旱地會受到地表裂縫、塌陷的嚴重影響。為了降低地表裂縫、塌陷帶來的損耗，減少降雨向地下的滲入，實現土地使用功能的恢復，就要將填埋裂縫、塌陷作為治理工作的核心，并采取有效的防滲處理措施，就地取土，回填平整，開挖排水溝等，從而減少礦山土地資源受到的危害。對于受到破壞的林地，可以選擇生長迅速，具有防風固沙、保持水土等作用的刺槐進行種植；對于草地，則可選擇播撒苜蓿等適合生長的草種，從而恢復被破壞的植被。

（2）滑坡、崩塌的治理

將礦山內對人員產生威脅的不穩定巖土體進行清除，降低臨空面的高度，通過減小斜坡的荷載與坡度，提高其穩定性能，從而有效減少巖土體帶來的危險；或是建設相應的護坡，從而實現巖土體完整性的提高。此外，還應在坡體外的穩定地段設置相應的攔水溝，通過將坡體外的地表水進行攔截和旁引，從而消除坡體在雨季受到的地表水影響。

3.3 礦山含水層破壞的治理策略

含水層中的地下水資源在煤礦開采的導水裂縫帶影響范圍內，一定會被疏干。在此種情況下，為了減少礦山含水層受到的破壞，開采人員應對礦井的水文地質條件進行深入分析，設置科學合理的煤柱；或是分析采煤對含水層的實際破壞情況，在含水層及隔水層的空隙中注入骨料或低滲透的漿液，將其與周圍的巖石固結成強度大，且不透水的整體，進而充分充填導含水的空隙，堵塞過水通道，在降低受注巖體滲透性的同時，實現巖石強度和隔水性能的提升。

3.4 礦山地質環境的監測策略

（1）對地表裂縫與塌陷進行監測

針對出現的地表裂縫與塌陷，依據實際的煤礦開采進度，在礦山內居住區、工業場所以及矸石場等地設置固定的監測點，對地表發生變形的區域，采取十字型的布設方式在裂縫變化較大區內進行布設。監測人員應當根據地表塌陷變形的實際情況，對監測網絡進行適時、合理的調整。通過采用地面觀察、測量、GPS等方法，對發生裂縫的位置、規模、危害程度等情況進行監測。此外，采取定期與汛期強化兩種監測相結合的方式，每半個月開展一次定期監測，每十天則堿性一次汛期加密監測。

（2）對滑坡與崩塌進行監測

針對不穩定的，且具有較高的發生滑坡與崩塌可能的斜坡，主要對坡體的裂縫及崩滑面等邊坡的重點變形部位進行監測，并對這兩測點之間的變形量及速率進行測量。在坡體的前、后緣處，還可設置簡易的觀測標志，例如通過貼紙條、畫線、釘拉繩、打入木樁等操作，對坡體滑移的變化情況進行觀測，鋼尺與水泥砂漿貼片則為主要的監測工具。先將水泥砂漿片貼在出現滑坡與崩塌的裂縫與崩滑面等地段上，再利用鋼尺對閉合、張開、下沉等變化進行定時測量。通常情況下每隔半個月開展一次，如果監測結果顯示邊坡比較穩定，那么可適當推遲至每月測量一次，在汛期，應當每天測量一次。

（3）對礦山地形地貌進行監測

監測礦山的地形地貌，也即對煤層才懂影響區域內，草地及林地植被的非自然死亡及退化現象進行監測和分析。煤礦開采部門應安排專業人員對因采煤造成的植被破壞情況進行嚴格巡查和分析，確保每月監測一次。

（4）對礦山地下水資源進行監測

針對礦山地下水資源的監測，可在施工分層的地下水監測孔中，利用水位計開展監測工作。在礦區的工業場所，通過流量計來監測礦坑的排水量。水質監測工作的實質便是對采取的礦井水及地下水水樣進行監測，檢測主要包括水溫，pH值，懸浮物，硫化物，汞、鋅、鎘、鉛等重金屬，石油類等項目，并將采取的水樣送至專業的檢驗科室進行化驗。為及時有效掌握礦山地區地下水資源及環境狀況，應保證每月對地下水位及水質進行監測。

結語

綜上所述，在煤礦開采過程中，會對地質，地形、地貌、景觀，礦山含水層及土地資源等造成嚴重的影響。為有效減輕礦山地質環境受到煤礦開采的影響及破壞，充分避免人員傷亡及經濟財產損失的發生，開采人員在實際工作中，應當從礦山地質環境的保護、礦山地質災害的治理、礦山含水層破壞的治理以及礦山地質環境的監測等方面入手，采用切實可行的綜合治理措施，為礦山地質環境的保護與恢復治理工作提供科學可靠的參考依據。

[1]鄭啟孝．煤礦礦山地面變形分析及防治措施[J]．山西建筑,2010,11（23）:323-325．

[2]周游．廣西鳳凰山灰巖礦礦山地質環境影響評估及主要治理恢復措施[J]．山東國土資源,2013,29（04）:37-38．

[3]孟憲中,周賢金．淺析礦山環境發生地質災害治理措施[J]．能源與節能,2012,14（05）:107-109．

[4]湯中立,李小虎,焦建剛．礦山地質環境問題及防治對策[J]．地球科學與環境學報,2011,8（02）:304-306．

[5]原沁波．礦山開采對地質環境的影響及防治對策研究[J]．科技情報開發與經濟,2011,10（09）:541-543．

[6]葛佐,高速．呼倫貝爾市煤礦礦山地質環境保護與綜合治理[J]．中國地質災害與防治學報,2012,11（04）:332-335．

[7]張德強,朱玉生,田磊．吉林遼源市礦山地質環境問題及對策建議[J]．城市地質,2010,5（03）:454-456．

[8]申紅軍,劉國煜,趙云剛．陜北某礦山地質環境保護與治理恢復方案編制[J]．山西建筑,2010,16（35）:59-62．

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