周濤
(江蘇煤炭地質(zhì)勘探三隊,江蘇 常州213017)
本礦區(qū)位于江蘇省豐縣,城北斷層與鴛樓斷層之間的師砦凹陷中部,地表地形平坦,全為第四系覆蓋,地面標高+37~+41m,自然坡降1/3000~1/10000。
礦區(qū)內(nèi)松散層(Q+N)厚度為303.2~356.45m,平均325.36m。主采鹽層頂板埋深約864.00~970.40m,含鹽亞段厚度164.6~487.11m, 鹽 層 累 厚 18.3~217.28m, 底 界 埋 深884.2~1500m。礦區(qū)邊界隔水條件較好,礦體上覆鹽系頂板多為厚層泥巖,構(gòu)造裂隙不發(fā)育,礦床無直接充水水源,水文地質(zhì)條件屬于簡單類型。礦區(qū)礦體埋深大,硬石膏巖、泥巖、鈣芒硝巖三種巖石組成開采巖鹽的頂?shù)装?,抗壓強度一般較強,工程地質(zhì)條件為簡單~中等。礦區(qū)土地利用類型以耕地為主,其次是園地、城鎮(zhèn)村及工礦用地、水域及水利設(shè)施用地。
2.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害分析。本礦區(qū)自1989 年建井以來,開采規(guī)模小,至2008 年礦區(qū)整合后開采量有所增長,現(xiàn)礦區(qū)范圍內(nèi)共有生產(chǎn)井13 口,開采方式為鉆井水溶法,目前已形成一定范圍的溶腔。在綜合考慮地層結(jié)構(gòu)、采礦方法及礦山建設(shè)情況的基礎(chǔ)上,確定評估區(qū)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害類型主要為地面沉降和地面塌陷(采空塌陷)災(zāi)害。
(1)地面沉降是平原地區(qū)較普遍的一種災(zāi)害類型,主要是由于地下水開采引起;本礦區(qū)生產(chǎn)用水已停止使用地下水,主要生產(chǎn)用水為制鹽生產(chǎn)循環(huán)水,并把制鹽過程中蒸汽冷凝水作為補充。評估區(qū)周邊地下水開采程度也較低,目前尚未引起大范圍的地下水位下降。(2)礦層開采深度必須在安全開采深度以下,結(jié)合本區(qū)巖性和巖性力學(xué)特征,安全開采深度參照《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》中計算頂板冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶經(jīng)驗公式進行計算:
式中:H安—安全開采深度,m;
H裂(Hf)—裂隙帶深度,m;
H?!Wo層厚度,m;
H松—上覆層厚度(m),本塊段為303.2~356.45m;
M—開采完畢后溶腔凈空高(m);
N—分層開采層數(shù);
本次采用礦區(qū)東側(cè)和北側(cè)勘探井K-1 孔和t-1 孔進行安全開采深度計算:
位于礦區(qū)東側(cè)的勘探井K-1 孔累計開采厚度為133.61m,按5 層組合開采,NaCl 平均品位為66.68%,殘渣膨脹率平均8.84%,單井回采率為70%。位于礦區(qū)北側(cè)的勘探井t-1 孔累計開采厚度為166.77m,按7 層組合開采,NaCl 平均品位為73.92%,殘渣膨脹率平均8.84%,單井回采率為70%。
安全開采最大深度計算結(jié)果表
安全開采最大結(jié)果表明,本鹽礦安全開采深度最大為804.16m,目前礦山主要開采3-5 鹽層,開采深度為1120.00~1460.00m,位于安全開采深度以下。礦區(qū)生產(chǎn)井正常運行,土地正常耕種,周邊村莊房屋及道路等建(構(gòu))筑物未發(fā)現(xiàn)變形開裂跡象。因此,礦區(qū)地面塌陷災(zāi)害影響程度較輕。
2.2 礦區(qū)含水層破壞分析。礦區(qū)對含水層破壞存在兩種途徑:一是礦區(qū)鹽層頂板冒落帶向上擴展,將開采層與含水層串通,導(dǎo)致鹵水進入含水層,污染地下水;二是采鹵系統(tǒng)的滲漏,造成地下水水質(zhì)的污染。
本區(qū)主要含水層賦存于380m 以淺,而礦層埋深一般大于864.00m。礦層隔水頂板厚度大,分布穩(wěn)定,巖體膠結(jié)程度高,飽和抗壓強度都在10.0~47.4Mpa,孔隙度較低,且裂隙不發(fā)育,構(gòu)造呈簡單單斜,具良好的隔水性能;一般不會出現(xiàn)礦層與含水層之間串通而造成地下水水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。
采鹵系統(tǒng)主要采用對接連通井生產(chǎn),露天或淺埋藏?zé)o縫鋼管輸送。如果采鹵井的封止效果差、輸鹵管路絲扣鏈接不緊密、儲鹵池腐蝕及開裂,可能會導(dǎo)致鹵水滲透漏失,造成地下水的污染,地面土壤堿化,但在日常生產(chǎn)中加強管理則可避免污染發(fā)生。
2.3 地形地貌景觀破壞分析。礦山附近無自然保護區(qū)、人文景觀、風(fēng)景旅游區(qū),開采方式采用水溶法開采,開采活動主要位于地下,地表以上僅有1 個采鹵基地,1 個采輸鹵中心,13 口采鹵井口少量占地。采礦活動對礦山地形地貌景觀破壞程度較輕。
2.4 礦區(qū)水土環(huán)境污染分析。采礦活動對土地資源影響和破壞具有分區(qū)性,生產(chǎn)井、采鹵基地及采輸鹵中心對土地資源影響和破壞較嚴重,其余地區(qū)對土地資源影響破壞較輕。
2.5 土地復(fù)墾區(qū)。未來5 年內(nèi)項目復(fù)墾區(qū)為關(guān)閉在生產(chǎn)井兩口,占地面積20m2。
3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境治理。由于采礦年限還未到期,礦井仍繼續(xù)生產(chǎn),因此,該階段地質(zhì)環(huán)境保護和治理恢復(fù)工作部署以保護、監(jiān)測、預(yù)防為主,礦山地質(zhì)環(huán)境保護措施如下:
(1)地面變形監(jiān)測:本礦山存在采空地面塌陷和地面沉降的可能性,按照“以防為主、防治結(jié)合”的原則,采用人工觀測和全站儀監(jiān)測相結(jié)合的監(jiān)測措施。人工監(jiān)測:人工監(jiān)測點主要布置在井口、村莊、河流。共布設(shè)人工監(jiān)測點16 個,監(jiān)測周期為1 次/月。全站儀監(jiān)測:利用以往已建11 個水準監(jiān)測點,并在擬新建對接井組的井口位置布設(shè)2 個水準監(jiān)測點,建立監(jiān)測網(wǎng),監(jiān)測頻率2 次/年。(2)水環(huán)境監(jiān)測:以水質(zhì)監(jiān)測為主,包括地下水、地表水監(jiān)測,進行水位監(jiān)測,水質(zhì)監(jiān)測為一般水樣簡分析。地下水監(jiān)測:根據(jù)本礦區(qū)情況,本區(qū)共布置3 個觀測點,各含水巖組均設(shè)置監(jiān)測孔1 個,其中Ⅰ含監(jiān)測孔借用周邊居民民井,Ⅱ含、Ⅲ含監(jiān)測孔已于2012 年施工。水位監(jiān)測3 口井,監(jiān)測頻率2 次/年。水質(zhì)檢測3 口井,監(jiān)測頻率2 次/年。地表水監(jiān)測:在礦區(qū)周邊主要地表水河的下游設(shè)置監(jiān)測點1 處,主要為水質(zhì)監(jiān)測,監(jiān)測頻率2次/年。(3)土壤質(zhì)量監(jiān)測:在礦區(qū)選擇可能遭受土壤污染的代表性地段(鹽井井場、輸鹵管線)作為主要土壤取樣監(jiān)測點。另外,在未被污染的地段布置少量的(1~2 個點)土壤取樣監(jiān)測點,進行對比。共安排12 個監(jiān)測點,變化異常時增加監(jiān)測點,監(jiān)測礦區(qū)土壤鹽漬化程度,監(jiān)測頻率1 次/半年。(4)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測:管線沿線生態(tài)巡查,對植物生長情況進行監(jiān)測,周期為2 次/月。井口周邊現(xiàn)場巡查,主要是對土地復(fù)墾過程與效果的監(jiān)測,包括土壤肥力狀況、植物生長情況、配套設(shè)施使用情況等,監(jiān)測周期為1 次/月。
3.2 土地復(fù)墾工程。未來企業(yè)仍將繼續(xù)生產(chǎn),現(xiàn)階段土地復(fù)墾主要為關(guān)閉兩口井占用井口用地。根據(jù)礦山施工開采規(guī)劃,結(jié)合礦區(qū)土地破壞的形式,按照土地復(fù)墾方向和質(zhì)量要求,針對2 個不同土地復(fù)墾單元(分別為旱地、村莊)進行工程復(fù)墾工作,本次以土地復(fù)墾技術(shù)措施以旱地復(fù)墾單元為例。
(1)采鹵井封閉、整平:開采結(jié)束后,對采鹵井進行封孔,后對地表整平。(2)污染土地水洗:對破壞的土地資源進行水洗(包括人工、天然),用清水對污染土壤進行洗滌,將附著在土壤顆粒表面的有機和無機污染物轉(zhuǎn)移至水溶液中,從而達到洗滌和清潔污染土壤的目的,水洗深度約1.5m。(3)表土剝離:在施工前將地表50cm 厚表土搬運到固定場地存儲。(4)土地翻耕:利用拖拉機拖帶三鏵犁對清理后的場地進行翻耕,土地翻耕深度20cm。(5)表土回填:利用拖式鏟車在翻耕后回填,在場地覆土50cm,土源為之前剝離表土。(6)土壤培肥:用有機肥料的措施進行土壤培肥,復(fù)墾3 年后達到周邊同類型土地質(zhì)量水平。
礦區(qū)環(huán)境保護主要以監(jiān)測工程為主,分為地面變形監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測、土壤質(zhì)量監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,針對不同監(jiān)測工程,提出了監(jiān)測工作的目的、內(nèi)容、監(jiān)測點的布設(shè)、監(jiān)測方法、監(jiān)測工作量和主要技術(shù)要求。
土地復(fù)墾工作根據(jù)鹽礦實際情況提出主要技術(shù)措施,保證復(fù)墾三年后達到周邊地區(qū)同等土地利用類型水平。