礦山地質環境保護與治理恢復措施研究

呂紅紅

(西山煤電(集團)有限責任公司屯蘭礦，山西 太原 030299)

引 言

當前社會處于資源開發、環境保護以及生態問題解決相矛盾的時期，礦產資源作為我國經濟發展的關鍵動力，在大力開發礦產資源尤其是煤炭資源的同時，導致煤礦所在區域的生態被破壞，環境被污染，嚴重影響當地居民的正常生產和生活。因此，在發展經濟大力開采礦產資源的同時需注重對環境的保護和生態平衡問題的解決[1]。結合當前煤礦開采與環境保護同步走的原則，本文以屯蘭礦為例對其實際開采中的地質環境問題進行分析的基礎上，對應性的提出地質環境治理與恢復的措施。具體闡述如下：

1 工程概況

屯蘭礦設計生產能力由原每年450萬t變更為400萬t。屯蘭煤礦的水平標高為750 m；礦區所屬水系為黃河水系，所在地為大陸性溫帶半天干旱氣候。目前，工作面可供開采的煤層包括有02#、03#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#。，目前開采煤層包括有2#、3#、8#。探測，屯蘭礦正常涌水量為203 m3/h，最大涌水量為223 m3/h；正常排水能力為439.9 m3/h；最大排水能力為461.7 m3/h。本文著重對屯蘭抗的地質環境進行保護并對其現階段的環境問題進行治理并恢復。屯蘭礦所含的地質條件可總結為如下：

1)第一層為白堊系志丹群第二組、第三組巖石層，該巖石層的主要顏色為紫紅色，巖層的主要成分包括有粉砂巖和細砂巖。經探測，第一層巖石層的最大厚度為582 m，最小厚度為148 m，巖層的平均厚度為320 m；

2)第二層為白堊系志丹群第一組巖石層，該巖層中間夾雜砂質泥巖，巖層的最大厚度為436 m，最小厚度為47 m，平均巖層厚度為165 m；且該巖層為傾斜狀，最大傾角為11°，最小傾角為5°。

3)第三層為侏羅系中統巖層，該巖層中包含有可開采的煤層，主要成分包括有砂巖、泥巖和炭質泥巖等；

4)第四層為三疊系延長群巖層，該巖層的完成性較差，主要以層狀結構為主，且其對應的圍巖的穩定性較差[2]。

2 礦山地質環境治理工作的安排

礦山地質環境的保護及生態問題治理工作的核心是對其地質災害進行綜合治理，從根本上解決屯蘭礦當前所存在的地質隱患，減小屯蘭礦實際開采中地質災害，延長礦區的生產年限，保證工作面煤層被全部開采。礦山地質環境的治理包括有對地質災害的防治、矸石堆治理、地形地貌景觀的防治以及對地質環境進行監測。

2.1 地質災害

針對礦山地質環境的治理可從如下幾個方面進行：

1)為避免礦山裸露邊坡再次發生災害，對礦山的裸露邊坡種植樹木、植被的方式進行治理；

2)根據礦區地面塌陷的實際情況對其進行區分后分別采用相應的方式對進行防治。對于工作面開采完成后未達到沉穩狀態的地面塌陷問題，對其中的裂縫進行回填的手段進行防治；對工作面開采完成后已經達到沉穩狀態的地面塌陷問題，采用大規模的機械手段對其進行治理，確保治理完成后可復墾使用；

3)由于礦區開采導致周邊公路塌陷，在對已塌陷公路進行回填、路面鋪設等手段治理外，還需對礦區周邊未出現塌陷的公路進行監測，預防公路的塌陷[3]。

2.2 矸石堆

矸石作為煤礦生產不可避免的產物，一般將其集中堆放于矸石排放場。對于堆放的矸石堆而言，其不僅會污染地下水，而且堆積高度過大時存在滑坡的隱患。因此，煤礦生產所產生的矸石治理基于邊排放邊治理的原則。具體操作為：堆積煤矸石時對煤矸石進行分層碾壓，并在矸石堆四周留設一定寬度的排水溝，避免由于雨水得不到及時排泄導致矸石堆的穩定性被破壞出現崩塌、滑坡的事故[4]。此外，留設排水溝還能在一定程度上解決煤矸石污染地下水的問題。

2.3 地質環境的監測

對于現階段已發生的地質災害問題可采取對應的防治措施進行治理實現對地質環境的恢復工作。但是，在實際生產過程中有很多地質災害問題并未完全顯現出來，因此，需加強對礦區地質災害的監測，并根據監測結果采取相應的預防措施，以防地質災害事故的發生。

3 主要礦山地質環境保護的防治工程

上文主要對屯蘭礦地質環境保護的主要內容進行闡述，并簡要提出對應的治理方案。本節將對礦山主要的地質環境保護工程進行具體分析。

3.1 地質災害的防治

結合對屯蘭礦地質災害類型的調查研究，著重對裸露邊坡和地面塌陷兩種地質災害進行防治。

3.1.1 裸露邊坡的治理

屯蘭礦在工業廣場及其周邊工程的生產導致大量裸露邊坡的產生，因此急需對裸露邊坡進行治理。根據屯蘭礦裸露邊坡的規模大小，擬采用種植植被的方式對其進行治理。具體種植的植被類型包括有青楊(2 000棵)、沙棘(5 000棵)和草子等。

3.1.2 地面塌陷的治理

對于屯蘭礦而言，屬于地面塌陷的地質災害主要分為塌陷區裂縫、塌陷區耕地、塌陷區林地、塌陷區草地、塌陷區村莊以及塌陷公路等。不同類型的地面塌陷問題，具體采取的治理恢復措施如下:

塌陷區裂縫：將裂縫周年的土壤就近堆放；采用黃土或者矸石對裂縫進行回填；為裂縫周邊區域增加排灌措施；

塌陷區耕地：根據當地耕地的塌陷程度采取不同的治理恢復措施。其中，當耕地塌陷的坡度小于7°時，對塌陷區表面的土地進行平整處理即可；當耕地塌陷的坡度大于7°，需對塌陷區耕地修筑梯田，并對恢復后的表面種植樹木。

塌陷區林地：對于已塌陷的林地而言，首先將塌陷區域表面的樹木進行扶正處理；然后，根據塌陷程度選用最佳植被對其進行治理恢復。根據屯蘭礦所屬地區的氣候條件，較為合適的植被為油松、檸條以及沙棘[5]。此外，根據林地的具體塌陷程度分為中度塌陷區和重度塌陷區分別種子不同數量的植被，如表1所示。

表1 塌陷區林地種植植被治理

3.2 矸石堆的防治

對于煤礦生產所排放出的矸石對其分層后進行碾壓堆放，從而提升其穩定性。而且，為避免由于雨水堆積導致矸石堆出現滑坡等事故在其周邊增加排水溝。結合屯蘭礦矸石堆的實際情況，依據《水土保持綜合治理技術規范》設計與其相匹配的排水溝，具體排水溝長度為1.44 km。斷面形狀，如圖1所示。

圖1 矸石堆排水溝斷面結構圖

如圖1所示，矸石對排水溝底部寬度為0.5 m；頂部寬度為0.8 m；深度為0.5 m。為增加排水溝的穩定性，采用M10漿砌石對其底板和側墻進行加固，對應底板和側墻的厚度均為0.4 m；同時，排水溝內側采用水泥砂漿進行處理。

3.3 地質災害的監測

地質災害監測的主要目的是對可能存在的災害進行預測，并提前采取相應的預防措施。地質災害的監測分為簡易監測和專業監測。其中，簡易監測主要采用卷尺、鋼尺等簡單測量工具對規模較小的塌陷區進行定時測量，測量項目包括有塌陷區的面積、深度，裂縫的尺寸以及地下水的位移等；專業監測采用全占儀、激光測距儀以及經緯儀等高端測量設備對大規模的塌陷區進行定時測量，主要對塌陷區的形態、面積以及深度等參數進行測量。

4 結語

煤礦開采會對周邊的區域地質環境造成破壞，從而影響周邊居民的正常生產和生活。因此，為實現煤礦開采和環境保護兼顧發展的原則，需在開采前、開采中以及開采后對地質環境進行保護，確保其恢復至可正常生產、生活的狀態。