古玉葵，陳路良

（云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661699）

礦山地質(zhì)環(huán)境治理影響因素分析與治理措施

古玉葵，陳路良

（云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661699）

通過(guò)對(duì)小龍?zhí)兜V區(qū)存在的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行影響因素分析，歸納總結(jié)礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作的特點(diǎn)，對(duì)治理工作進(jìn)行探討，以便為礦山后續(xù)的礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作提供支持。

礦山地質(zhì)環(huán)境；影響因素；分析；治理措施

0 引 言

小龍?zhí)兜V區(qū)為南北長(zhǎng)7 km，東西寬約2～3 km的橢圓型山間盆地，面積約21 km2，四周高山由二迭系、三迭系灰?guī)r、沙巖、頁(yè)巖及始新世小花山礫巖所形成，喀斯特發(fā)育；盆地中部為第三系褐煤、泥灰?guī)r及第四系表土所沉積，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。礦區(qū)經(jīng)過(guò)60多年的開(kāi)采，地質(zhì)環(huán)境發(fā)生了很大的變化，礦山地質(zhì)環(huán)境歷史遺留問(wèn)題多。同時(shí)，受地層巖性復(fù)雜、采礦工程活動(dòng)強(qiáng)烈的影響，礦山環(huán)境問(wèn)題類型多、條件復(fù)雜。隨著礦區(qū)開(kāi)采的不斷進(jìn)行，各類地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象凸顯，為保證礦山持續(xù)性的安全高效開(kāi)采，必須開(kāi)展礦山地質(zhì)環(huán)境治理。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響因素分析

礦山地質(zhì)環(huán)境的影響因素呈多樣性，各影響因素在一定程度上又有一定的內(nèi)在聯(lián)系。通過(guò)對(duì)礦區(qū)存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患和礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的分析，結(jié)合地質(zhì)勘察、監(jiān)測(cè)等資料，對(duì)其影響因素進(jìn)行分析歸納。

1.1 地層巖性的影響

第四系（Q4）巖性多為黏性土，巖層的厚度變化較大，呈可塑或硬塑狀，具有中度或低度壓縮性，其透水性弱，富水性差，結(jié)構(gòu)較疏松，具高孔隙比，失水劇烈收縮，普遍發(fā)育脹縮裂隙。易發(fā)生滑坡失穩(wěn)、不均勻沉降、垮塌。

薄煤層段（N1-2x2）：呈半固結(jié)狀態(tài)，可塑性強(qiáng)，呈薄層狀、中層狀產(chǎn)出，節(jié)理不發(fā)育，地層呈板狀或薄板狀，軟弱層最多，抗水、抗風(fēng)化能力差，風(fēng)化后呈土狀，呈軟-可塑狀，抗壓強(qiáng)度低。該巖土穩(wěn)定性差，構(gòu)成邊坡變形破壞的潛在軟弱面（帶），易發(fā)生滑坡、垮塌，是對(duì)邊坡穩(wěn)定影響最大的巖層。

主煤層段（N1-2x3）：巨厚褐煤層，水平層理及微波狀層理，夾多層薄層狀含炭粘土巖，粉砂巖、夾矸，夾層抗風(fēng)化和抗水性能力差，風(fēng)化后呈土狀，呈軟-可塑狀，抗壓強(qiáng)底低。長(zhǎng)時(shí)間暴露易風(fēng)化呈散體狀，發(fā)生自燃，構(gòu)成邊坡易沿泥化夾層發(fā)生滑坡[1]。

泥灰?guī)r段（N1-2x4）：為巨厚巖層狀，性脆，較硬并可塑狀，易產(chǎn)生裂隙，其松動(dòng)帶內(nèi)次生裂隙較發(fā)育。斷裂帶附近可能發(fā)生崩塌。

1.2 軟弱結(jié)構(gòu)面的影響

礦區(qū)巖體中的許多結(jié)構(gòu)面，或本身就是軟弱夾層（如炭質(zhì)黏土巖及劈理帶），或是由于受爆破、卸荷、風(fēng)化及地下水等作用軟化、泥化形成軟弱結(jié)構(gòu)面。Q4黏土、粉質(zhì)黏土與N1－2x1－2黏土巖接觸面、N1－2x3褐煤與N1－2x1－2黏土巖接觸面、N1－2x3褐煤層中煤與夾矸的接觸面等，這些接觸部位上下聯(lián)接力較差，強(qiáng)度差異也極大，加之N1－2x3、N1－2x2、N1－2x1中的炭質(zhì)黏土巖夾層為軟弱夾層，包括T2g2地層中的層間泥化夾層或泥膜，具有強(qiáng)度低、易泥化軟化、易崩解，是影響邊坡穩(wěn)定性的主要軟弱結(jié)構(gòu)面[2-3]。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造的影響

對(duì)礦區(qū)影響較大的斷層有F2、F3、F4、F7、F8，從鉆孔資料可以看出，周邊巖體多有扭曲、擠壓、破碎現(xiàn)象。特別在布沼壩露天礦西幫邊坡，受主要斷層（F7、F8）及向斜構(gòu)造的影響，地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，致使灰?guī)r覆蓋于黏土巖之上，同時(shí)巖體破碎，灰?guī)r巖體中的層間泥化夾層、節(jié)理裂隙面、黏土巖弱層使得西幫巖層力學(xué)強(qiáng)度較低，同時(shí)西幫巖層局部邊坡角相對(duì)其他位置較大，在構(gòu)造作用的影響下易發(fā)生滑坡、崩塌，是礦區(qū)潛在的最大、最嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害隱患。

1.4 采剝排工藝的影響

采場(chǎng)內(nèi)的采剝推進(jìn)速度受煤炭市場(chǎng)需求變化的影響呈不規(guī)律性，部分臺(tái)階很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法推進(jìn)，長(zhǎng)期暴露受地表水、風(fēng)的侵蝕造成局部臺(tái)階垮塌；部分臺(tái)階因出煤需要而高強(qiáng)度推進(jìn)，臺(tái)階防排水工程的建設(shè)跟不上采剝工程的推進(jìn)，臺(tái)階平臺(tái)易積水，下滲給采剝工程帶來(lái)不便或造成局部臺(tái)階跨塌；排棄物料受采剝工程的制約，易造成單一物料排棄，易形成潛在弱面，影響排土場(chǎng)的邊坡穩(wěn)定性。

1.5 水的影響

地表水的影響。排土場(chǎng)邊坡受地表水匯流沖刷，易形成侵蝕溝引發(fā)坡面水土流失或坡面泥石流，破壞邊坡穩(wěn)定性；地表水下滲，巖土體力學(xué)強(qiáng)度降低，易形成軟弱結(jié)構(gòu)面導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低；隨著開(kāi)規(guī)模的擴(kuò)大，采坑將成為地表水、地下水的排泄中心，雖然采坑周圍已修建有完善的防洪溝、截水溝和臺(tái)階平臺(tái)疏干排水溝，但雨季暴雨時(shí)仍可能造成礦坑局部集水，對(duì)采剝工程造成影響。

地下水的影響。受地質(zhì)構(gòu)造的影響，承壓水、高低水位區(qū)的存在，弱化了巖土體強(qiáng)度，導(dǎo)致邊坡易失穩(wěn)，同時(shí)，部分時(shí)段需要搶采，超靜水壓來(lái)不及消散是礦區(qū)生產(chǎn)的巨大隱患[4]。

1.6 爆破震動(dòng)的影響

礦區(qū)開(kāi)采爆破作業(yè)，振動(dòng)載荷在巖體中以應(yīng)力波的形式傳播[5-6]，會(huì)對(duì)邊坡巖體結(jié)構(gòu)面和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，造成結(jié)構(gòu)面的漸進(jìn)破壞和巖體的變形[7-8]，繼而加速邊坡的變形或垮塌。

1.7 煤層自然的影響

經(jīng)實(shí)驗(yàn)，煤田煤樣的吸氧量是2.97 L/g，煤層自燃傾向性為一類，屬于容易自燃煤層。煤層具有自燃傾向性。根據(jù)坑下實(shí)際測(cè)試，煤體自燃發(fā)火期為20 d至8個(gè)月，一般為40 d左右。礦區(qū)煤層為褐煤，變質(zhì)程度較低，而且煤的硬度較軟。對(duì)于煤層自燃情況采取灑水的方式進(jìn)行滅火，煤層自燃會(huì)使煤體軟化膨脹，再加上滅火灑水的影響，會(huì)使自燃煤體強(qiáng)度大幅度降低，這對(duì)煤層臺(tái)階的邊坡穩(wěn)定性帶來(lái)了不利影響。

1.8 空氣污染和噪聲污染的影響

采煤、剝離、排棄和重型汽車運(yùn)輸會(huì)產(chǎn)生一定揚(yáng)塵使采坑及其周圍地區(qū)受到不同程度的污染。生產(chǎn)設(shè)備和交通運(yùn)輸產(chǎn)生的噪聲對(duì)作業(yè)環(huán)境影響較大，對(duì)外環(huán)境有一定的影響。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境治理的特點(diǎn)

2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境治理的系統(tǒng)性

礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題情況復(fù)雜、影響因素多，因此礦山地質(zhì)環(huán)境治理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，治理必須統(tǒng)籌考慮整個(gè)礦區(qū)，考慮各種影響因素，同時(shí)要結(jié)合礦區(qū)的開(kāi)發(fā)利用方案、初步設(shè)計(jì)、采剝?cè)O(shè)計(jì)、防排水規(guī)劃等，統(tǒng)籌考慮、合理安排，使治理工作在時(shí)間上有序銜接，在空間上形成一個(gè)點(diǎn)、線、面有機(jī)結(jié)合的整體。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境治理的時(shí)效性

礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題隨著露天礦的開(kāi)采不斷發(fā)生變化，在制定治理措施時(shí)，須充分考慮后續(xù)的采剝排工程對(duì)治理區(qū)的影響，考慮各種影響因素可能造成的治理措施的有效性和有效時(shí)間，從而把握治理的時(shí)間切入點(diǎn)，制定切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)的治理措施，使治理效率最大化和投資效率最大化。

2.3 礦山地質(zhì)環(huán)境治理的緊迫性

礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題點(diǎn)多面廣，危害程度各不相同，應(yīng)按“輕重緩急”的原則，優(yōu)先對(duì)危害程度高、對(duì)周邊環(huán)境影響大的應(yīng)盡早盡快進(jìn)行治理，任其發(fā)展將帶來(lái)更大的危害。

2.4 治理措施的有效性

在考慮治理措施時(shí)，應(yīng)充分考慮礦區(qū)的地理環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)條件等各種因素的影響，有的治理措施設(shè)計(jì)時(shí)只考慮符合規(guī)范要求，但并不符合實(shí)際情況，實(shí)施后發(fā)現(xiàn)效果不佳或起不到效果。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境治理的原則及措施

礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題點(diǎn)多面廣，隨著采礦活動(dòng)的開(kāi)展而不斷發(fā)展變化，同樣的問(wèn)題在不同區(qū)域的表現(xiàn)形式也各不相同，結(jié)合不同區(qū)域的特點(diǎn)，按照“治理分區(qū)，工程分級(jí)、因地制宜”的原則，制定有針對(duì)性的治理措施。

3.1 治理分區(qū)

通過(guò)評(píng)估礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的影響范圍、危害程度，結(jié)合礦山環(huán)境發(fā)展變化趨勢(shì)，將礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理區(qū)域劃分為治理區(qū)、恢復(fù)區(qū)和防治區(qū)3級(jí)。

治理區(qū)，重在“治”，主要針對(duì)已存在變形失穩(wěn)的邊坡區(qū)域、存在礦山地質(zhì)環(huán)境治理問(wèn)題且發(fā)展速度快影響大的區(qū)域。

恢復(fù)區(qū)，重在“復(fù)”，主要針對(duì)采場(chǎng)排土場(chǎng)到界區(qū)域、運(yùn)輸?shù)缆穬蓚?cè)等。以植被恢復(fù)、土地復(fù)墾恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境為主。

防治區(qū)，重在“防”，以預(yù)防為主，通過(guò)治理措施或工程，消除小問(wèn)題小隱患，防止其影響和危害發(fā)展擴(kuò)大。

3.2 工程分級(jí)

根據(jù)治理措施的投入、時(shí)效等因素，將治理措施分為治理工程、維護(hù)工程和臨時(shí)工程3類。

3.3 因地制宜

對(duì)于因地層巖性、產(chǎn)狀、軟弱結(jié)構(gòu)面等地質(zhì)因素造成的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，其影響因素是客觀存在無(wú)法改變的。通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握其變形規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，做到實(shí)時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)；對(duì)存在失隱、滑坡危險(xiǎn)的區(qū)域?qū)嵤┣宸綔p載、加固等工程治理。

對(duì)于因采剝排工程造成的影響，則通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、調(diào)整工藝，將影響降至最低。對(duì)采場(chǎng)排土場(chǎng)的到界區(qū)域，植樹(shù)造林固土護(hù)坡，提高邊坡穩(wěn)定性和避免水土流失；對(duì)有復(fù)墾條件的排土場(chǎng)到界區(qū)域，客土恢復(fù)耕地，提高土地利用率。

建立完善防排水系統(tǒng)，避免水對(duì)其的影響；對(duì)采場(chǎng)工作幫，不適合建設(shè)永久或長(zhǎng)期性排水溝，但又急需解決臺(tái)階排水問(wèn)題，采取開(kāi)挖臨時(shí)排水土溝疏干排水，是最經(jīng)濟(jì)的方法。排土場(chǎng)新到界區(qū)域，由于排棄物松散，易發(fā)生不均勻沉降，先開(kāi)挖臨時(shí)土溝疏干排水，易下滲區(qū)域輔以防水土工布，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷排棄物確定永久或長(zhǎng)期性排水溝的建設(shè)。

4 結(jié) 語(yǔ)

礦山由于礦石類型、賦存條件、開(kāi)采方式、地質(zhì)環(huán)境容量的不同,對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞程度不同,因而治理方法、治理措施、治理思路應(yīng)結(jié)合礦山實(shí)際情況。在礦山開(kāi)發(fā)過(guò)程中，堅(jiān)持預(yù)防為主、綜合治理，系統(tǒng)的、有針對(duì)性的采取合理、經(jīng)濟(jì)、可行的治理措施，只有將工程措施與生物措施緊密結(jié)合才能切實(shí)解決礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題與地質(zhì)災(zāi)害隱患，保護(hù)和改善礦山環(huán)境，創(chuàng)造良好的礦區(qū)生產(chǎn)生活環(huán)境。

［1］馬明，陳路良，馬娟．布沼壩露天礦西幫邊坡穩(wěn)定性分析［J］．煤炭技術(shù)，2015（1）：227-230.

［2］趙建康，張?zhí)煳模R明．布沼壩露天礦西幫清方減載設(shè)計(jì)及實(shí)施［J］．露天采礦技術(shù)，2014（9）：51-54.

［3］張?zhí)煳?小龍?zhí)兜V區(qū)邊坡工程綜合治理［J］.露天采煤技術(shù)，2000（2）：14-15.

［4］馬明，艾暢，王俊，等．水浸基底排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性研究［J］，煤炭技術(shù)，2015（9）：212-215.

［5］陳明，盧文波，舒大強(qiáng)，等．爆破振動(dòng)作用下邊坡極限平衡分析的等效加速度計(jì)算方法［J］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28（4）：784-790.

［6］張?zhí)煳?，才慶祥，冀憲成，等．爆破振動(dòng)對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響［J］．金屬礦山，2016（3）：48-52.

［7］楊國(guó)梁，楊仁樹(shù)，車玉龍．周期性爆破振動(dòng)下圍巖的損傷累積效應(yīng)［J］．煤炭學(xué)報(bào)，2013，38（1）：25-29．

［8］何理，鐘冬望．爆破載荷作用下的巖質(zhì)邊坡動(dòng)力穩(wěn)定系數(shù)［J］．武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（4）：317-320．

【責(zé)任編輯：張 夙】

Analysis of geological environment governance factors and controlm easures in m ine

GU Yukui,CHEN Luliang
(Yunnan Province Xiaolongtan Mining Bureau,Kaiyuan 661699,China)

Through the analysis of influencing factors of mine geological environment problems in mining area,the article summarized the characteristics of mine geological environmental governance work,and discussed the governance work,in order to provide support formine geological environmental governance.

mine geological environment;influence factor;analysis;controlmeasure

X141

B

1671－9816（2017）09－0094－03

2017-06-20

古玉葵（1975—），男，碩士，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)任云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局地質(zhì)高級(jí)工程師。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.025

古玉葵，陳路良.礦山地質(zhì)環(huán)境治理影響因素分析與治理措施［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（9）：94-96.