煤炭開采與周邊環境的保護研究

宋恩厚

(遼寧省阜新市國土資源局清河門分局，遼寧 阜新 123006)

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煤炭開采與周邊環境的保護研究

宋恩厚

(遼寧省阜新市國土資源局清河門分局，遼寧 阜新 123006)

摘要：指出了煤炭是我國的主要能源，隨著國家經濟的飛速發展，對煤炭資源的開發利用也急劇增加，雖然促進了經濟繁榮、社會進步，但同時也帶來了一系列的環境問題。以阜新翼順煤礦有限公司為例，對煤炭開采帶來的侵占耕地、破壞生態、環境污染等嚴重問題進行了探討，并提出了具體的治理方案。

關鍵詞：礦山開采；地質災害；環境污染；綜合治理

1引言

隨著經濟的發展和科技進步，社會對礦產資源的需求不斷增加，特別是對煤炭資源的需求。這就為煤炭開采企業帶來了機遇，但開采企業不注重礦山附近環境的保護，一味增大礦產資源的開采規模，加快開采速度，使得礦山周圍地質環境惡化，威脅到周邊居民的生命財產安全，不利于長期可持續發展。因此，怎樣做到煤炭開采與周邊生態環境的保護相協調是一個急需解決的問題。本文探討了阜新翼順煤礦周邊生態環境保護與治理的現狀，以及今后在煤炭開采的同時，如何做到保護周邊環境的問題。

2礦山地理位置及開采歷史

我國現在原煤產量的結構是，國有重點礦占44%，地方和鄉鎮煤礦占56%，改變了過去以國有重點礦為主的格局。我國的煤礦比較分散，約2/3國土上有煤礦。

阜新翼順煤礦有限公司位于阜新煤田西南部，距阜新市區約35 km，距國鐵新義線的清河門站約4 km ，距阜錦公路3 km ，交通十分便利。阜新礦業集團烏龍煤礦因資源枯竭，生產成本提高而扭虧無望，按照國家有關政策申報并批準破產，剩余儲量移交地方開采，由阜新翼順煤礦有限公司利用原烏龍礦生產系統開采剩余儲量。

阜新翼順煤礦有限公司(原烏龍礦)由沈陽煤礦設計院設計，施工兩對小斜井，即南井和北井，于1958年7月建井，1959年8月移交生產，設計能力21萬t/年。在翼順煤礦公司周圍有6家煤礦，分別是阜新金隆煤礦、阜新市清河門區第二煤礦、阜新市清河門區四井、阜新市清河門區浦草泡煤礦、阜新市清河門區煤炭供銷公司聯辦煤礦、阜新市清河門區烏龍壩鎮朱家屯村聯辦煤礦。

3煤炭開采對周邊生態環境的危害及影響

3.1井巷坍塌、地面沉陷、裂縫

根據翼順煤礦斷層發育情況，巖石力學性質較差，斷層裂隙較發育地段，加之巷道支護強度不足，會出現坍塌冒頂地質災害，造成人員傷亡，設備、財產損失。采空區地表破壞形式主要是地面沉陷、地裂縫地質災害。一般情況下地面沉陷發生在采空區的中心部位，而地裂縫隙在沉陷區的邊緣地帶，影響了山體、邊坡的穩定，導致地面開裂、崩塌和滑坡等地質災害。據統計全國因采礦引起的塌陷180余處，塌陷面積1 150 km2。全國發生采礦塌陷災害的城市近40個，造成嚴重破壞的25個，每年因采礦地面塌陷造成的損失達4億元以上。

3.2礦井突水

翼順煤礦開采區的地下水主要靠地表水補給。根據礦井涌水量的觀測資料，礦井水主要充水因素為沖積層水，基巖孔、裂隙水。各含水層與構造裂隙帶間有直接或間接的水力聯系，形成導水裂隙帶。評估區斷層裂隙發育，以張扭性為主，灰綠巖中的構造裂隙帶，也可構成地下水儲存場所和地下水通道，是地下水富集部位。此外老窿積水可能與斷層、巖墻裂隙局部連通，導入井下使礦井涌水量增大，出現突水現象。

3.3采礦對水體的污染

3.4對土地資源的損害

老井、新井、風井井口等地表植被與表層土壤被一起挖掉，形成永久性破壞，土地損毀嚴重。工業場地辦公區、生產區、洗煤廠、木材場等，這些場地主要包括生產區廣場和建筑物，建筑物包括辦公室、浴池、廚房、車棚、絞車房、機電房、軌道、車間廠房等，破壞方式主要是壓占。原土地土壤的物理性質和結構遭到破壞，影響土地耕作和植被生長，改變地貌并引發景觀生態的變化，土地破壞程度較嚴重。

3.5對空氣的污染

在煤礦區，煤與煤矸石在運輸或破碎過程中引起的粉塵以及燃燒產生的煙塵，是礦區大氣的重要污染源。粉塵是懸浮于空氣中的固體微粒，粒徑約在1～10μm的范圍內。粉末狀物質受空氣作用飛揚、彌散于空氣中。再有煤炭開采形成的廢氣，主要指礦井瓦斯和地面矸石山自燃釋放的氣體大量排放，危害大氣環境，造成礦區大氣污染。據不完全統計，我國每年排放煤矸石115～210億t，在已堆積的1 500多座矸石山中，有近300座發生過自燃或正在發生自燃，所產生的煙塵多為固體小顆粒，吸入人體會危害身體健康。

4礦山地質環境保護與恢復治理原則

(1)礦業開發應貫徹礦產資源開發與環境保護并重，恢復治理與環境保護并舉，堅持預防為主，防治結合的原則。

(2)堅持“邊開發、邊保護、邊修復”，構建綠色礦山的原則。

(3)依靠科技進步，嚴格控制礦產資源開發對礦山土質環境的擾動和破壞，堅持在保護中開發，在開發中保護，保護與開發同步進行，最大限度減少或避免礦業開發對環境的破壞和影響。

(4)防治措施應根據環境問題的危險性和危害程度，結合礦山生產實際情況，因地制宜，統籌規劃，分期實施，以最小的投入獲取最大經濟、環境效益的原則。

5礦山地質環境保護與恢復治理

5.1地質災害防治

5.1.1井巷坍塌、地面沉陷、地裂縫等地質災害

(1)治理方法。嚴格按照國家有關規范和設計要求進行施工。應在井巷施工和開采過程中加強井巷特別是頂板的監測，對裂隙發育帶、斷裂帶定時觀察，發現異常及時采取支護措施。掘進回風、運輸巷道時不要破壞復合頂板。

井巷可采用錨噴噴漿支護，圍巖破碎巷道加U形鋼棚作輔助支護。提高單體支柱的初撐力和剛度，有條件可采用單體液壓支架，提高支架的穩定性。

建立地表警戒線，進行地面變形監測，對采空區進行處理，塌陷坑和地裂縫進行回填、壓實、覆土。

(2)技術要求。在地表移動范圍周邊設置警示標志，每100 m設置一處警示牌，禁止非礦山作業人員隨意進入。建立地表變形監測系統；重點對垂直移動、水平位移進行監測，計算最大傾斜和水平變形，判斷地表變形的形態和范圍。對采空區進行處理：根據礦產資源開發利用方案，采空區采用自然冒落式管理頂板。對塌陷區內和采礦邊界拉張帶影響范圍內的主要建筑物應進行避讓或搬遷。

5.1.2礦井突水地質災害

(1)堅持在井下施工中做到“有疑必探、先探后掘”的原則，工作面開采或巷道掘進時，應采取適當措施，提前打鉆探水、泄水，防止地下水、采空區水、斷層充水、巖墻裂隙帶充水突然涌出災害的發生。完善探放水措施。

(2)封閉廢棄巷道，開采前探明老窿水，在井巷掘鑿接近含水斷層時必須實行超前探水。開采遇斷層時斷層兩側必須留設20 m防水礦柱。

(3)加強防排水工作，做好各坑口地表防洪工作，各井口地表附近要挖好防洪溝，避免雨季地表洪水涌入坑內，按照安全規程中有關防排水的規定做好事有關工作，防止事故發生，完善排水設施。

5.2對水污染防治

煤礦排出的礦井水經過簡單的沉淀處理后即可用于灌溉和綠化，充分利用礦井水資源，緩解礦區嚴重缺水的局面。探索對礦井水進行深層次處理的新技術新工藝，使之達到生產和生活用水的標準。采用先進的洗選工藝，減少煤炭洗選時的用水量，降低洗選藥劑對水體的污染程度，循環使用洗選用水，減少煤泥水的排放量與污染程度。

5.3土地資源的恢復治理

5.3.1治理方法

對礦山開采壓占、挖損和地面沉陷、地裂縫破壞的土地，按照《土地復墾技術標準》、《礦山及其它工程破損植被恢復技術》進行恢復治理。閉礦后，回填封堵井口，平整。拆除工業場地廢棄的建筑物，工業場地內(排矸場、儲煤場和洗煤廠)剩余煤和矸石全部清運后，清理地表，平整工業場地，覆土，恢復成林地，栽植樹木，林間種草。對已種植的植物進行管護。

5.3.2技術要求

(1)回填工程。利用礦山生產的矸石及拆除的建筑物廢料回填井口，回填時要盡量考慮廢石的粒徑大小級配均勻合理，要充分增加回填的密實度，分層回填，分層壓實。

(2)土地深翻平整工程。場地清理土工程結束后，應將地表進行深翻平整后方能進行土壤培肥及林草栽植，本方案土地深翻平整設計采用人工操作自行式平地機進行深翻平整，工業場地內采用深耕深松技術措施，翻土層厚度為0.3 m。

(3)覆土工程。覆土工程設計采用裝載機挖裝自卸汽車運土，按照林地標準，在治理場地內，以種植穴覆土為主，輔以穴間覆土的方式。株行距2 m×2 m，種植穴規格為0.8 m×0.8 m×0.8 m，穴內全部覆土，穴間覆土厚度0.2 m，覆土土源為工業場地內部土地深翻平整的土壤，滿足覆土工程的條件。

(4)生物化學工程。為了優化土壤機構，提高土壤自身的保水保肥能力，取得較好恢復治理效果，達到林木的生長要求，需對場地所覆表土進行土壤改良，即在表土平整的同時，直接混入農家肥，土壤施肥標準為4 500 kg/hm2。

(5)種植工程。閉礦后，井口、工業場地、臨時儲煤場和臨時排矸場恢復成林地，喬木選擇刺槐，株行距為2 m×2 m，坑栽規格為0.8 m×0.8 m×0.8 m，種植密謀為刺槐2 500株/hm2。

林間播撒草種，草種選擇紫花苜蓿，撒播紫花苜蓿草籽30 kg/hm2。播撒時，要注意條帶均勻，可用細齒耙往返拉松表土，使草籽被土覆蓋。

5.4氣體污染治理方案

加大瓦斯的抽放和集中處理能力，提高瓦斯利用率，或者研究將瓦斯固化吸收工藝，減少排放量；將矸石轉化為其他新型產品，使矸石的利用率提高，減少堆放和排出量。

6結語

煤炭開采的環境問題，不僅要考慮礦區的環境污染防范與治理，還要考慮對周邊環境的影響，這是一項復雜的系統工程。需要礦區人民和各級公司共同努力，將煤炭開發過程中對環境的破壞程度降到最低。

參考文獻：

[1]雷少剛，卞正富.西部干旱區煤炭開采環境影響研究[J].生態學報，2014(11).

[2]黎煒，陳龍乾，趙建林.我國煤炭開采對生態環境的破壞及對策[J].煤，2011(5).

[3]王燕.煤炭開采對生態環境的影響及治理對策[J].煤炭科學技術，2009(12).

文章編號：1674-9944(2016)02-0120-03

中圖分類號：X50

文獻標識碼：A

作者簡介：宋恩厚(1972—)，男，遼寧阜新人，主要從事礦山開采與地質環境保護方面的研究工作。

收稿日期：2015-12-24