趙權(quán)

(淮北礦業(yè)集團(tuán)朱莊煤礦,安徽淮北 235047)

朱莊礦地質(zhì)環(huán)境評(píng)估與綜合治理方案研究

趙權(quán)

(淮北礦業(yè)集團(tuán)朱莊煤礦,安徽淮北 235047)

為了保證礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,并最大程度的減小井工開(kāi)采帶來(lái)的一系列環(huán)境影響,文章通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)依據(jù),以朱莊煤礦為研究基礎(chǔ),對(duì)煤炭開(kāi)采后的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估并對(duì)治理方案研究與分析,對(duì)煤炭企業(yè)安全、高效、經(jīng)濟(jì)開(kāi)采及巷道支護(hù)等技術(shù)的研究具有重要的意義,并為以后類(lèi)似條件的礦井環(huán)境評(píng)價(jià)與治理提供了參考依據(jù).

環(huán)境評(píng)價(jià) 環(huán)境治理 可持續(xù)性發(fā)展

1 前言

礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題指受采礦活動(dòng)影響而產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境破壞的現(xiàn)象，主要包括礦區(qū)地面塌陷、地裂縫、崩塌、含水層破壞，地形地貌景觀破壞等.隨著我國(guó)礦山事業(yè)的不斷發(fā)展，隨之而來(lái)的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題日益嚴(yán)峻，如何解決這一問(wèn)題，是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題[1]。

2 礦山環(huán)境分析與評(píng)估

2.1 評(píng)估范圍與級(jí)別

本次評(píng)估范圍為礦區(qū)開(kāi)采與使用范圍及受開(kāi)采后地質(zhì)影響范圍、影響程度等，同時(shí)考慮礦區(qū)內(nèi)部工程建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害等造成的影響.朱莊煤礦位于淮北市相山東約9km處的礦山集鎮(zhèn)境內(nèi)，建成于1951年，地理位置東經(jīng)116°50'16"～116°52'52"，北緯33°59'03"～33°56'37"，井田南北寬3.8km，東西長(zhǎng)5.2km，面積約20km2，東部有烈山、大鼓山、老鴉山、白頂山等，西部有相山、陳將山等，為地下水和地表水的天然分水嶺.礦區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦。

2.2 評(píng)估級(jí)別

2.2.1 評(píng)估范圍內(nèi)重要程度分級(jí)

①朱莊礦評(píng)估范圍內(nèi)有居民長(zhǎng)期居住，分為6個(gè)工人村集中居?。虎诘V區(qū)附近建有鐵路2條、鄉(xiāng)村公路，省級(jí)公路五條；③礦區(qū)內(nèi)無(wú)重要風(fēng)景名勝區(qū)和自然保護(hù)區(qū)；④礦區(qū)內(nèi)無(wú)重要、較水資源區(qū)，經(jīng)礦區(qū)使用和破壞的土地類(lèi)型為農(nóng)田、林地等。

綜和上訴實(shí)際情況，按國(guó)家2011年8月31日起發(fā)布的《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》[2]中“評(píng)估區(qū)重要程度分級(jí)”，該礦區(qū)為較重要區(qū)。

2.2.2 地質(zhì)環(huán)境條件評(píng)估

(1)礦區(qū)地處淮北平原中部，屬季風(fēng)暖溫帶、半溫潤(rùn)氣候.冬季寒冷干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，春秋兩季溫和，年平均氣溫14.5℃.每年1～3月和11月、12月份氣溫在年平均氣溫以下，4～10月份在平均氣溫以上。

(2)淮北礦區(qū)位于蘇魯豫皖交界地區(qū)，東有郯廬大斷裂，西有阜陽(yáng)～麻城斷裂，北有秦嶺緯向構(gòu)造帶，南有宿南斷裂(五河-利辛斷裂).據(jù)全國(guó)地震烈度區(qū)劃，淮北礦區(qū)大部分地區(qū)在Ⅵ度范圍內(nèi)，東部少數(shù)地區(qū)在Ⅶ度范圍內(nèi).礦區(qū)內(nèi)部工程建設(shè)無(wú)破壞生態(tài)環(huán)境及礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造等現(xiàn)象產(chǎn)生。

(3)朱莊礦井田位于閘河復(fù)式向斜南段，以寬緩的褶皺構(gòu)造為主，斷裂構(gòu)造不堪發(fā)育，整個(gè)井田構(gòu)造呈近“米”字型.南部為朱暗樓短軸向斜的北翼，向西分別有：戴莊背斜、任圩向斜、任莊背斜，最西部為李樓向斜的深部(-500m以下)，與楊莊煤礦相鄰的井田南部邊界還有后任向斜、戴圩孜向斜、西魯莊背斜等。

(4)朱莊井田煤系地層為石炭二迭系，以二迭系為主，無(wú)基巖露頭，全被厚為45.02～83.76m的第四系沖積層所覆蓋.第四系含水層水、地面塌陷區(qū)水、河水，由于第四系底部有一層粘土夾礫石層，隔水性能好，對(duì)煤系地層無(wú)補(bǔ)給關(guān)系.二迭系砂巖裂隙含水分布均衡，裂隙發(fā)育程度高的富水性強(qiáng)，一般的較弱，是可采煤層的直接充水源.煤系內(nèi)小斷層構(gòu)造較為發(fā)育，揭露時(shí)多有淋水和滴水現(xiàn)象.太原群巖溶裂隙含水組位于六煤層底板以下45～60m，為承壓含水層，富水性較強(qiáng)，壓力較大，且于奧陶系灰?guī)r水具有水力聯(lián)系，是威脅六煤層安全開(kāi)采和礦井安全的主要因。

(5)朱莊煤礦井田含煤地層為石炭系、二迭系，以二迭系下石盒子組為主，山西組次之，石炭系太原組煤層不可采，本溪組不含煤.區(qū)內(nèi)煤系地層總厚約988m，含煤18層，平均總厚約12.23m，含煤系數(shù)為1.24%，其中下石盒子組四、五煤層，山西組六煤層為該井田可采煤層，平均總厚度8.5m.

綜上所述，按礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》中“井工開(kāi)采礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度分級(jí)”，礦山地質(zhì)環(huán)境條件為中等。

2.2.3 礦山生產(chǎn)規(guī)模評(píng)定

朱莊煤礦始建于1959年10月，1961年10月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力75萬(wàn)噸/年，服務(wù)年限62年.2000年核定生產(chǎn)能力200萬(wàn)噸/年，現(xiàn)年生產(chǎn)原煤已達(dá)210萬(wàn)噸。

綜上所述，按礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》中“礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模分類(lèi)”該項(xiàng)目為大型礦山。

總結(jié)上述，該評(píng)估區(qū)為較重要區(qū)，礦山地質(zhì)環(huán)境條件為中等，礦山規(guī)模為大型礦山，按礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》中“礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估精度分級(jí)”，評(píng)估級(jí)別為二級(jí)。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與綜合治理

3.1 保護(hù)與治理原則

①堅(jiān)持“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的原則[2]。②堅(jiān)持“在保護(hù)中開(kāi)發(fā)、在開(kāi)發(fā)中保護(hù)”的原則。③堅(jiān)持“依靠科技進(jìn)步、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)綠色礦業(yè)”的原則。④堅(jiān)持“誰(shuí)開(kāi)發(fā)誰(shuí)保護(hù)，誰(shuí)破壞誰(shuí)治理”的原則[3]。

3.2 礦山環(huán)境保護(hù)與綜合治理方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)方案分為保護(hù)與治理兩方面.根據(jù)礦山具體的環(huán)境和施工條件，保護(hù)為礦山現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的環(huán)境保護(hù)和地面的環(huán)境保護(hù)，治理包含開(kāi)采過(guò)程中和開(kāi)采后的治理以及礦山達(dá)到服務(wù)年限正式關(guān)閉后的地面景觀及生態(tài)恢復(fù)三部分[4]。

圖1 矸石充填塌陷積水區(qū)Figure.1 Gangue filling subside seeper area

圖2 居民保障性住房Figure.2 Residents of affordable housing

圖3 綠色植物栽培Figure.3 Green plant cultivation

圖4 朱莊礦頤樂(lè)園Figure.4 Yi park of Zhuzhuang mine

3.3 礦山施工時(shí)環(huán)境保護(hù)與治理

對(duì)于正在開(kāi)采中的礦井，保護(hù)分為井下施工和地面保護(hù)兩部分。井下施工保護(hù)主要影響因素有開(kāi)采方法、開(kāi)采速度、井下現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的改善等；地面保護(hù)主要為地面建筑物、設(shè)備、土地以及水資源等的保護(hù)[5]。

朱莊礦井下開(kāi)采方法為傾斜長(zhǎng)壁采煤法，綜合機(jī)械化采煤，采煤工作面全部采用掩護(hù)式液壓支架支護(hù)，雙滾筒采煤機(jī)割煤，采空區(qū)處理方式為自然垮落，全礦開(kāi)采速度為圓班8-12m；掘進(jìn)工作面有綜掘和炮掘.支護(hù)方式有U型鋼支護(hù)、錨索網(wǎng)+噴漿支護(hù)聯(lián)合支護(hù)、工字鋼架棚支護(hù)等多種支護(hù)方式，應(yīng)用于不同種類(lèi)的巷道之中.全礦綜合機(jī)械化掘進(jìn)與炮掘圓班共進(jìn)尺30-50m。

綜合機(jī)械化的使用使煤炭開(kāi)采過(guò)程中安全系數(shù)大為提高，推進(jìn)速度加快，頂板支護(hù)性能高，為井下作業(yè)和地面環(huán)境的保護(hù)均帶來(lái)了便利。但朱莊礦采空區(qū)仍沿襲傳統(tǒng)采煤作業(yè)中的自然垮落法處理，井下施工便利的同時(shí)，帶給地面環(huán)境很大的破壞性，如地表塌陷、房屋等建筑物的破壞以及水資源的破壞等諸多問(wèn)題。針對(duì)朱莊礦的具體施工方式及生產(chǎn)環(huán)境，現(xiàn)提出以下保護(hù)措施：

①井下巷道設(shè)計(jì)過(guò)程中，注意原有巷道的聯(lián)合使用，在不影響正常生產(chǎn)的前提下，不設(shè)計(jì)開(kāi)拓新的巷道。②提高井下巷道的支護(hù)質(zhì)量，減小巷道變形量，保證巷道使用過(guò)程中的安全性。③對(duì)廢棄巷道封閉式管理，懸掛警戒牌.同時(shí)采用矸石充填法，向巷道內(nèi)充填廢棄矸石，減小巷道變形量。④采煤工作面采空區(qū)可采用充填開(kāi)采法，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體施工環(huán)境和安全經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮，選擇相應(yīng)的充填方式。⑤加強(qiáng)開(kāi)采過(guò)程中地面建筑物及設(shè)備的保護(hù)，如挖掘防裂帶、墻體加固、設(shè)備懸掛處理等不同形式的加固措施。

針對(duì)對(duì)已發(fā)生或存在的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，采取相應(yīng)的治理措施，消除問(wèn)題隱患，恢復(fù)美化礦山環(huán)境，建設(shè)綠色礦業(yè)基地。礦山關(guān)閉后達(dá)到采礦場(chǎng)、矸石山與附近環(huán)境相協(xié)調(diào)，建立與區(qū)位條件相適應(yīng)的環(huán)境功能。針對(duì)朱莊礦，提出以下具體治理措施：

(1)對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的地表沉陷現(xiàn)象，采用井下廢舊矸石充填的方法，將塌陷處填平壓實(shí)。充填時(shí)，先于沉陷積水處傾倒大量矸石，經(jīng)壓路機(jī)軋平軋實(shí)后，鋪設(shè)軌道，井下矸石升井后，直接通過(guò)軌道運(yùn)輸至地表沉陷區(qū)充填，并于新充填區(qū)繼續(xù)軋實(shí)并續(xù)接軌道，如此，直至沉陷積水區(qū)全部填平，并覆蓋表土.見(jiàn)圖1。

(2)建設(shè)居民保障性住房。在地表塌陷填實(shí)后，采用水泥灌漿等方式加固底板，并建設(shè)職工保障性住房，樓層高度不高于15m.朱莊礦現(xiàn)建設(shè)居民保障性住房一千五百多套，使用后未發(fā)現(xiàn)墻體裂痕、倒斜、表皮潮濕、脫落等現(xiàn)象，效果良好。見(jiàn)圖2。

(3)開(kāi)展實(shí)施覆土綠化，改善礦山環(huán)境[6].具體施工步驟為：①填平、壓實(shí)過(guò)程：用廢石、尾礦把平臺(tái)、塌陷坑填平壓實(shí)，具體充填方法同上。②填土過(guò)程：把剝離的土壤或從別處取來(lái)的土壤平鋪于廢石、尾礦之上，土壤的厚度應(yīng)不小于50cm，填平壓實(shí)，每填土10厘米厚灑水壓實(shí)，再次覆土，保證土壤的質(zhì)量應(yīng)能滿(mǎn)足植被的生長(zhǎng)需求。③栽種植被：根據(jù)地方規(guī)劃，可以植樹(shù)，可以種草，亦可以考慮間種，但是植被種類(lèi)要和土壤氣候相匹配.植樹(shù)間距一般2m。④澆水灌溉，保證成活率：尤其首次栽種，一般都要澆水，也可選擇在雨天來(lái)臨前一天進(jìn)行栽種，借用雨水澆灌.作物要選擇適合該地區(qū)氣候及土壤性質(zhì)的進(jìn)行種植。⑤保苗成活：植被種植后，精心維護(hù).要有專(zhuān)人看管，以防止牲畜踏吃，或被人砍伐。對(duì)于死苗還要采取補(bǔ)栽補(bǔ)種措施，見(jiàn)圖3。

朱莊礦經(jīng)綠化后，居民生活條件大為改善，表土覆蓋后種植農(nóng)作物和景觀植物等，不僅增加了附近居民的經(jīng)濟(jì)收入，同時(shí)改善了礦區(qū)居民生活環(huán)境，小區(qū)附近的覆土區(qū)可建造公園、花園等，并輔助修建居民健身器材.經(jīng)建設(shè)后，該礦工人六村現(xiàn)已被推薦為省級(jí)文明社區(qū)，經(jīng)綠化建設(shè)后的頤樂(lè)園被推薦位省級(jí)文明示范花園。綠化效果顯著，見(jiàn)圖4。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)測(cè)評(píng)估認(rèn)為，礦山開(kāi)發(fā)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度“較重”，礦山開(kāi)采可能引發(fā)、加劇及本身可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害是坍塌掉塊、不穩(wěn)定邊坡、泥石流等，其地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性“中等”。對(duì)礦山環(huán)境影響程度為“中等”。治理方案已正式實(shí)施，并取得了很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

近年來(lái)，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對(duì)于煤炭等資源的需求加大，導(dǎo)致礦山開(kāi)產(chǎn)量急劇升高，對(duì)環(huán)境造成了一定的破壞。因此，加強(qiáng)礦山環(huán)境地質(zhì)的研究，推進(jìn)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、生態(tài)型”的礦山建設(shè)勢(shì)在必行。今后的環(huán)境評(píng)估與治理應(yīng)向礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的形成機(jī)理研究和礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究，建立科學(xué)、實(shí)用的礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，制定礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立多指標(biāo)、多層次的綜合評(píng)價(jià)模型，以及不同類(lèi)型礦產(chǎn)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)模型，為礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)督、管理及預(yù)警提供技術(shù)平臺(tái)。

[1]司震,鮑綏斌.對(duì)創(chuàng)建本質(zhì)安全型和諧礦井的幾點(diǎn)思考[J].煤炭工程,2007,10(6)：79-82.

[2]DZ/T0223-2011,《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》[S].

[3]杜春寧,陳東科,杜翠鳳.煤礦本質(zhì)安全管理綜合評(píng)價(jià)體系模型與應(yīng)用[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,31(02)：33-36.

[4]陳一洲,唐立梅.小型礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)探討[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào),2007,9(01)：79-82.

[5]韓華,孫保衛(wèi),王峰,等.礦山環(huán)境治理地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)探討[J].城市地質(zhì),2006(01).

[6]陳繩武.礦山環(huán)境保護(hù)[M].成都科技大學(xué)出版社,1987.

To guarantee sustainable development of mine enterprise,and maximum reduce series environment effects with wells workers in mining,through specific experimental evidence based on Zhu Zhuang coal mine,this article research and analysis the environmental impact of coal mining after the assessment and management program,t is important to study the coal enterprise safety,efficiency,economy of mining and roadway supporting technology,and provides reference for the evaluation and management of mine environment with similar conditions.

environmental assessment comprehensive ecological improvement Sustainable development

趙權(quán)(1983.5—),男,(漢族),黑龍江省雞西人,學(xué)士,從事礦井開(kāi)采研究。