（四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八三大，四川 達(dá)州635000）

礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估及綜合治理研究

李 鐘

（四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八三大，四川 達(dá)州635000）

我國(guó)礦產(chǎn)資源雖然十分豐富，但由于開(kāi)采過(guò)度，暴露出了各種礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。本文以山西臨汾市的隆博煤礦為例，在分析其地質(zhì)、地貌等基本環(huán)境的基礎(chǔ)上，對(duì)該礦山的地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估展開(kāi)分析，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出了行之有效的綜合治理策略，從而為礦山的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及治理工作提供可靠的參考依據(jù)。

礦山地質(zhì)；環(huán)境影響評(píng)估；綜合治理

引言

目前，我國(guó)大部分礦山的地質(zhì)環(huán)境較差，在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，地形、地貌、土地資源破壞，及地質(zhì)災(zāi)害等環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，不但降低了礦山地質(zhì)環(huán)境的承載力，而且對(duì)周邊人群的生產(chǎn)及日常生活造成了非常嚴(yán)重的影響。然而，我國(guó)的煤炭資源十分豐富，在將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，都將作為主要的應(yīng)用能源，如果不夠重視因采煤而造成的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，那么就極有可能使得礦山地質(zhì)環(huán)境不斷惡化。因此，如何做好煤礦山礦山地質(zhì)環(huán)境的影響評(píng)估及綜合治理工作，已成為我國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境研究人員面臨的重要課題。

1 礦山的基本環(huán)境情況

隆博煤礦位于我國(guó)陜西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣，總面積約為8.14平方千米。該礦山屬于中山地貌，受到了強(qiáng)烈的侵蝕。礦山內(nèi)溝谷縱橫交錯(cuò)，地形復(fù)雜多樣，多年的平均氣溫為10℃，平均降水量為572mm，平均蒸發(fā)量為1693mm，其中各溝谷屬于季節(jié)性河流。目前，主要分為草地、林地、旱地、采礦用地以及居民區(qū)等利用土地。通過(guò)分析鉆孔情況，得知礦山內(nèi)的地層由老到新可依次分為奧陶系中統(tǒng)上馬甲溝組、峰峰組、石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組、二疊系上統(tǒng)上石盒子組、第四系中更新統(tǒng)以及全新統(tǒng)等。礦山的主體構(gòu)造為單斜構(gòu)造，走向北東、傾向北西。含水層包括第四系孔隙、二疊系裂隙、奧陶系巖溶裂隙等含水層；含煤地層則為上統(tǒng)太原組與二疊系下統(tǒng)山西組，由上至下分為2號(hào)、3號(hào)、7號(hào)、10號(hào)可開(kāi)采煤層。在對(duì)煤礦山進(jìn)行合理的整合后，制定出開(kāi)采計(jì)劃：未來(lái)礦山的生產(chǎn)規(guī)模為每年90萬(wàn)噸，開(kāi)采煤層的標(biāo)高為608至1150m，采用綜采一次采全高的采煤方法。當(dāng)?shù)氐沫h(huán)衛(wèi)部門(mén)處理礦山內(nèi)的生活垃圾，矸石場(chǎng)則負(fù)責(zé)處理爐渣及矸石。隆博煤礦山與各級(jí)旅游景區(qū)與自然保護(hù)區(qū)具有較大的距離，且無(wú)重要的建筑及交通路線。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估分析

2.1 地質(zhì)災(zāi)害影響評(píng)估

在現(xiàn)有的條件下，礦山南部存在面積為1.74km2的2號(hào)采空區(qū)，共有8條地裂縫，長(zhǎng)為4至10m，寬2至10cm，深度為10至20cm，從規(guī)模層面進(jìn)行考慮，這些均屬于小型的地裂縫。由于受到2號(hào)采空區(qū)影響，上覆巖體出現(xiàn)了不均勻的塌陷，地表巖土也因此受到破壞變形，進(jìn)而造成地裂縫的形成。此外，由于邊坡黃土體本身存在裂縫，在降雨及采煤沉陷的影響作用下，土體的粘聚力也出現(xiàn)下降，坡體結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性遭到破壞，從而導(dǎo)致黃土體崩塌的產(chǎn)生。采空區(qū)的裂縫與崩塌均遠(yuǎn)離群眾，僅破壞了一些林地與旱地，因而造成的直接經(jīng)濟(jì)損失不大。

預(yù)計(jì)在未來(lái)開(kāi)采條件下，采用開(kāi)采沉陷公式計(jì)算出礦山地表的的下沉最大值為9160mm，傾斜變形最大值為28.46至334.6mm/m，水平變形最大值為10.8至127.2mm/m，對(duì)照我國(guó)頒布實(shí)施的相關(guān)煤礦開(kāi)采規(guī)程中的建筑結(jié)構(gòu)破壞等級(jí)表，其破壞程度達(dá)到Ⅳ級(jí)。在開(kāi)采多煤層過(guò)程中，可能引發(fā)地面裂縫及塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。在不設(shè)置保護(hù)煤柱的情況下，處于礦山的村莊、工業(yè)場(chǎng)所等將會(huì)受到威脅，預(yù)計(jì)受到的威脅人數(shù)超出100人，造成的經(jīng)濟(jì)損失將高達(dá)3千萬(wàn)元，具有較大的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性；對(duì)于其他地區(qū)而言，受到的災(zāi)害危險(xiǎn)性相對(duì)要小一些。此外，還存在多處不穩(wěn)定斜坡，在降雨及開(kāi)采等條件下，可能出現(xiàn)滑坡、崩塌等災(zāi)害，對(duì)坡下建筑及人員將造成一定的危害。

2.2 地形、地貌、景觀影響評(píng)估

在現(xiàn)有條件下，礦山2號(hào)采空區(qū)僅占礦山總面積的21%，除了個(gè)別地段的地表裂縫與崩塌造成了植被破壞外，其他地段均未出現(xiàn)地表破壞變形與植被破壞的現(xiàn)象。其中，工業(yè)場(chǎng)所占據(jù)礦山總面積的1.7%，在修建過(guò)程中，原有的地形及植被因筑路及整平而受到了程度較輕的破壞，其他地段的地表變形、植被破壞等景觀不協(xié)調(diào)現(xiàn)象較為少見(jiàn)。

預(yù)測(cè)在未來(lái)開(kāi)采條件下，隨著不斷加深采煤深度，增大采空區(qū)面積，開(kāi)采沉陷的范圍也將不斷擴(kuò)大，由此導(dǎo)致的地表裂縫、塌陷、滑坡也會(huì)逐步增多，不但會(huì)使得礦山的地面標(biāo)高及區(qū)域的微地貌形態(tài)發(fā)生改變，同時(shí)也會(huì)破壞礦山內(nèi)的植被，降低其覆蓋率，對(duì)原生態(tài)的地形地貌及景觀造成嚴(yán)重的影響和破壞。此外，矸石場(chǎng)的爐渣及矸石廢棄物的堆積量也會(huì)隨著煤礦開(kāi)采的深入而不斷增大，從而對(duì)矸石場(chǎng)的地形地貌造成嚴(yán)重要影響。

2.3 含水層影響評(píng)估

在現(xiàn)有條件下，礦山2號(hào)采空區(qū)形成了最大高度為68.5米的導(dǎo)水裂縫帶，對(duì)礦山含水層的結(jié)構(gòu)造成了極大的破壞，使得地下水沿著導(dǎo)水通道一直往下滲，在降低水位、減少水資源含量的基礎(chǔ)上，對(duì)含水層造成了極為嚴(yán)重的影響。

預(yù)測(cè)在未來(lái)開(kāi)采條件下，由于礦山內(nèi)奧灰水的水位標(biāo)高遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于10號(hào)煤層的最低底板標(biāo)高，因而出現(xiàn)帶壓開(kāi)采的可能性不大，對(duì)奧陶系的巖溶裂隙含水層也不會(huì)造成太大的影響。利用公式計(jì)算出7號(hào)煤層的導(dǎo)水裂縫帶最大高度為34.2m，一直貫穿到上覆太原組K4的裂隙含水層；計(jì)算出10號(hào)煤層的為50.3m，貫穿到了上覆太原組K2 至K4的裂隙含水層。上述兩個(gè)煤層的開(kāi)采破壞了巖溶裂縫的含水層結(jié)構(gòu)，在降低水位、減少水資源含量的基礎(chǔ)上，對(duì)含水層造成了極為嚴(yán)重的影響。

2.4 土地資源影響評(píng)估

在現(xiàn)有條件下，礦山煤礦采空區(qū)的土地資源由于開(kāi)采沉陷而受到了一定程

度的破壞。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)得知，采空區(qū)受到破壞的土地資源面積達(dá)到8.1公頃，其中林地破壞面積為4.5公頃，旱地破壞面積為3.6公頃。目前，煤礦開(kāi)采對(duì)礦山內(nèi)居民的正常生活及林木和農(nóng)作物的生長(zhǎng)造成了嚴(yán)重的影響，土地資源受到了嚴(yán)重的破壞。

預(yù)測(cè)在未來(lái)開(kāi)采條件下，更多的地表裂縫、塌陷及滑坡等將會(huì)出現(xiàn)在開(kāi)采沉陷的范圍內(nèi)，從而破壞礦山的土地資源，經(jīng)計(jì)算，預(yù)計(jì)破壞的面積高達(dá)300公頃，其中林地占57.3%，旱地占40.0%，草地占2.7%。此外，矸石場(chǎng)也將堆積大量的固體廢棄物，對(duì)旱地造成破壞，破壞面積約為1.2公頃。由此可見(jiàn)，在開(kāi)采多煤層的條件下，重復(fù)采動(dòng)會(huì)進(jìn)一步增大土地資源的破壞面積，對(duì)土地資源造成嚴(yán)重影響。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境的綜合治理策略

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)策略

為有效確保人員及建筑物的安全，在正式開(kāi)采煤礦前，應(yīng)根據(jù)國(guó)家頒布并實(shí)行的有關(guān)開(kāi)采規(guī)程，將保護(hù)煤柱設(shè)置在居住區(qū)、工業(yè)場(chǎng)所及矸石場(chǎng)等地，嚴(yán)禁在保護(hù)對(duì)象的下部開(kāi)展煤炭開(kāi)采活動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地下水資源的有效保護(hù)，應(yīng)嚴(yán)格按照要求建設(shè)污水處理站，通過(guò)將達(dá)標(biāo)處理后的污水回用于消防及礦井生產(chǎn)等，在做到循環(huán)利用地下水資源的基礎(chǔ)上，減少因采煤對(duì)礦山水資源造成的污染。除此之外，為預(yù)防當(dāng)?shù)厮h(huán)境受到非正常工況下的礦井排水及污水的影響，可在礦山內(nèi)建設(shè)事故水池。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)適時(shí)監(jiān)控礦山地質(zhì)環(huán)境的變化情況以及治理措施的效果，及時(shí)找出存在的問(wèn)題，并對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)工作進(jìn)行合理的調(diào)整與改進(jìn)。

3.2 礦山地質(zhì)災(zāi)害治理策略

（1）地表裂縫、塌陷的治理

在完場(chǎng)煤礦的開(kāi)采后，礦山的林地、草地及旱地會(huì)受到地表裂縫、塌陷的嚴(yán)重影響。為了降低地表裂縫、塌陷帶來(lái)的損耗，減少降雨向地下的滲入，實(shí)現(xiàn)土地使用功能的恢復(fù)，就要將填埋裂縫、塌陷作為治理工作的核心，并采取有效的防滲處理措施，就地取土，回填平整，開(kāi)挖排水溝等，從而減少礦山土地資源受到的危害。對(duì)于受到破壞的林地，可以選擇生長(zhǎng)迅速，具有防風(fēng)固沙、保持水土等作用的刺槐進(jìn)行種植；對(duì)于草地，則可選擇播撒苜蓿等適合生長(zhǎng)的草種，從而恢復(fù)被破壞的植被。

（2）滑坡、崩塌的治理

將礦山內(nèi)對(duì)人員產(chǎn)生威脅的不穩(wěn)定巖土體進(jìn)行清除，降低臨空面的高度，通過(guò)減小斜坡的荷載與坡度，提高其穩(wěn)定性能，從而有效減少巖土體帶來(lái)的危險(xiǎn)；或是建設(shè)相應(yīng)的護(hù)坡，從而實(shí)現(xiàn)巖土體完整性的提高。此外，還應(yīng)在坡體外的穩(wěn)定地段設(shè)置相應(yīng)的攔水溝，通過(guò)將坡體外的地表水進(jìn)行攔截和旁引，從而消除坡體在雨季受到的地表水影響。

3.3 礦山含水層破壞的治理策略

含水層中的地下水資源在煤礦開(kāi)采的導(dǎo)水裂縫帶影響范圍內(nèi)，一定會(huì)被疏干。在此種情況下，為了減少礦山含水層受到的破壞，開(kāi)采人員應(yīng)對(duì)礦井的水文地質(zhì)條件進(jìn)行深入分析，設(shè)置科學(xué)合理的煤柱；或是分析采煤對(duì)含水層的實(shí)際破壞情況，在含水層及隔水層的空隙中注入骨料或低滲透的漿液，將其與周?chē)膸r石固結(jié)成強(qiáng)度大，且不透水的整體，進(jìn)而充分充填導(dǎo)含水的空隙，堵塞過(guò)水通道，在降低受注巖體滲透性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)巖石強(qiáng)度和隔水性能的提升。

3.4 礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)策略

（1）對(duì)地表裂縫與塌陷進(jìn)行監(jiān)測(cè)

針對(duì)出現(xiàn)的地表裂縫與塌陷，依據(jù)實(shí)際的煤礦開(kāi)采進(jìn)度，在礦山內(nèi)居住區(qū)、工業(yè)場(chǎng)所以及矸石場(chǎng)等地設(shè)置固定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)地表發(fā)生變形的區(qū)域，采取十字型的布設(shè)方式在裂縫變化較大區(qū)內(nèi)進(jìn)行布設(shè)。監(jiān)測(cè)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)地表塌陷變形的實(shí)際情況，對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適時(shí)、合理的調(diào)整。通過(guò)采用地面觀察、測(cè)量、GPS等方法，對(duì)發(fā)生裂縫的位置、規(guī)模、危害程度等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，采取定期與汛期強(qiáng)化兩種監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式，每半個(gè)月開(kāi)展一次定期監(jiān)測(cè)，每十天則堿性一次汛期加密監(jiān)測(cè)。

（2）對(duì)滑坡與崩塌進(jìn)行監(jiān)測(cè)

針對(duì)不穩(wěn)定的，且具有較高的發(fā)生滑坡與崩塌可能的斜坡，主要對(duì)坡體的裂縫及崩滑面等邊坡的重點(diǎn)變形部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)這兩測(cè)點(diǎn)之間的變形量及速率進(jìn)行測(cè)量。在坡體的前、后緣處，還可設(shè)置簡(jiǎn)易的觀測(cè)標(biāo)志，例如通過(guò)貼紙條、畫(huà)線、釘拉繩、打入木樁等操作，對(duì)坡體滑移的變化情況進(jìn)行觀測(cè)，鋼尺與水泥砂漿貼片則為主要的監(jiān)測(cè)工具。先將水泥砂漿片貼在出現(xiàn)滑坡與崩塌的裂縫與崩滑面等地段上，再利用鋼尺對(duì)閉合、張開(kāi)、下沉等變化進(jìn)行定時(shí)測(cè)量。通常情況下每隔半個(gè)月開(kāi)展一次，如果監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示邊坡比較穩(wěn)定，那么可適當(dāng)推遲至每月測(cè)量一次，在汛期，應(yīng)當(dāng)每天測(cè)量一次。

（3）對(duì)礦山地形地貌進(jìn)行監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)礦山的地形地貌，也即對(duì)煤層才懂影響區(qū)域內(nèi)，草地及林地植被的非自然死亡及退化現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。煤礦開(kāi)采部門(mén)應(yīng)安排專業(yè)人員對(duì)因采煤造成的植被破壞情況進(jìn)行嚴(yán)格巡查和分析，確保每月監(jiān)測(cè)一次。

（4）對(duì)礦山地下水資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)

針對(duì)礦山地下水資源的監(jiān)測(cè)，可在施工分層的地下水監(jiān)測(cè)孔中，利用水位計(jì)開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作。在礦區(qū)的工業(yè)場(chǎng)所，通過(guò)流量計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)礦坑的排水量。水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作的實(shí)質(zhì)便是對(duì)采取的礦井水及地下水水樣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢測(cè)主要包括水溫，pH值，懸浮物，硫化物，汞、鋅、鎘、鉛等重金屬，石油類(lèi)等項(xiàng)目，并將采取的水樣送至專業(yè)的檢驗(yàn)科室進(jìn)行化驗(yàn)。為及時(shí)有效掌握礦山地區(qū)地下水資源及環(huán)境狀況，應(yīng)保證每月對(duì)地下水位及水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)對(duì)地質(zhì)，地形、地貌、景觀，礦山含水層及土地資源等造成嚴(yán)重的影響。為有效減輕礦山地質(zhì)環(huán)境受到煤礦開(kāi)采的影響及破壞，充分避免人員傷亡及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失的發(fā)生，開(kāi)采人員在實(shí)際工作中，應(yīng)當(dāng)從礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)、礦山地質(zhì)災(zāi)害的治理、礦山含水層破壞的治理以及礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)等方面入手，采用切實(shí)可行的綜合治理措施，為礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù)治理工作提供科學(xué)可靠的參考依據(jù)。

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