礦山地質環境恢復治理勘查要點淺析

王海東 初欣雨

(山西冶金巖土工程勘察有限公司，山西太原 030002)

1 概述

隨著我國國民經濟的飛速發展，礦產資源的開采強度不斷加強，然而長期的礦產資源開發后，對礦區原有的地形地貌、地質構造、生態環境等造成較大的影響，使礦區的地質生態環境日趨惡化，主要表現為礦山地質災害、含水層破壞、土地資源破壞、地形地貌景觀破壞等，其中礦山地質災害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等。2016年6月山西省人民政府印發了《山西省采煤沉陷區綜合治理工作方案(2016—2018年)》［1］，開展了 59個采煤沉陷區礦山環境恢復治理項目的試點工作，明確了礦山地質環境恢復治理前進行有效的勘查工作是十分必要的。

2 勘查總體要求

根據采煤沉陷區地質環境恢復治理工程勘查的特殊性，宜采用分階段勘查，可劃分為可行性研究勘查階段、初步設計勘查階段，勘查成果必須滿足初步設計的要求。

可行性研究勘查階段在充分搜集利用和研究治理區已有資料的基礎上，通過對治理區礦山地質環境的外業調繪和勘查，查明礦山地質環境破壞的邊界條件、地形條件、破壞的嚴重程度、巖土體結構、水文地質條件以及地質災害的分布和發育特征等;當已有資料不滿足要求時，可視具體情況進行測繪、遙感解譯、物探等勘探手段，對治理區擬采取的治理方法的可行性和適宜性做出評價，提出恢復治理工程方案的建議，為施工圖設計提供必要的基礎資料。

初步設計勘察階段是結合工程設計方案，對設計的治理工程場地和重點部位進行針對性的地形測繪、施工剖面測量及工程地質測繪、勘探和測試、詳細查明恢復治理工程施工區的礦山地質環境問題，結合勘探目的部署相關的鉆探、槽探、原位測試，采集必要的巖、土、水試樣，布置長期觀測點。采用多種治理措施和手段，為礦山地質環境恢復治理工程設計、施工提供詳細的資料，對治理工程措施、結構形式、埋置深度及工程施工等提出建議。

3 勘查工作要點

礦山采煤沉陷區地質環境恢復治理勘查應遵循資料收集→地面調查→專項勘查的工作程序。

3.1 資料收集

資料收集來源是礦山，已有的資料是礦山地質環境治理勘查設計的基礎，通過分析前人資料，初步掌握礦山的區域地質環境條件，礦山資源開發利用狀況，為部署勘查工作奠定基礎。資料收集主要有以下幾方面內容:

1)礦山自然地理條件資料:主要有地形地貌、氣象水文資料、地理位置及交通、區域社會經濟概況、土地資源等;

2)區域地質環境條件資料:主要有區域地質、礦產地質、水文地質、工程地質、環境地質資料等;

3)礦產資源勘查、開發狀況資料:主要有探礦權和采礦權登記數據及有關資料;

4)礦山地質環境恢復治理資料:包括立項申請、監測、礦山地質環境保護與恢復治理方案等資料;

5)其他資料:如土地開發利用現狀、植被分布、水土保持、土地復墾、環境保護等資料。

3.2 地面調查

利用礦區已有1∶10 000或適宜的大比例尺地形圖作為工作底圖，以地面調查為主，地面調查應采用穿越法與追索法相結合的方法，宜包括以下內容:

1)查明地形地貌特征及其與地層、構造、不良地質作用的關系，劃分地貌單元;

2)將調查區范圍內的地物點(建筑物、高壓輸電線路、塔基等)、水文點(水溝、水坑、水塘、泉水)、微地貌點(裂縫、陡坎、渣堆、塌陷坑等)表現在地形圖上;

3)對采礦場、露天采坑、廢渣石堆、排土場、尾礦庫、塌陷區等典型的地質環境問題，應用數碼相機記錄影像資料，并初步判定其穩定性、危害性、恢復治理的可行性;

4)對調查區內的地質災害點，如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地面沉降等，按照調查表中的內容進行逐項調查，必要時應附素描圖、剖面圖和平面圖;

5)對地質災害點要按照災種填寫相應的調查卡片，調查卡片按照地質災害調查區劃采用的各類調查表，對尾礦庫、廢渣石堆和排土場也要附文字說明;

6)對地質災害點、地貌點、地物點、水文點要用GPS進行定位，精度滿足相關規范要求。

3.3 礦山地質環境專項勘查

礦山采煤沉陷區引發的地質環境問題主要表現為采煤引發的礦山地質災害、含水層破壞、地形地貌景觀破壞、土地資源破壞等。通過收集資料，開展治理區礦山地質環境調查，在查明礦山地質環境問題現狀的基礎上，對礦山地質環境問題進行分區分類，分區預測礦山地質環境影響范圍和危害程度。對分區的礦山地質環境問題進行分類勘查，查明分區內各類地質環境問題的形成機制、分布特征、發育情況等，并根據勘查結果提出針對性的防治建議。

3.3.1 崩塌(危巖體)、滑坡、泥石流

對治理區內穩定性差和威脅縣城、集鎮、重要公共基礎設施以及崩塌災害易發區的所有居民點的崩塌(危巖體)、滑坡、泥石流，應進行專項勘查，專項勘查主要手段有工程地質測繪與調查、勘探、測試、試驗等，具體內容應滿足DZ/T 0261—2014滑坡崩塌泥石流災害調查規范(1∶50 000)的相關要求。

3.3.2 地面塌陷

地面塌陷主要調查采空地面塌陷，采空塌陷的勘查以采空塌陷災害調查與測繪為主。具體工作主要包括以下內容:1)采空塌陷調查采用實地量測為主的調查方法，調查記錄按地面塌陷野外調查表逐一填寫，不得遺漏地面塌陷主要要素，并對調查點進行拍照、錄像或繪制素面圖，如圖1所示。2)調查采空塌陷發生時間、規模、范圍和分布規律;調查礦區的開采起始時間、開采方式、規模、開采礦層、產狀、采深采厚比、回采率、頂板管理辦法、煤柱留設情況。3)調查地表變形特征和地面塌陷分布發育規律。4)根據收集的資料結合礦區水文地質條件、工程地質條件、開采厚度、開采深度和以往礦山開采的經驗數據，按照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》［4］規定的計算公式，確定地表塌陷范圍、深度、穩定時間等。5)采空塌陷區測繪比例尺一般為1∶1 000～1∶2 000。6)調查地面塌陷的危害對象和成災情況，預測其發展趨勢、提出防治對策。

圖1 地面塌陷圖

圖2 地裂縫圖

3.3.3 地裂縫

地裂縫的勘查以地裂縫災害調查與測繪為主，并輔以槽(探)等方法。具體工作主要包括以下內容:

1)地裂縫調查采用實地量測為主的調查方法，調查記錄按地裂縫野外調查表逐一填寫，不得遺漏地面塌陷主要要素，并對調查點進行拍照、錄像或繪制素面圖，如圖2所示。

2)對治理區內采礦形成的地裂縫應查明地裂縫的單體形態特征和群體分布特征及其分布范圍，查明地裂縫的產狀要素和規模(長度、寬度、深度)，根據礦山開采及閉坑情況預測地裂縫的發展規律及趨勢。

3)通過訪問當地居民了解地裂縫的發育過程和歷史，到排查地裂縫對地面建筑的破壞形式、破壞程度及破壞過程，分析地裂縫和塌陷區的關系。

4)調查地裂縫的危害和造成的損失，提出防治措施。

3.3.4 含水層破壞

含水層破壞的勘查主要以資料收集和水文地質調查為主，主要工作內容有:

1)查明含水巖組的類型、水位、與開采礦層的關系、含水層的滲透系數、單位涌水量、補給來源、排泄條件等。

2)查明含水層疏干、地下水位下降、泉水流量減少、地下水降落漏斗的分布范圍、地下水水質變化情況，地下含水層破壞對生產生活用水水源的影響等。

3)預測礦山開采對含水層結構的影響與破壞。

3.3.5 土地資源破壞

土地資源破壞勘查要結合治理區內土地利用現狀調查資料，查明治理區內的土地類型及權屬，查明因采礦引起的土地資源占壓與破壞的面積、分布特征，結合治理方案提出治理措施。調查工作主要有以下幾個方面:

1)調查礦區開采形成的采場與塌陷區的面積、深度及對土地資源的影響程度;2)調查廢石堆場占壓破壞土地面積及對土地資源的影響程度;3)調查礦區因采礦修建的建構筑物及道路等占壓土地資源的情況;4)調查治理區的土壤質量，評價土壤對植物的適宜性。

3.3.6 地形地貌景觀破壞

地形地貌景觀破壞主要體現在露天采坑、廢渣堆場、道路損毀等影響地形地貌景觀。

1)露天采坑勘查以調查為主，應按照采坑的分布劃分采坑單元區，查明每個采坑的分布特征，查明邊坡坡度及采坑揭露的巖性、巖層傾向，評價邊坡的穩定性，并結合治理方案提出治理措施。2)廢渣堆場的勘查以調查為主，查明棄土及廢渣石堆的規模、堆積高度、方量、分布特征(平面和垂向分布)及物質組成，如圖3所示;評價渣堆現狀邊坡的穩定性，分析滑坡、泥石流等地質災害發生的可能性，并結合治理方案提出治理措施。3)道路損毀勘查采用以調查為主，輔以槽(井)探的方法。損毀道路的調查采用RTK進行定位，采用鋼尺對損毀道路的長度、寬度等進行測量記錄，如圖4所示;然后采用槽(井)探的方法對原損毀道路路基和路面厚度及所采用的材料進行調查;然后繪制帶曲線要素和道路里程的路線平面圖，標注損毀道路區段，說明損毀道路結構組成。

圖3 廢棄渣堆剖面示意圖

圖4 損毀道路圖

4 結語

1)通過對以往礦山采煤沉陷區地質環境治理勘查項目的總結和歸納，典型的礦山地質環境問題主要有礦山地質災害、含水層破壞、地形地貌景觀破壞和土地資源破壞四大方面;當前針對礦山地質環境問題的外業勘查手段最常用的有工程地質測繪和調查、物探、槽(井)探、鉆探等，勘查的依據也主要是依據政策法規性文件和借用地質災害、水利、巖土、園林綠化、道路、土地復墾等相關專業的技術標準，充分體現出了礦山地質環境治理工程的多元性和復雜性。2)礦山地質環境治理工程應按照法定的建設程序先勘查、后設計，目前礦山地質環境治理項目勘查采用的是地質災害防治工程勘查資質，參與人員大多是水工環專業，對水利、園林、土地等專業方面的知識存在缺陷，存在專業與技術錯位，導致勘查成果質量參差不齊。3)礦山地質環境問題在學術上屬于環境地質的范疇，其典型問題已經向多專業產生了滲透和衍生，是多專業有機結合產生的一個新興的領域，目前還處于探索階段，沒有形成專門的技術標準，因此礦山地質環境治理勘查的技術研究必須加強，相關技術標準也須實施跟進［7］。