礦山地質環(huán)境保護問題研究

【摘 要】礦產資源的開發(fā)利用為經濟建設提供了物質基礎，然而隨著經濟的快速增長，由于礦業(yè)開發(fā)所導致的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題也與日俱增。因此，進行礦山環(huán)境的恢復治理工作，堅持“在開發(fā)中保護，在保護中開發(fā)”的原則，對礦產資源開發(fā)與生態(tài)保護實行統(tǒng)籌考慮、統(tǒng)一安排， 最大限度的減少礦產資源開發(fā)利用過程中的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，逐步治理歷史遺留的礦山環(huán)境問題，構建“和諧礦山環(huán)境”是當務之急。

【關鍵詞】露采礦山；環(huán)境恢復；綜合治理

某礦由于多年開采存在了諸多的環(huán)境地質問題，直接制約著礦山的正常發(fā)展，同時危及周邊村莊的經濟、環(huán)境和民眾的安全。 為了確保當地經濟持續(xù)健康發(fā)展，防治礦山開采帶來的環(huán)境地質問題，實現(xiàn)礦山經濟效益、社會效益和環(huán)境效益的全面提高，礦山環(huán)境保護和恢復治理工作的開展已迫在眉睫。

1.礦山基本情況及地質環(huán)境背景

該煤礦區(qū)屬丘陵地貌，地形起伏不平，礦區(qū)最高海拔標高+279.8m，最低海拔標高+120m，一般+150～+200m。區(qū)內植被發(fā)育，林木茂盛，區(qū)內無常年河流，礦區(qū)東北約100m處有一水庫，庫容較小，水量受大氣降水量的影響。礦區(qū)屬亞熱帶潮濕氣候，歷年年平均降雨量1500mm，年平均蒸發(fā)量1460mm，年平均氣溫16-18℃，每年4-6月為雨季。礦區(qū)內出露的地層自老到新有二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M官山段（P2l1）、老山段上中下亞段（P2l21-3）、王潘里段（P2l3）、獅子山段（P2l4）、二疊系上統(tǒng)長興組（P2c）、三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）和第四系（Q）。礦區(qū)構造復雜，褶皺、斷層、裂隙構造均較發(fā)育。礦坑主要充水水源為龍?zhí)督M的構造裂隙水，充水通道主要為小斷層、自然（和人為）裂隙及封孔質量不佳的鉆孔。該煤礦主要開采B4煤層，由該煤層頂底板巖石物理力學性質得知B4煤層直接頂底板粉砂巖為中等堅硬巖石，老頂細砂巖為Ⅳ級相當堅硬巖石。

2.礦山主要地質環(huán)境問題

2.1地面沉陷

根據調查，到目前為止，礦內未發(fā)現(xiàn)地面沉陷現(xiàn)象。但由于該煤礦采用的是地下開采方式，井下開采可能會造成上覆巖層垮落、移動及地表變形、下沉、塌陷等地質災害。目前礦井尚無實際的巖層移動觀測資料，參照類似礦區(qū)資料，采動下山移動角β取60°，上山移動角γ取70°，走向移動角δ取65°。依此估算礦井采煤地表沉降范圍面積約為1.8310km2。 因此在生產中應加強對地面塌陷災害的監(jiān)測和防治，確定崩落范圍。

2.2矸石場穩(wěn)定性

通過實地野外調查可知，礦區(qū)矸石堆與煤場相鄰，目前矸石堆放場地范圍長約200m、寬約80m，高約40m，矸石堆放坡度20-35°。隨著開采的進一步進行，產生的煤矸石量增大，使得矸石堆堆放的高度和坡度也會相應的增大，另外由于矸石堆放時沒有進行壓實處理造成矸石堆比較松散，因此綜合評價矸石堆的穩(wěn)定性較差，如不進行合理的坡度設計，易發(fā)生矸石場失穩(wěn)。即在強降雨及采礦工程擾動情況下有發(fā)生滑坡、崩塌和泥石流的可能。

2.3地形地貌及土地資源的破壞

該礦區(qū)內的土地利用類型主要以林地為主，為集體所有土地。該煤礦建設項目主要由煤矸石堆放場、礦區(qū)廠房及生活管理區(qū)、礦區(qū)道路、采煤井筒等組成。礦區(qū)的開發(fā)建設不可避免地要破壞及占用原地形地貌和植被。造成土地破壞的環(huán)節(jié)主要有：采礦井筒的挖損，煤矸石堆放場、礦部廠房及生活管理區(qū)、礦區(qū)道路的壓占等。該煤礦建設對土地的破壞方式主要為挖損及壓占。該煤礦對土地造成挖損土地重度破壞的面積為59.75m2，壓占土地重度破壞的面積34446m2。

3.礦山地質環(huán)境恢復治理的主要方法

3.1矸石場的治理

該煤礦矸石堆放是主要地質環(huán)境影響因素，規(guī)劃對矸石堆進行規(guī)范管理，即修建擋墻，截水溝、沉淀池等。即在礦山矸石場下部漿砌矸石擋墻；為避免矸石被雨水沖擊產生泥石流，在沖溝上部及兩側修筑截水溝；為避免污染水源，設置沉淀池。礦山服務年限屆滿以后，對矸石進行清運，并采用覆土造林，使土地得到恢復。

由于矸石堆的高度較高，坡度較大，為了保持矸石堆的穩(wěn)定性，在矸石坡面上設置矸石擋墻，設計為垂直式擋墻，墻高5.0m，墻頂寬1.0m，墻面坡比1：0.25；擋墻基礎深1.0～2.0m；墻頂根據坡面地形控制，設計矸石場擋墻總長123m。矸石擋墻為漿砌塊石結構，水泥砂漿抹面。墻身設置泄水孔，孔徑5cm，孔洞外傾10%，水平間距5m，豎向間距2m，共2排。

為防止坡地積水對矸石堆的沖刷及矸石堆淋濾水的漫流對地表水的污染和土地污染破壞，設計在矸石堆四周設計截水溝，將水匯聚、沉淀后，排入礦部排水系統(tǒng)中。根據當地的暴雨強度、徑流系數、匯水面積以及考慮當地地形地貌截水溝采用矩形斷面，過水斷面深0.4m、寬0.4m，側壁及底板厚度0.3m，每延米方量0.54m3。

沉淀池為現(xiàn)澆鋼筋混凝土池，并在池底設置了一層防水層。該沉淀池設計長12m，寬6m，高4m，池底厚0.5m，池壁厚0.3m。沉淀池分別從6m寬的兩頭進水，進水口0.4m*0.4m，暴雨期間，匯流的雨水夾雜碎矸石等顆粒進入沉淀池，若雨水中懸浮物過大可在進水口前加一道細格柵，雨水被收集到沉淀池后，懸浮物經過重力沉降進入污泥斗， 上清液在暴雨過后或者液位到一定高度后，通過水泵排出，污泥留在污泥斗，多次暴雨后積累的污泥，可以通過穿孔排泥管經排泥泵排出，或排入矸石堆場。該沉淀池可容納當地暴雨時間連續(xù)60min 暴雨強度，若暴雨時間過長，排水泵將自動啟動排水上清液。

3.2林地恢復

礦山服務年限屆滿以后，對矸石進行清運，對現(xiàn)在的矸石場位置進行土地平整，然后采用覆土造林，使土地得到恢復。本次林地恢復治理，設計種植當地樹種，如樟樹、竹林、杉樹、油茶樹等。據概略測算，本次矸石場及附近恢復林地面積約14267m2；設計間距按照3m計算，約需植樹1586株；覆營養(yǎng)土厚度按0.5m計算，約需覆營養(yǎng)土7133.5m3，營養(yǎng)土以淺黃色、黃白色、黃褐色含礫砂質土、砂質亞粘土為主，粉粒含量較高，持水性能強。

3.3井口封閉

礦山閉坑后，各井口需要做封閉治理。各個井口需回填夯實，加蓋井口蓋板。各井口蓋板設計成方形，蓋板為預制鋼筋混凝土結構。斜井回填20m 并在回填底部設置鋼筋混凝土擋板， 采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，各立井全部回填。井口用預制混凝土板封閉后，擬在其上覆土進行植草綠化治理。 草坪類型：爬山虎、狗牙根、百喜草。

3.4礦山地質環(huán)境監(jiān)測工程

在礦產資源開采過程中， 對礦山地質環(huán)境變化情況實施動態(tài)監(jiān)測。 監(jiān)測內容包括：礦山建設及采礦活動可能引發(fā)的崩塌、滑坡、含水層破壞、地面沉降、地形地貌景觀破壞，矸石堆穩(wěn)定性，污水排放污染情況等。監(jiān)測方法：對地形地貌景觀進行人工現(xiàn)場調查，現(xiàn)場測量監(jiān)測；對含水層破壞采取地下水位觀測，水質取樣分析監(jiān)測；對采礦引發(fā)的地面沉降觀測采取布置地面沉降觀測站進行長期觀測。

4.結論

該礦區(qū)采礦對地質環(huán)境的影響主要有占用、破壞林地；矸石堆放，污染地表水，采礦破壞原生地形地貌等。礦山地質環(huán)境防治工程主要有矸石場治理、林地恢復、井口封閉、礦山地質環(huán)境監(jiān)測工程等。礦山在開采過程中要加強地質環(huán)境監(jiān)測，及時向有關部門通報崩塌、滑坡、水土流失及風的侵襲監(jiān)測結果，切實搞好地質環(huán)境保護工作。