礦山地質環境治理恢復的幾點建議

盧曉光 陳麗萍

摘 要：沉積型礦山開采在為地方經濟發展做出貢獻的同時，引發諸如地面塌陷、含水層破壞、地表水流污染等問題，地層巖性組合特殊的礦井還可能引發礦震，礦山地質環境的治理恢復需要根據地質環境破壞情況以及礦井的不同巖石組合特征，采用不同的治理技術方案。

關鍵詞：礦山地質環境;治理恢復;技術方案

1? 礦山地質環境破壞種類

1.1 地形地貌景觀的破壞

沉積型礦山的采礦活動所產生的最直接、最顯著的影響就是對地形、地貌的破壞，而地表變形產生采空塌陷，地表出現地面變形、下沉，地表形態發生較大變化，出現高低不平的洼地和積水坑。由于采礦區多位于耕地下，因此塌陷直接導致大面積耕地的毀減，破壞了重要的耕地資源。

1.2 水環境的破壞

（1）對地表水影響

礦井廢水絕大多數在排放前均已經過處理，外排水對環境影響不大。少數礦山礦坑廢水外排前僅經過數次簡單的物理沉淀，水質較差，可能會對礦區周邊地表水環境產生一定影響，根據水質檢測分析，其污染組分以硫化物、化學需氧量和懸浮物為主。通過對不同礦區礦坑水水質測試資料分析，礦坑水中SO42-、F-、總硬度和溶解性總固體超過《地下水質量標準》（GB/T14848-93）的Ⅲ類標準。

（2）對淺層地下水影響

我省沉積型礦產基本全為隱伏型，尤其是魯西南及魯北地區，基巖之上有較厚松散地層，且分布多層粘土作為隔水層，水力聯系不密切，礦坑排水不會對礦區松散巖類孔隙水資源產生較大影響。但部分礦山的礦坑水外排過程中，在污染地表水體的同時，對周圍淺層地下水會產生不同程度的影響，污染組分以SO42-、總硬度較為明顯。

（3）對深層地下水影響

沉積型礦產的礦區地下水類型為碎屑巖類巖溶裂隙水和碳酸鹽類巖裂隙巖溶水，含水層富水性較弱，以靜儲量為主，在長期開采條件下，形成了以礦井為中心的較大面積疏干漏斗區。

1.3 礦山固體廢料堆存引發重力地質災害、破壞水（土）資源

（1）礦山固體廢料堆存占壓土地資源

生產過程中產生的固體廢棄物，因無法及時處理而大量露天堆放，這些堆場占用大量土地，形成土地大面積浪費。

（2）礦渣、尾礦堆存引發崩塌、滑坡、泥石流

礦渣的堆放容易誘發各種重力地質災害，如渣石流、滑坡、坍塌等。渣石流的發生與礦渣的堆放方式及堆放場地的地形、地貌條件有直接關系。礦渣的堆放過程大多是自頂傾斜使其自然滾落，表面松散、坡度較陡，穩定性和抗侵蝕能力差，易受降雨水流侵蝕，特別是那些沿山坡或溝壑傾泄的固體礦渣，更是存在諸多不穩定因素，在匯水條件有利的地段，遇暴雨時可誘發渣石流和滑坡等地質災害。此外，渣石堆被人為改變其休止角時，也容易發生坍塌事故。

（3）礦渣、尾礦揚塵污染大氣環境

礦渣、尾礦長久堆放于地表而產生的大氣污染，以煤礦最為突出。處于自然干燥狀態下的煤矸石堆，在長期的風化作用下，矸石表面易形成大量細小顆粒，在一定的風速下，這些細小顆粒可通過風的作用進入大氣中，對大氣環境造成一定污染。此外，由于煤矸石中含有殘煤、碳質泥巖和廢木材等可燃物，其中碳、硫構成矸石山自燃的物質基礎，矸石中通常固定碳含量可達10%～30%，發熱量可達6279～12558kJ/kg，而硫是以硫鐵礦硫、有機硫和硫酸鹽硫的形式存在。煤矸石野外露天堆放，日積月累，矸石山內部的熱量逐漸積蓄，當溫度達到可燃物的燃點時（煤的燃點一般為360℃ ），矸石堆中的殘煤便可自燃，并放出大量CO、CO2、SO2、H2S 和氮氧化合物等有害氣體，影響排矸場周圍的大氣環境質量。

2? 礦山地質環境治理恢復技術現狀

沉積型礦產的礦山，地質環境破壞最主要形式是塌陷，目前的治理技術也是主要針對塌陷來開展劃方平整法治理、挖深墊淺法治理、生態治理法治理、泥漿吹填法治理、充填平整法治理。

在治理時間節點上，一般采用塌陷后治理，根據塌陷實際情況，采用成熟技術和治理方式進行治理。塌陷前治理也可采用，但實施難度較大，其基本過程是：根據塌陷深度預測結果，結合開采規劃，在開采前將塌陷范圍內土地進行規劃，深度大的區域規劃為生態養殖區，深度中等及深度小的區域規劃為農業種植區，按照此規劃，在開采前將深度大的區域和深度中等區域的熟土挖出，堆放在深度小的區域，將深度大的區域的生土挖出堆放在深度中等區域，開采完后將堆放的熟土覆蓋在深度中等區域和深度小的區域，繼續種植，生態養殖區的積水可以用來灌溉，以減少對地下水的抽取。

為減輕沉陷幅度，最大限度的回收礦產資源，不少煤炭礦山采用充填開采工藝進行開采，該方法不僅可最大限度回收不可開采的煤炭資源，延長礦山服務年限，還具有充分利用開采產生的廢棄物，有效地控制了地表移動變形，降低土地塌陷程度，減少土地塌陷范圍，保護耕地和建筑物，以及減小沖擊地壓、解決采空區漏風、降低瓦斯含量、消除老空水賦存空間、提高礦井的安全保障程度的優點，其缺點是開采成本較高。

3? 礦山地質環境治理恢復建議

礦山地質環境治理技術雖然比較成熟，但治理后仍然存在大量耕地減少的現實情況，為最大限度的保護耕地，要大力實施充填式開采工藝，這不僅能實現資源的最大化利用，還可以最大限度的減輕塌陷幅度，根據已經實施充填開采的礦井看，充填開采地面沉降幅度變形幅度很小，基本在10%～15%之間，也就是開采厚度5m的煤層，地面沉降在60cm左右，不需做特殊治理，充填開采增加的成本可以通過政府在礦產資源補償費、資源稅、地質環境治理保證金、企業稅等方面給予礦山企業以優惠進行解決。

地下礦產資源采出后，從頂板向上依次形成垮落帶、裂縫帶和彎曲帶。由于地層沉積的分層性和結構與巖性上的差異性，采動覆巖內在應力作用下產生法向彎曲（ 撓曲），相鄰巖層沿層面發生剪切破壞，不同巖性巖層其垂直移動將不協調，發生縱向分離，相鄰兩巖層保持層狀完整性不產生斷裂式破壞，當上位巖層具有厚度大、抗拉強度大特征，下位巖層又有足夠的移動空間高度時，相鄰兩巖層的接觸面間將形成離層空間，出現懸頂想象，如果懸頂范圍大，在一些特殊情況下懸頂垮塌，則可能會引發礦震，導致地面開裂、井下生產區冒頂垮塌事故。所以，對于開采厚度大且采后較長時間地面塌陷幅度小的礦井，要及時進行勘查，對離層空間進行注漿加固，避免出現礦震引發的事故。

作者簡介：

盧曉光（1991-）漢族，山東平度人 ，助理工程師，現在山東省煤田地質局第二勘探隊從事工程地質及環境地質工作。

陳麗萍（1992-）漢族，山東臨沂人 ，助理工程師，現在山東省煤田地質局第二勘探隊從事工程地質及環境地質工作。