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        地下開采礦山地質(zhì)環(huán)境保護問題及治理措施探究

        2019-09-25 08:53:52張麗娜
        山西化工 2019年4期
        關鍵詞:堆場礦渣采空區(qū)

        張麗娜

        (山西清澤陽光環(huán)??萍加邢薰荆轿?太原 030023)

        引 言

        礦產(chǎn)資源具有稀缺性、不可再生性、區(qū)域分布不均衡等特質(zhì),礦山地下開采能夠有效滿足社會生產(chǎn)對于礦產(chǎn)資源的需求,然而在開采礦山的過程中產(chǎn)生了嚴重的資源掠奪與環(huán)境破壞問題,違背國家的生態(tài)建設目標。在此應加強對地下開采所產(chǎn)生環(huán)境問題的評估,并采取有效治理措施,實現(xiàn)經(jīng)濟與生態(tài)效益的兼顧。

        1 礦山概況與地質(zhì)環(huán)境影響評估

        1.1 礦山概況介紹

        以某礦山的地下開采工程為實例,該礦山所處區(qū)域為亞熱帶季風氣候,土壤為第四系坡積物,厚度處于3m~4m范圍內(nèi),地勢為中部高、東西側低的丘陵地貌,地形坡度為10°~40°、相對高差為199.98m,地表水系主要為季節(jié)性溪流,喬木、灌木類植被覆蓋在區(qū)域地表處。該區(qū)域礦層屬煤系地層,傾角為17°,礦層地質(zhì)特征如表1所示,全含煤巖系厚度為7.42m~34.37m。

        表1 礦層地質(zhì)特征

        1.2 地下開采對礦山地質(zhì)環(huán)境造成的影響評估

        1.2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境存在問題

        從地質(zhì)災害層面入手,由于其井下開采面積約為6.7hm2,在礦山開采后會形成較大的地下采空區(qū),進而因地面開裂產(chǎn)生多處裂縫,對地質(zhì)環(huán)境構成一定影響;從含水層角度入手,該區(qū)域礦井的涌水量均值為240m3/d,在雨季可達480m3/d,在礦山開采的過程中極易損壞隔水層,而礦坑排水也將導致地下水位下降,對含水層造成較大影響;從地形地貌角度入手,在礦山地下開采過程中極易破壞井口建筑物、礦渣堆場,破壞邊坡穩(wěn)定性,嚴重影響地貌景觀;從土地資源角度入手,礦山地下開采作業(yè)需要完成作業(yè)區(qū)、辦公區(qū)、礦渣堆場的建設,嚴重侵占區(qū)域范圍內(nèi)的林地資源,其開挖作業(yè)也會使區(qū)域范圍內(nèi)土壤受到挖損破壞[1]。

        1.2.2 地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評估

        結合礦山開采引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題,可將地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀劃分為較嚴重、較輕兩個等級(分級標準如表2所示),分別為B區(qū)和C區(qū),其中B區(qū)面積為24.72hm2,在評估區(qū)域內(nèi)占比9.6%;C區(qū)面積為232.28hm2,在評估區(qū)域內(nèi)占比90.4%。其中B區(qū)主要位于采空區(qū)與礦渣堆場,造成嚴重危害的原因是大量廢棄礦渣堆放在地表,采空區(qū)面積擴大影響地質(zhì)結構的穩(wěn)定性,以及排水工程破壞原有含水層。

        表2 地質(zhì)環(huán)境影響的分級標準

        1.2.3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響預測評估

        針對地下開采對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響進行預測,其有可能出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問題大體分為以下幾類:其一是地面塌陷問題,大面積采空區(qū)極易對采礦活動構成威脅,引發(fā)頂板垮落、冒頂事故,且在巖移范圍不斷擴張的趨勢下增加地表變形程度、產(chǎn)生塌陷坑,其中地表張裂變形帶高度的計算公式為:

        其二是巖崩問題,礦山爆破將影響到巖體內(nèi)部應力,加大卸荷裂縫寬度與深度,增大巖崩幾率,但對于該區(qū)域的影響面積預測為0.14hm2,屬于較輕影響。其三是泥石流問題,倘若礦山所在區(qū)域發(fā)生強降雨,雨水持續(xù)沖刷礦渣堆場將引發(fā)泥石流災害,但該區(qū)域周邊以荒山為主,因此影響程度較低。通過針對該礦山所在地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境影響情況進行預測,可以大體劃分出較嚴重、較輕兩個等級,其中較嚴重區(qū)域占地面積為31.79hm2,在整體評估區(qū)域占比為12.37%;影響較輕區(qū)域占地面積為225.21hm2,占比87.63%。由此可以判斷,在該區(qū)域地下開采礦山對于地質(zhì)環(huán)境的影響程度較輕,但需加強對開采區(qū)、礦渣堆場等重點區(qū)域的恢復治理,將地下開采對含水層、地形地貌的影響降至最低。

        2 礦山地質(zhì)環(huán)境保護的具體治理措施

        2.1 健全地質(zhì)環(huán)境保護機制,完善管理制度

        一方面,基于可持續(xù)發(fā)展與環(huán)保原則進行礦山地下開采作業(yè)標準的建設,投入資金技術強化新型礦山開采技術的研發(fā),完善礦山地質(zhì)環(huán)境管理制度、礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復基金制度,吸納社會資本從事環(huán)境治理工作,并針對礦山開采情況進行定期勘察與評估,強化地質(zhì)環(huán)境保護,實現(xiàn)對礦山地質(zhì)環(huán)境問題的有效治理。另一方面,應針對礦產(chǎn)資源開采作業(yè)程序進行規(guī)范化設置,依據(jù)專家評估結果作為審核依據(jù),綜合運用3S、遙感技術進行礦山地質(zhì)環(huán)境的勘察預測,確保規(guī)劃方案的有效落實,實現(xiàn)對礦山環(huán)境的動態(tài)管理與保護。

        2.2 推行多元化治理工程,落實具體治理要求

        2.2.1 地面塌陷治理

        通常礦區(qū)地質(zhì)塌陷主要發(fā)生在采空區(qū),對此需增加區(qū)域巷道頂板的厚度,利用混凝土砌筑巖石封閉墻,實現(xiàn)采空區(qū)的有效分隔,并選取截排水溝布設在塌陷移動盆地外圍處,防范地表水滲入采空區(qū)。同時,還應在地下開采過程中及時利用廢礦石、礦渣做回填處理,必要時可選取金屬錨桿、金屬網(wǎng)進行頂板支護,實現(xiàn)頂板加固處理,待礦山閉坑后針對采空區(qū)進行封閉處理。

        2.2.2 邊坡失穩(wěn)治理

        要求礦山開采人員務必依照預先制定好的開采方案執(zhí)行具體作業(yè),針對巖石破碎地區(qū)酌情減小坡高,并圍繞邊坡頂部位置約的部位布設截排水溝,實現(xiàn)對地表水的有效攔截,防止?jié)B入邊坡影響其穩(wěn)定性。同時,針對部分裸露邊坡進行綠化處理,選取藤類植物、根系發(fā)達植物強化邊坡結構的穩(wěn)固性,并針對部分較為脆弱的邊坡位置進行擋土墻的布設,實現(xiàn)對廢石、棄土堆的有效攔截。此外,還需圍繞邊坡進行監(jiān)測點的布設,以此實現(xiàn)對邊坡的動態(tài)監(jiān)測,便于及時采取工程措施實現(xiàn)邊坡治理,提高邊坡穩(wěn)定性。

        2.2.3 泥石流治理

        在廢石、棄土堆外圍處布設截排水溝、設置擋土墻,以降低其結構失穩(wěn)的風險;同時在下游山溝位置修筑攔砂壩,選取適宜種植的植物進行區(qū)域綠化處理,針對廢石、棄土堆進行復墾規(guī)劃,以此改善水土流失情況,防范泥石流災害的發(fā)生[2]。

        2.2.4 土地復墾與綠化

        針對土地資源破壞問題進行治理,主要采用復墾、綠化等舉措進行礦山整治;同時,通過加裝凈化裝置實現(xiàn)對區(qū)域范圍內(nèi)地表徑流廢水的排污凈化處理,保障水質(zhì)達標后方可排放;此外,還需加強礦區(qū)的綠化景觀建設,以此恢復地質(zhì)地貌景觀,營造良好的生態(tài)空間。

        2.3 細化地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測要點,完善資金技術支持

        從地面塌陷監(jiān)測層面入手,應以采空區(qū)上部為基準,在外擴25m、50m的范圍內(nèi)創(chuàng)設5條監(jiān)測線、50個固定監(jiān)測點,完善監(jiān)測期限的設計。以邊坡監(jiān)測為例,其監(jiān)測內(nèi)容如表3所示。從含水層監(jiān)測層面入手,以每10d為周期開展常態(tài)化監(jiān)測,動態(tài)收集區(qū)域范圍內(nèi)水質(zhì)、水量、水位等參數(shù)信息,并加強對開采巷道處地下水滲流情況的監(jiān)測。從崩滑泥監(jiān)測層面入手,結合專項監(jiān)方案進行礦渣堆場臨界狀態(tài)的監(jiān)測,便于及時采取應急處理方案減輕災害影響,實現(xiàn)對地質(zhì)環(huán)境的有效保護[3]。

        表3 邊坡監(jiān)測點布設情況

        3 結語

        礦山地質(zhì)環(huán)境的保護與治理是一項長遠工程,涉及到多個環(huán)節(jié)、部門的密切配合,對此需牢固秉持著環(huán)境保護優(yōu)先原則進行治理方案的科學編制,采取多元化舉措加強對地面塌陷、邊坡失穩(wěn)、泥石流以及地質(zhì)水文狀況的治理,配合完備監(jiān)測手段實現(xiàn)地質(zhì)問題的評估預測,推動礦產(chǎn)開發(fā)利用的可持續(xù)發(fā)展。

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