淺談某露天煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境問題及防治措施

馬妍 陳媛潔 武少菁

摘要：礦山開采對礦山地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生了較嚴重的破壞。該煤礦始終堅持“邊生產(chǎn)，邊治理”的環(huán)境保護政策，本文對露天煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境問題及防治措施進行分析，總結(jié)了治理及預防措施，希望對該地區(qū)及其他礦山環(huán)境治理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦；環(huán)境治理；防治措施

1.工程概況

研究區(qū)位于烏海市海南區(qū)東側(cè)約6km處，京藏高速公路（G6）從海南區(qū)通過，研究區(qū)南距109國道約9km，通過G109至棋盤井鎮(zhèn)約11km。研究區(qū)有運煤公路通過，交通條件便利，行政區(qū)劃隸屬烏海市海南區(qū)。煤礦劃定研究區(qū)范圍面積為1.7550km2，開采標高1299m～1110m；研究區(qū)東西最長2.3km，南北最寬1.1km。采用單斗—卡車間斷式開采工藝。拉溝位置接續(xù)現(xiàn)狀工作面，采用倒“L”形拉溝近西東、南北向布置工作線，向北、向東推進，工作線平均長度為700m，年推進強度104m。采用工作幫移動坑線—端幫運輸平盤—內(nèi)排土場開拓方式。平均剝采比為20.1m3/t。

根據(jù)2019年8月編制的《礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案》，截止到2019年1月31日，礦山保有資源儲量903萬噸，設(shè)計可采儲量459.3萬噸，可采原煤量486.2萬噸，邊幫回收原煤量174.61萬噸，可采原煤總量660.8萬噸，考慮儲量備用系數(shù)1.1，礦山服務年限為6.7年。

采掘場在研究區(qū)中部；煤礦已實現(xiàn)內(nèi)排，內(nèi)排土場位于采掘場西部，設(shè)計最大標高1365m；研究區(qū)工業(yè)場地設(shè)在采掘場的東部，按功能分為行政辦公區(qū)和生活區(qū)，包括綜合辦公室、工段休息室、食堂、浴室等，后期工業(yè)場地搬遷至內(nèi)排土場最上部平臺，場地較為平整寬闊，符合建設(shè)工業(yè)場地要求。

露天開采形成的生產(chǎn)場地包括外排土場、臨時排土場、現(xiàn)狀內(nèi)排土場和采坑，其中外排土場如前所述在本礦完成治理后又被鄰礦長富煤礦外排壓占，已達成協(xié)議后續(xù)由該礦負責治理，本方案不再細述，其余3個場地現(xiàn)狀面積分別為0.4063km2、0.3498km2和0.4250km2；研究區(qū)工業(yè)場地包括生活區(qū)和辦公區(qū)，面積共0.0172km2，表土場、儲煤場面積各為0.0494km2、0.0324km2。

2.研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

2.1地質(zhì)特征

研究區(qū)賦存的地層有奧陶系下統(tǒng)馬家溝組、石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、二疊系上統(tǒng)石盒子組、第四系。研究區(qū)屬于黑龍龜斷層以西，西來峰斷層以東，桌子山背斜南部傾沒端的西翼，總體為一向南西傾斜的單斜構(gòu)造，沿走向及傾向均發(fā)育有寬緩的波狀起伏。傾角6°～10°。斷裂構(gòu)造：研究區(qū)內(nèi)及周邊發(fā)育兩條北東向正斷層。

2.2水文地質(zhì)特征

研究區(qū)主要充水含水層為石炭系—二疊系基巖裂隙含水層。當?shù)厍治g基準面標高1258.6m，最上部可采煤層賦存標高1271m～1184m，可采煤層位于當?shù)厍治g基準面以下，研究區(qū)附近無地表水體。礦床主要充水含水層涌水量0.000442L/s·m，富水性弱；區(qū)內(nèi)斷裂破碎帶涌水量小，富水性弱。地下水主要補給來源為區(qū)外側(cè)向逕流補給，逕流緩慢，補給條件差。第四系覆蓋較少，部分地段無第四系覆蓋；水文地質(zhì)邊界簡單。綜上所述，按照《煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評價標準》（MT/1091-2008），將研究區(qū)水文地質(zhì)勘探類型劃分為第二類第一型，即以裂隙充水為主的水文地質(zhì)條件簡單的礦床。

2.3工程地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)巖石以碎屑沉積巖為主，層狀結(jié)構(gòu)，巖體各向異性。煤層頂?shù)装鍘r石以軟弱巖類為主，穩(wěn)固性較差。區(qū)內(nèi)地形地貌簡單，地層巖性較復雜，地質(zhì)構(gòu)造（斷層）發(fā)育，上部巖石風化強烈—中等，底部巖溶發(fā)育。巖石與巖體的完整性與穩(wěn)定性總體較好，但局部軟弱夾層會影響巖體穩(wěn)定，開采過程中易發(fā)生礦坑邊坡坍塌等礦山工程地質(zhì)問題。因此，按照《煤礦床水文地質(zhì)工程、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評價標準》（MT/1091-2008），劃分研究區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為第三類第二型，即層狀巖類、工程地質(zhì)條件中等類型。

3.研究區(qū)主要環(huán)境問題

3.1研究區(qū)含水層破壞現(xiàn)狀分析

研究區(qū)范圍內(nèi)整合之前已形成采空區(qū)面積1.2324km2，采空高度約2.17m～6.23m。整合后采用露天開采，已形成露天采場0.7523km2，最大開挖深度175m，最低開采標高1130m。該礦煤層賦存于研究區(qū)二疊—石炭系地層中，根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)條件及現(xiàn)場調(diào)查分析，煤礦地下及露天開采破壞了研究區(qū)開采空間內(nèi)基巖裂隙水含水層結(jié)構(gòu)。由于基巖裂隙層含水微弱，富水性差，原煤礦巷道開鑿范圍小，井工開采過程中井下涌水量小，且采空區(qū)形成的時間較長，采空區(qū)域內(nèi)的地下水流場已趨于新的動態(tài)平衡狀態(tài)，故認為地下采空區(qū)對含水層影響較輕；而露天采場區(qū)域則不同，其開采深度范圍內(nèi)的巖土煤層的開挖剝離，已直接導致開采范圍內(nèi)二疊—石炭系基巖裂隙含水巖組在1130m標高以上的含水層全被挖除，含水層組結(jié)構(gòu)遭到徹底破壞，現(xiàn)狀評估露天采場范圍對含水層結(jié)構(gòu)影響破壞程度嚴重。

3.2研究區(qū)地形地貌景觀破壞現(xiàn)狀分析

礦業(yè)活動已影響了原有地形地貌景觀，現(xiàn)狀對地形地貌景觀產(chǎn)生影響的主要為露天采坑、內(nèi)排土場、臨時排土場、表土存放場、儲煤場和工業(yè)場地。各單元現(xiàn)狀對地形地貌景觀影響論述如下：

（1）露天采坑：根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該煤礦由研究區(qū)西邊界拉溝向東采挖推進，目前采場西部已進行內(nèi)排回填。現(xiàn)狀采坑地表面積0.4250km2，最大深度為120m，臺階高度10m，邊坡角70°～90°。采坑的形成將原始起伏的山丘變成了大型的凹陷坑，改變了原始地形地貌景觀格局，造成與原有自然景觀不協(xié)調(diào)，對地形地貌景觀影響嚴重。

（2）內(nèi)排土場：根據(jù)調(diào)查了解，該煤礦于2016年開始逐步進行內(nèi)排回填，由西向東推進，2017年實現(xiàn)完全內(nèi)排。現(xiàn)狀內(nèi)排土場占地面積0.3273km2，最大排棄標高1300m、最低1200m，臺階高度10m～20m，邊坡角30°～40°。堆積最大高度約130m，形成了規(guī)模較大的人工堆積地，較大的改變了原始地形地貌景觀格局，造成與原有自然景觀不協(xié)調(diào)，影響程度嚴重。

（3）臨時排土場：由于礦山未獲得外排土場外圍的擴大征地手續(xù)，外排土場驗收通過后移交長富煤礦進行排棄，故又在研究區(qū)北部設(shè)置一臨時外排土場，2017年實現(xiàn)完全內(nèi)排后臨時外排終止排棄，場地占地面積0.4063km2，排棄高度30m～75m，分為1～2個臺階，臺階高度35m～60m，邊坡坡角約30°～40°。場地范圍形成規(guī)模較大的人工堆積地貌，改變了原始地形地貌景觀格局，造成與原有自然景觀不協(xié)調(diào)，影響程度嚴重。

（4）表土存放場：研究區(qū)現(xiàn)有3處表土存放場，占地總面積約0.0494km2，現(xiàn)狀堆高2m～10m，一坡到底，坡面角約40°。場地范圍形成明顯的人工堆積地貌，改變了原始地形地貌景觀格局，造成與原有自然景觀不協(xié)調(diào)，現(xiàn)狀場地范圍對地形地貌景觀影響程度較嚴重。

（5）儲煤場：場地占地面積0.0324km2，場內(nèi)地形平坦，建有全封閉儲煤棚，地面人工建筑和產(chǎn)品煤的堆放對地形地貌景觀造成影響，影響程度較輕。

3.3研究區(qū)水土環(huán)境污染現(xiàn)狀分析

（1）固體廢棄物對地下水水質(zhì)的影響

根據(jù)《開發(fā)利用方案》及現(xiàn)場調(diào)查了解，礦山生產(chǎn)的原煤全部調(diào)入總公司洗煤廠，研究區(qū)無矸石廢棄物產(chǎn)生。研究區(qū)生活辦公區(qū)已拆除燃煤鍋爐，全部采用安全小型電熱分散控制采暖，不產(chǎn)生鍋爐灰渣。產(chǎn)生的生活垃圾在工業(yè)場地定點設(shè)置垃圾箱，由鄂托克旗蒙佳保潔服務有限責任公司統(tǒng)一清運處理。內(nèi)排回填的露采剝離物中有害物質(zhì)含量較低，加之當?shù)亟邓考星疑伲瑒冸x固廢物通過淋濾作用對地下水水質(zhì)造成的影響較輕。

（2）污水對地下水水質(zhì)的影響

根據(jù)《開發(fā)利用方案》及現(xiàn)場調(diào)查了解，研究區(qū)露天采場無礦坑涌水，場地無洗煤廢水。生產(chǎn)期間產(chǎn)生的廢水主要為工業(yè)場地排放的生活污廢水，由鄂托克旗蒙佳保潔服務有限責任公司統(tǒng)一清運處理，不外排。因此，礦山開采產(chǎn)生的污水不會對研究區(qū)地下水水質(zhì)造成影響。

4.礦山地質(zhì)環(huán)境治理分區(qū)及防治措施

綜合礦業(yè)活動引發(fā)的地質(zhì)災害，以及對含水層、地形地貌景觀和水土環(huán)境污染的影響程度現(xiàn)狀評估結(jié)果，將評估區(qū)全區(qū)劃分為礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評估嚴重區(qū)、較嚴重區(qū)和較輕區(qū)三個區(qū)。礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理分區(qū)劃分為重點防治區(qū)（Ⅰ）和一般防治區(qū)兩個區(qū)（Ⅱ區(qū)），共7個防治亞區(qū)，總面積1.7851km2，占評估區(qū)總面積的100%。

4.1重點防治區(qū)（Ⅰ）

（1）最終采坑防治亞區(qū)（Ⅰ1）：面積0.5857km2。該區(qū)可能引發(fā)的崩塌、滑坡和地面塌陷地質(zhì)災害影響程度較嚴重；對含水層、地形地貌景觀影響嚴重；對水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計采取的防治措施為：監(jiān)測、設(shè)置網(wǎng)圍欄和警示牌、清除危巖體、掩埋坑內(nèi)煤層露頭、覆土、種草和植被管護。

（2）內(nèi)排土場防治亞區(qū)（Ⅰ2）：面積1.1693km2。該區(qū)可能引發(fā)的崩塌、滑坡和地面塌陷地質(zhì)災害影響程度較嚴重；對含水層和地形地貌景觀影響程度嚴重；對水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計采取的防治措施為：監(jiān)測，平臺整平、覆土、種草、植被管護，邊坡整形、磚砌護坡。

（3）臨時排土場防治亞區(qū)（Ⅰ3）：面積0.3762km2。該區(qū)在倒運回填之前及倒運過程中，可能引發(fā)的滑坡地質(zhì)災害影響程度較嚴重；對含水層影響程度較輕；對地形地貌景觀影響程度嚴重；對水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計采取的防治措施主要為監(jiān)測和清理不穩(wěn)定邊坡體。

（4）表土堆放場防治亞區(qū)（Ⅰ4）：面積0.0494km2。該區(qū)在存土使用過程中，可能引發(fā)滑坡地質(zhì)災害，影響程度較輕；對含水層影響程度較輕；對地形地貌景觀影響程度較嚴重；對水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計采取的防治措施主要為監(jiān)測和清理不穩(wěn)定邊坡體。

（5）儲煤場防治亞區(qū)（Ⅰ5）：面積0.0324km2。該場地在搬遷之前，可能引發(fā)的滑坡地質(zhì)災害影響程度較輕；對含水層影響程度較輕；對地形地貌景觀影響程度較輕；對水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計采取的防治措施為拆除、清理、覆土、種草和植被管護。

（6）工業(yè)場地防治亞區(qū)（Ⅰ6）：面積0.0172km2。該場地在搬遷之前，地質(zhì)災害不發(fā)育；對含水層影響程度較輕；對地形地貌景觀和水土環(huán)境影響程度較輕。搬遷之后，和內(nèi)排土場防治亞區(qū)的情況一致，為重點防治區(qū)。設(shè)計采取的防治措施為拆除、清理、覆土、種草和植被管護。

4.2一般防治區(qū)（Ⅱ）

為評估區(qū)其余地區(qū)（Ⅱ1），面積為0.0301km2，為臨時排土場拉運清理后的區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)無采坑活動，僅為其它人類工程活動，因此，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害不發(fā)育；對含水層、土地資源和地形地貌景觀影響程度較輕。設(shè)計采取的防治措施為保護。

5.主要預防措施

5.1含水層破壞預防措施

（1）開采過程中嚴格按設(shè)計開采，及時內(nèi)排，盡量減少含水層結(jié)構(gòu)破壞區(qū)域。

（2）對地下水水位、水質(zhì)進行監(jiān)測，做好對水資源的合理利用和保護，同時優(yōu)化各類排水處理系統(tǒng)，確保水質(zhì)達標排放。

5.2地形地貌景觀破壞預防措施

（1）嚴格按設(shè)計規(guī)范露天采場邊坡，確保邊坡整齊，具備內(nèi)排條件后及時進行內(nèi)排回填，恢復采坑地形地貌景觀。

（2）規(guī)范排土場邊坡，確保最終邊坡整齊，對到界邊坡及時進行治理。

（3）合理規(guī)劃研究區(qū)道路，禁止車輛隨意碾壓草場破壞植被。

5.3水土環(huán)境污染預防措施

（1）研究區(qū)生產(chǎn)中無礦坑涌水，場內(nèi)未設(shè)置洗煤廠，不產(chǎn)生洗煤廢水，研究區(qū)綠化及灑水降塵用水由棋盤井鎮(zhèn)自來水廠供應。生產(chǎn)中禁止廢水不經(jīng)處理隨意排放。

（2）對于車輛檢修、維護產(chǎn)生的廢液應置于容器內(nèi)存儲，并統(tǒng)一進行回收，禁止隨意傾倒。

（3）本礦已和當?shù)丨h(huán)保公司簽訂了生活垃圾和污水處理協(xié)議，由該環(huán)保物業(yè)公司負責對生活垃圾和污水進行清運，清運至棋盤井鎮(zhèn)污水及生活垃圾處理廠。禁止將生活垃圾隨意散倒或混入排土場，禁止污水隨意排放。

5.4土地復墾預防控制措施

根據(jù)露天礦山開采工藝，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、源頭控制、防復結(jié)合”的原則，采取有效的預防保護措施，強調(diào)源頭控制、過程控制，最大程度的減少損毀范圍。

（1）礦山開采過程中，合理利用資源，進一步優(yōu)化布局，減少對土地的占用和植被的破壞。規(guī)范施工，露天采場邊坡角、邊坡高度、平臺寬度、排土場堆放邊坡角、臺階高度等嚴格按要求施工，采取行之有效的預防保護措施。

（2）施工前剝離的表土應做為后期復墾的土源，為盡量減少土地資源的破壞和浪費，集中堆放表土、對表土實施保護措施，防止水土流失。

（3）工程建設(shè)中盡量做到挖填平衡，同時避免倒運或二次壓占。為保證損毀土地能較快得到恢復，及時對可復墾的區(qū)域進行復墾。

（4）為減少土地損毀，合理規(guī)劃表土剝離進度，剝離表土近期初運至表土堆放場，近期后半段內(nèi)排形成到界頂面時直接用于內(nèi)排復墾工程覆土。研究區(qū)現(xiàn)狀已有三處表土堆放場，存土量約15萬m3，都在近期開采影響區(qū)內(nèi)，其堆土用于覆土清空后，本方案設(shè)計后期利用頂部平臺動態(tài)存儲表土，既減少了土地占用，又避免混排造成表土浪費。

參考文獻：

[1]馬偉明.淺談礦山土地復墾中需注意的問題[J].西部探礦工程. 2002（3）： 55-57.

[2]劉慧，吳繼紅.礦山閉坑環(huán)境治理思路[J].上海地質(zhì)， 2001（04）： 34-37.

[3]鄒博林等；余慶縣某礦山地質(zhì)環(huán)境問題評估分析研究[J].自然科學， 2018，（6）： 4-7.