礦山開采對周圍地質環境影響分析

高長紅

(陜西省土地工程建設集團有限責任公司銅川分公司，陜西 西安 710075)

1 概述

礦山開采對周圍地質環境造成了影響，黨的十八大以來對生態文明建設有了極大的關注。近年來，府谷縣自然資源和規劃局緊緊圍繞省市自然資源部門和縣委、縣政府工作決策部署，深入踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態文明理念，按照全縣“東治川、南治山、西治礦”戰略定位全面開展國土綠化行動，大力實施生態保護修復，助力推動黃河流域生態保護和高質量發展示范縣建設。

府谷縣東峰煤礦有限公司位于府谷縣城西北約42 km處，行政區劃隸屬陜西省府谷縣新民鎮管轄。地理坐標為：東經110°38′48″～110°42′56″，北緯 39°04′51″～39°06′29″。東峰煤礦礦區可開采煤層有 3 層，為3—3，4—4，5—2煤，現煤礦生產規模為90萬t/a。設計資源儲量40.67 Mt，設計可采資源儲量32.51 Mt，礦井總服務剩余年限為20.7 a。目前開采范圍與層位主要位于井田北部的5—2煤和中部的4—4煤，目前總服務剩余年限約為 18.5 a。

我國采用“基金”繳存方式治理礦山環境問題時間不長，具體實施操作辦法、評價以及設計中參考性的規范和規定少之又少。僅孫曉玲、韋寶璽、李成、楊凌雁等[1-4]對礦山治理恢復的現狀以及在規范化、融資環境、基金等方面進行了討論和分析，提出了一些分析和考慮。武強、劉宏磊等[5-6]對礦山恢復治理模式進行了討論。總之，我國在礦山恢復治理方面目前尚處在探索階段，如何將礦山恢復治理真正落實到位是我們要重點關注的方面。

礦山開采過程面臨很多地質環境遭受破壞的問題[7]，如何對地質環境破壞進行精準預測和有效治理，是我們當下面臨的亟需解決的問題。府谷縣是我國產煤大縣，其中東峰煤礦又是眾多煤礦中在地質環境遭受破壞方面有著一定代表性的煤礦。

2 區內自然環境

2.1 交通位置

神(木)—朔(州)鐵路、府(谷)—店(塔)一級公路從礦區南部東西向通過，礦區距神朔鐵路新城川集裝站約2 km，交通便利，礦區內修建有煤礦連接府(谷)—店(塔)一級公路的進場道路，該道路長約1.1 km，路面寬7.0 m，路基寬9.0 m，路面水泥混凝土厚度為25 cm；還有自工業場地西側井口一帶，向西北方向沿坡而上至排矸場地的排矸道，道路全長約700 m，為廠礦三級道路，路面結構采用水泥混凝土路面，路基寬5.0 m，路面寬4.0 m；另有自工業場地東南角沿一自然小沖溝緩坡而上，最終至新建炸藥庫場地平臺處的炸藥庫道路，三級道路，長390 m，路基寬4.5 m，路面寬3.5 m，路面結構采用22 cm厚混凝土。

2.2 氣象水文

礦區屬典型的中溫帶干旱、半干旱大陸性季風氣候。氣候特點為：春暖干燥，氣溫回升快，降水較少，多大風及風沙天氣，易起沙塵；夏季炎熱多雨，日溫差大，7，8兩個月多雷陣雨及陣性大風天氣；秋季涼爽濕潤，氣溫下降快，10月份后降水速減；冬季寒冷干燥，雨雪稀少，且封凍期較長，季節性凍土最大凍深146 cm，冬季至春末夏初多風，平均風速為2.5 m/s，最大風速18.7 m/s，風向多為南西；多年平均蒸發量2 450.8 mm。據府谷縣氣象局提供資料，從1959年至2020年府谷降水量見圖1,圖2。

2.3 地形地貌

東峰煤礦位于陜北黃土高原北端，毛烏素沙漠東南緣，地表大部被第四系黃土所覆蓋，基巖在溝谷中多有出露，地形總體為西北部高東南部低，最高點位于東峰煤礦井田西北部，高程 1 342 m；最低點位于東南部邊界一帶的龍王廟溝谷河道，高程約1 090 m，相對高差約252 m。自新近世以來，由于受振蕩性上升為主的新構造運動影響，經受多次剝蝕、侵蝕切割和堆積作用，形成了不同的地貌景觀，按其成因和形態，礦區地貌單元主要分為黃土梁峁溝壑及河谷地貌兩類。

2.4 植被

3 區內地質環境

3.1 地層巖性

礦區地表大部分被第四系松散堆積物覆蓋，但較大支溝中斷續出露侏羅系、新近系地層，井田內地層由老至新依次為三疊系、侏羅系、新近系和第四系。

3.2 地質構造

東峰煤礦地質構造簡單，為北西走向，傾向南西西，平均傾角不大于1°的單斜構造，無大的斷裂及褶皺發育，無巖漿活動痕跡。延安組為向西南微傾的簡單疊置地層，層內發育寬緩的波狀起伏及鼻狀隆起，節理等構造。

府谷地處長期相對穩定的地臺區，構造變動微弱，地震出現頻率小而且強度低。僅公元1448年在榆林發生過4.7級地震；1621年5月在府谷孤山一帶發生過6.7級地震，此后再未發生過4級以上地震。

3.3 水文地質

4 礦山地質環境現狀與分析

已損毀土地主要為工業廣場、場外道路、炸藥庫、排矸場道路、炸藥庫道路占用損毀、排矸場壓占損毀及采空沉陷損毀土地。依據對采空區現場的踏勘調查，并參考“兩案”，已損毀土地利用現狀和損毀程度見圖3。

首先，債權轉讓的法律缺位。根據相關法律規定，關于從屬債權，應隨主債權轉移至信托。但此規定未明確規定對于注冊權是否需要變更或轉讓等級，給實際操作帶來了許多困難。

4.1 滑坡

區內發育的滑坡共6處，其中H1,H2,H3,H4發育規模較小，沒有潛在威脅對象。H5高陡土質邊坡，滑坡寬約20 m，長約6 m，坡體厚約3 m，體積400 m3。其滑動面傾向約210°，傾角約 40°，滑坡現狀處于基本穩定狀態，滑坡規模較小，其下道路為煤礦通往煤泥廠道路，隨著滑坡的進一步滑動，對其下道路造成直接威脅。

H6高陡土質邊坡，滑坡寬約30 m，長約20 m，坡體厚約5 m，體積3 000 m3。其滑動面傾向約90°，傾角約40°，該滑坡現狀處于基本穩定狀態，滑坡規模較小，其下場地有廠房設備，隨著滑坡的進一步滑動，對其上道路及副井口設施造成直接威脅。

4.2 地面塌陷

區內大部都處在東峰煤礦3—3煤層采空范圍線內，其中烽火臺區域位于52盤區(重復采動)。3—3煤層主要由原陽塔煤礦、商業聯營煤礦、溫莊則煤礦開采，原生產礦井對采空區未采取支護措施，故在上覆地層自重下，各采空區均斷續形成地面塌陷，但塌陷沉降幅度一般小于20 cm，故地表塌陷形狀不甚顯著，基本保留了原有地面形態。與塌陷伴生的裂縫在溝谷邊緣已被風沙掩埋，塌陷跡象不明顯，但在梁頂平臺處裂縫發育，局部可見塌陷錯位現象。平臺草地上裂縫呈斷續狀，主裂縫沿15°，330°方向展布，走向大致平行。地表裂縫多成組出現，一般每組發育裂縫為3條，每組間隔大致200 m左右。縫寬一般約2 cm～30 cm，現延伸長度100 m～200 m(局部已被風沙掩埋)，裂縫間隔2 m～10 m，最大可視深度3 m左右；次裂縫整體中等發育，縫寬2 cm～10 cm，間隔3 m左右，延伸長度5 m～10 m，最大可視深度0.5 m(如圖4，圖5所示)。

4.3 含水層破壞

東峰煤礦批準開采3—3，4—4，5—2號煤層，煤層平均厚度分別為4.44 m，0.86 m，1.81 m，3—3煤為首采煤層。含水層主要對上覆孔隙裂隙水、上覆第四系黃土孔隙裂隙水、地表水及第四系松散砂卵石含水層、地下水位、地下水質等破壞。

開采3—3層煤后，導水裂隙帶高度范圍尚未到達第四系松散黃土孔隙裂隙含水層底部，且該含水層底部有隔水層(紅黏土)。采煤對黃土孔隙裂隙含水層影響破壞較輕，村民利用此水源(井或泉水)影響不大。

導水裂隙帶高度范圍到達第四系松散砂卵石含水層地段如龍王廟溝以下地段，將疏干地表水和地下水。5—2號煤層以上含水層全部遭到破壞，第四系松散砂卵石含水層是礦區村民主要生活生產用水，對居民影響較大，對地表水及第四系松散砂卵石含水層地下水影響程度嚴重。

井田開采過程中的直接充水含水層為侏羅系中統延安組第一段至第三段砂巖裂隙含水層。開采過程中，在煤巖巷道中，地下水合并泄漏且必然產生混合，使原有的水質發生變化。從井下排出的礦井水主要增加了水體懸浮物和 COD 的含量，對地下水質影響較嚴重。

4.4 地形地貌景觀破壞

項目區內工業廣場用地面積8.80 hm2。工業場地地處井田南部，位于溫莊則村自然溝中，自然地形兩側高中部低，場地相對高差近50 m，東西寬約為120 m，南北長約600 m。工業廣場建設對溫莊則溝兩側開挖形成高邊坡，對溝底進行回填整平，原溝谷地形地貌景觀遭到破壞，影響較嚴重。矸石場建設，使原來V型谷改變成U型谷，矸石場建設對原地貌影響較嚴重。但位于項目區北部煤礦整合前開采的3—3煤(房柱式開采)形成的采空區，裂縫、塌陷較嚴重；2015年至今，整合后開采4—4，5—2煤，長臂綜采，重復采動后地面塌陷、裂縫也較嚴重，位于項目區北部烽火臺區域地形地貌景觀遭到破壞，尤其是龍王廟村4號烽火臺(前龍王廟城墩遺址)區域，影響也較嚴重。其他建設對地形地貌改造影響較小，影響較輕。

4.5 水土污染

工業場地上建有礦井水處理站一座，處理能力為600 m3/d。礦井水處理站采用絮凝沉淀、氣浮、過濾消毒處理工藝處理達標后部分回用，不外排。經現場調查，礦井水處理站正常運轉。煤礦設有生活污水處理站一座，采用二級生化處理工藝，處理能力為600 m3/d。生活污水處理達標后全部回用于綠化及灑水。因此，現狀評估區內水資源污染較輕。

根據現場調查，井下掘進矸石主要用于鋪路、回填場地；生活垃圾設立垃圾桶收集，統一掩埋處理。目前，礦井生產所排部分廢棄物經處理和處置后堆放在評估區中部位置回填場地，對項目區土地資源有一定污染，但總體來說現狀土地資源污染較輕。

5 治理措施與建議

5.1 滑坡

對H1，H2，H3，H4持續進行監測。對H5使用漿砌石擋墻進行治理，根據地形布設好伸縮縫。H6因其處在高陡邊坡之上，治理造價過高，除加強監測外，需進行坡面植被復綠工作。

5.2 地面塌陷

采用采空塌陷區塌陷裂縫填充、設置警示牌和人工巡視等措施進行治理，施工工序主要有土壤剝覆→裂縫填充→表土處置→表土回覆和平整(見圖6，圖7)。

裂縫填充主要施工工藝：

1)首先裂縫區在充填前進行表土剝離，具體為沿地表裂縫和需要進行平整的地表傾斜部位剝離表土耕植土層，剝離寬度根據土地損毀程度確定；2)再利用裂縫兩側及附近黃土對沉陷裂縫進行填充；3)剝離的表土就近堆放在裂縫剝離表土范圍兩側；4)在充填部位覆蓋耕層土壤，并進行人工平土；5)對于近期開采的煤采空工作面，考慮其未達到穩定狀態，在明顯位置布設警示牌進行示警，并對采空區進行人工巡視，每月兩次，發現裂縫及時填充。

塌陷區裂縫首次充填后，下雨天后裂縫會重新出現，需要多次充填治理才能完成。

5.3 含水層

煤層開采對煤層以上地下水含水層破壞和影響是嚴重的，不可逆的。但隨著煤層開采，塌陷形成、沉穩，將形成新的含水層系統——地下水庫體系。

根據礦山的生產活動可能對地下水環境的影響程度，結合防治目標、措施、監測點布設原則，了解補徑排條件，含水層破壞防止主要以監測為主，主要對地表水、地下水進行監測，定期定點采樣，地下水采用鉆孔進行監測。

5.4 地形地貌景觀提升

項目區水土流失現象嚴重，生態環境脆弱，坡體沖溝發育較多。為了避免周圍坡體出現植被稀疏，坡體沖刷，表土裸露的情況。景觀提升工程主要以坡面復綠為主，結合當地氣候、氣象水文等條件，種植國槐、紫花苜蓿、油松等植被。

5.5 水土污染

排矸場應分層回填，分層覆土，不得裸露在外。生活垃圾與廢機油等廢棄物應集中處理。在沒有必要的情況下，不得隨意新建住宅、辦公以及工廠等構筑物，以免造成新的污染。

6 結語

礦產資源開發，往往伴隨著對周圍環境的破壞與干擾現象發生，常見有滑坡、地面塌陷、含水層破壞、地形地貌景觀破壞、水土污染等情況。根據各級政府對礦山地質環境治理恢復與土地復墾基金實施辦法的要求。在使用基金過程中，不能避重就輕，嚴格執行“兩案”中修復規劃要求，除非有特殊變化。