閔 超

（長(zhǎng)安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054）

中國(guó)煤炭資源埋藏較深，井工開(kāi)采是主要的開(kāi)采方式，其占比在90%以上。井工開(kāi)采項(xiàng)目的建設(shè)工程種類(lèi)多，包括主體工程、輔助工程、公用工程、儲(chǔ)運(yùn)工程等，其所占土地面積在數(shù)十平方公頃以上，向下采掘深度往往在數(shù)百米以上，對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。

1 地面沉陷

開(kāi)采沉陷是由于地下巖層被采空，地面覆蓋巖層失去支撐而出現(xiàn)重力變形和斷裂的現(xiàn)象，是井工煤礦區(qū)最常見(jiàn)、最主要的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。在CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其檢索發(fā)現(xiàn)，開(kāi)采沉陷在煤礦開(kāi)采環(huán)境問(wèn)題文獻(xiàn)中所占比例最大，其所受關(guān)注度最高。目前，中國(guó)煤礦環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作對(duì)地面沉陷的預(yù)測(cè)主要依據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》中的概率積分法，該方法是在隨機(jī)介質(zhì)理論的基礎(chǔ)上延伸、簡(jiǎn)化、發(fā)展而來(lái)的一種基于幾何學(xué)的開(kāi)采沉陷預(yù)測(cè)方法[1]。近些年，出現(xiàn)了眾多對(duì)概率積分法參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的新算法，包括遺傳算法[2]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法[3]以及果蠅算法[4]等。

胡炳南等[5]的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，中國(guó)由于煤礦開(kāi)采造成的土地塌陷面積高達(dá)20 000 km2。地面沉陷改變了地表水的水流方向，地面起伏變大，低洼區(qū)易匯集降雨，加劇水土流失，直接威脅采區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境；此外地面沉陷造成地表裂縫，引發(fā)安全事故，同時(shí)使地表建筑、交通設(shè)施（道路、橋梁等）變形，對(duì)人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大損失。

2 水資源流失及污染

2.1 水資源流失

中國(guó)煤炭資源主要分布在淡水資源匱乏的西北地區(qū)，井工煤礦開(kāi)采破壞了地下含水層的水力平衡，同時(shí)伴隨發(fā)育導(dǎo)水裂隙帶，繼而引發(fā)大量的礦井涌水，造成地下水水位降低，加劇西北地區(qū)水資源短缺危機(jī)。柳寧等[6]的研究結(jié)果表明，榆神府地區(qū)因煤礦開(kāi)采而造成的年排水量約為5×107m3，并且隨著其余規(guī)劃煤礦的建成，年排水量將會(huì)增加約1.4×108m3，對(duì)于地下水位預(yù)測(cè)結(jié)果也表明從2013—2048年，礦區(qū)地下水位年降幅將超過(guò)20 m。目前，礦井涌水量的計(jì)算方法包括解析法、大井法、數(shù)值法等，其中大井法的應(yīng)用最為廣泛，常在煤礦環(huán)境評(píng)價(jià)工作中用以計(jì)算礦井涌水量。

2.2 水資源污染

采區(qū)水資源污染原因復(fù)雜，首先地下水在采礦活動(dòng)的干擾下加大了對(duì)礦石中硫化物及重金屬的溶解，此外，地下水流出地表與空氣接觸，水中的硫離子發(fā)生氧化，加劇水質(zhì)酸化。王振興等[7]的研究結(jié)果表明采礦活動(dòng)會(huì)明顯劣化地層中各含水層的水質(zhì)。開(kāi)采項(xiàng)目生活污水的跑、冒、滴、漏和矸石山淋溶水同樣也會(huì)對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響。

3 土地環(huán)境問(wèn)題

煤礦工程需要對(duì)大面積土地進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以建設(shè)煤炭的開(kāi)采、分選、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、生活等場(chǎng)地。開(kāi)發(fā)土地會(huì)直接破壞地表植被，破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土地耕種能力。煤矸石需要壓占大量土地，同時(shí)煤矸石含有SO42-、Zn、Cu 等組分，如不設(shè)專門(mén)的矸石倉(cāng)及采取防滲措施，可對(duì)土壤造成污染。劉玥 等[8]的研究結(jié)果表明煤矸石周邊200 m 范圍內(nèi)的重金屬Pb、Zn、Cu、Cd 含量均嚴(yán)重超過(guò)中國(guó)土壤元素背景值，且重金屬Pb、Zn 在土壤中容易發(fā)生轉(zhuǎn)移，對(duì)周?chē)鷳B(tài)存在嚴(yán)重安全隱患。

中國(guó)大部分煤炭資源集中分布在氣候干旱的西北地區(qū)，地表蒸發(fā)量大，由于地下水含鹽度高，長(zhǎng)期外排地下水進(jìn)入土壤，就會(huì)造成土壤鹽堿化；礦井水長(zhǎng)期匯入低洼地區(qū)，也會(huì)造成土地沼澤化。井工煤礦開(kāi)采會(huì)造成地下水疏干，因此，地表水與土壤中的水分會(huì)在重力作用下滲透補(bǔ)給地下水，地面生態(tài)在長(zhǎng)期缺水狀態(tài)下遭到破壞，土壤出現(xiàn)沙漠化，同時(shí)水土流失風(fēng)險(xiǎn)加大。

經(jīng)閱讀多份中國(guó)井工煤礦環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告書(shū)，對(duì)其中四個(gè)煤礦的占地面積、礦井涌水量及預(yù)測(cè)開(kāi)采終止最大下沉面積數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，如表1所示，其中礦井涌水量由于礦區(qū)所在位置地下水條件的不同會(huì)出現(xiàn)較大差距。

表1 中國(guó)某四個(gè)煤礦的部分信息表

4 結(jié)束語(yǔ)

井工煤礦開(kāi)采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響具有綜合性與多面性，各個(gè)問(wèn)題之間也相互聯(lián)系、相互影響。中國(guó)政府要加強(qiáng)對(duì)煤炭企業(yè)的監(jiān)督，確保環(huán)境影響評(píng)價(jià)的真實(shí)性，同時(shí)企業(yè)需要承擔(dān)起治理礦區(qū)環(huán)境問(wèn)題的重?fù)?dān)，秉持“重點(diǎn)治理”與“全面治理”理念。全國(guó)煤礦所在位置的地質(zhì)、地理環(huán)境各異，各個(gè)煤礦開(kāi)采造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也不同，建議中國(guó)建立科學(xué)的煤炭開(kāi)采環(huán)境影響分級(jí)劃分制度，為全國(guó)煤炭開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行劃分，有利于確定開(kāi)采順序及減小環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。