劉 璐

(安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，安徽 合肥 230001)

0 引言

礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。安徽淮南市煤炭資源豐富，煤炭保有資源儲量達(dá)百億噸之多，約占安徽省煤炭保有資源儲量的50%?；茨鲜薪ǖV采煤較早，迄今已有百余年開采歷史，長期的煤炭開采使區(qū)內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境問題日益凸顯。礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理工作日益受到政府和社會各界人士的關(guān)注[2]。

安徽新楊煤礦為淮南市八公山區(qū)的小型煤礦，長期的開采形成了嚴(yán)重的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。該礦自2014年閉坑以來陸續(xù)開展了一些恢復(fù)治理工作，但采空地面塌陷、水土環(huán)境污染、矸石堆無序堆放等現(xiàn)象仍然突出。為防治礦區(qū)環(huán)境污染、生態(tài)破壞，通過對該礦開展詳細(xì)的礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，查明了主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題，提出了針對性治理措施。2018年5月至10月礦山企業(yè)對礦區(qū)進(jìn)行了全面治理，基本達(dá)到了預(yù)期的治理目標(biāo)。

1 礦區(qū)概況

1.1 區(qū)域背景

新楊煤礦屬于淮南煤田西翼，礦區(qū)面積177.22 hm2，橫跨淮河南北兩岸。礦區(qū)屬于淮北平原水文地質(zhì)區(qū)，位于廬江—嘉山以西，舒城—獨(dú)山以北[3]。地層劃屬華北地層大區(qū)徐淮地層分區(qū)淮南地層小區(qū)，區(qū)內(nèi)除奧陶系中統(tǒng)至石炭系中統(tǒng)、三疊系、侏羅系和白堊系缺失外，其余地層均有不同程度的發(fā)育。在構(gòu)造位置上隸屬于華北板塊的東南緣，處中朝準(zhǔn)地臺南緣的淮河臺坳與江淮臺隆的復(fù)合部位[4]。

1.2 礦山概況

新楊煤礦建成投產(chǎn)于1998年，閉坑于2014年。該礦山開采方式為井下開采，最低開采標(biāo)高為-450 m；開采的煤層位于二疊系上石盒子組，主要開采D、E 組煤層，煤層厚度0.3～1.8 m[5]。礦內(nèi)布置有一條混合提升井和一條回風(fēng)主井，采用斜井片盤式開拓方式。礦井采用走向長壁采煤法，采煤和全部垮落法管理頂板。由于地下開采及全部垮落法管理頂板，長期以來形成了采空地面塌陷、地貌景觀破壞等礦山地質(zhì)環(huán)境問題。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 采空地面塌陷

采空塌陷是由于礦體(層)采空、覆巖破壞所引起的[6]。礦區(qū)內(nèi)采空塌陷區(qū)2處，均為小型塌陷，塌陷區(qū)總面積83.42 hm2，最大塌陷深度10 m，其分布規(guī)律與采空區(qū)分布一致。采空塌陷不僅嚴(yán)重破壞了土地資源，損毀民房，而且威脅到礦區(qū)周邊居民的人身和財產(chǎn)安全。

礦區(qū)屬于煤層群集中開采，煤層采出后采空區(qū)頂板巖層失去了下部煤層的支撐，產(chǎn)生向下的移動和彎曲，并產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力。當(dāng)其內(nèi)部拉應(yīng)力超過巖層的抗拉強(qiáng)度時，直接頂板開始斷裂、破碎、冒落，上覆巖層則以梁或懸臂梁彎曲的形式沿層理面法線方向移動、彎曲變形，進(jìn)而產(chǎn)生斷裂、離層，在地表形成大范圍地面塌陷。

2.2 土地資源破壞

礦區(qū)面積177.22 hm2，其中淮河主道水域區(qū)為63.39 hm2、國有大礦已利用區(qū)為8.68 hm2、已整理恢復(fù)耕地區(qū)為5.12 hm2，故礦區(qū)內(nèi)實際壓占?xì)p土地資源共100.03 hm2。其中工業(yè)廣場壓占土地1.86 hm2、煤矸石堆壓占土地0.36 hm2、廢棄礦用地壓占土地14.39 hm2、采空塌陷破壞土地83.42 hm2，壓占及破壞的土地類型主要為耕地。

從破壞方式分析，主要包括礦用地和廢棄物堆放占用土地、地下開采引發(fā)地面塌陷破壞土地。工業(yè)廣場內(nèi)廢棄已久的辦公樓、食堂、浴池等擱置未用，造成土地資源的長期壓占；廢棄礦用地的大量閑置，致使區(qū)內(nèi)土地利用率較低；煤礦地下開采引發(fā)的采空塌陷，使大片肥沃平坦的土地淪為洼地、水塘等。

2.3 水土環(huán)境影響

礦山“三廢”排放中主要以液體和固體廢棄物為主[7]，其中廢水主要包括礦坑水、生活污水，廢渣主要為煤矸石。礦山生產(chǎn)期間礦坑水年產(chǎn)出量約1萬立方米、生活污水年產(chǎn)出量約0.4萬立方米，凈化處理后的礦坑水和生活污水排放到礦區(qū)附近的地表水域。礦區(qū)內(nèi)共有煤矸石堆2處，累計積存量約為4.8萬立方米，這些煤矸石山均未進(jìn)行覆蓋，易產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染環(huán)境。

根據(jù)《新楊煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與綜合治理方案》中塌陷坑水水樣(XY01)、淺層地下水水樣(XY02)評價分析，塌陷坑水中超標(biāo)組分主要為Fe、Mn 、Pb、Cr6+、NH4+，超標(biāo)倍數(shù)為0.12～3.90倍；淺層地下水超標(biāo)組分主要為Fe、Mn，超標(biāo)倍數(shù)為0.1～0.4倍。礦坑水和生活污水的排放對附近地表水及淺層地下水造成一定程度的影響。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理

3.1 治理目標(biāo)與任務(wù)

依據(jù)該礦山地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計書，治理目標(biāo)主要為：恢復(fù)工業(yè)廣場壓占、地面塌陷破壞等各類土地的使用功能，提高礦區(qū)土地資源利用效率；治理采空塌陷形成的坑塘、工業(yè)廣場外圍的高陡邊坡，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患；實施礦區(qū)內(nèi)的復(fù)綠工程，恢復(fù)礦區(qū)內(nèi)的植被體系，改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。

治理任務(wù)主要為：對工業(yè)廣場壓占土地區(qū)(Ⅰ區(qū))進(jìn)行構(gòu)筑物拆除、建筑垃圾和煤矸石堆清理外運(yùn)，為地形平整、喬木栽種提供基礎(chǔ)；對廢棄礦用地區(qū)(Ⅱ區(qū))進(jìn)行場地整平，綠植改良，以恢復(fù)其種植功能；對塌陷水塘治理區(qū)(Ⅲ區(qū))進(jìn)行清淤、岸坡修整及栽植綠籬，以改善塌陷區(qū)的地形地貌景觀。通過對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)的有效實施(治理分區(qū)示意圖見圖1)，實現(xiàn)礦區(qū)土地的優(yōu)化利用和自然環(huán)境的明顯改善。

3.2 技術(shù)路線

治理項目實施之前對礦區(qū)內(nèi)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行實地調(diào)查，查清塌陷區(qū)、煤矸石堆積、廢棄礦用地閑置等情況，在現(xiàn)場踏勘的基礎(chǔ)上制定礦山地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計，提出針對性治理措施。治理項目實施中首先對治理區(qū)內(nèi)廢棄工房等構(gòu)筑物進(jìn)行拆除，將拆除的建筑垃圾、煤矸石及生活垃圾清理外運(yùn)，之后對工業(yè)廣場和煤矸石堆場等場地進(jìn)行平整；其次對治理區(qū)內(nèi)的各段溝渠進(jìn)行清理和疏浚，對塌陷洼地進(jìn)行岸坡修整和清理；最后在平整后的場地栽植高桿女貞等常綠喬木，在林間空地覆土后撒播草籽，在塌陷坑塘外圍密植野薔薇等多刺植物。

圖1 新楊煤治理分區(qū)示意圖

3.3 治理措施

3.3.1 拆除、清運(yùn)工程

本礦山自2014年關(guān)閉以來，區(qū)內(nèi)仍有大量廢棄廠房及煤矸石堆主要分布在工業(yè)廣場內(nèi)(Ⅰ區(qū))。區(qū)內(nèi)廢棄的需要拆除的辦公樓、庫房、絞車房等建筑物多為磚混、鋼筋砼結(jié)構(gòu)，擬對上述構(gòu)筑物予以拆除，對產(chǎn)生的建筑垃圾清運(yùn)出場，并妥善處置；區(qū)內(nèi)共有2處廢棄矸石堆場，較為集中地堆放在工業(yè)廣場內(nèi)，矸石量約為4.79萬立方米，堆放的煤矸石嚴(yán)重影響了區(qū)內(nèi)環(huán)境，擬對上述煤矸石堆清運(yùn)出治理區(qū)，并妥善處理。

3.3.2 地形平整工程

區(qū)內(nèi)工業(yè)廣場(Ⅰ區(qū))構(gòu)筑物拆除、建筑垃圾和煤矸石堆清運(yùn)后，局部地塊凸凹不平；區(qū)內(nèi)西南部廢棄礦用地(Ⅱ區(qū))長期以來作為旱地被當(dāng)?shù)鼐用袷褂茫捎诓擅核莸挠绊懼率咕植康匦胃叩推鸱?、雨季易發(fā)積水。擬對I區(qū)、Ⅱ區(qū)進(jìn)行局部就勢整平，具體措施為：依據(jù)地形、高程現(xiàn)狀，進(jìn)行局部地塊就勢平整，平整過程中盡量減少土方開挖工程量和回填工程量；平整后的I區(qū)應(yīng)滿足地面排水需要，并盡量保留局部復(fù)綠植株和較為集中的自然復(fù)綠區(qū)域；平整后的Ⅱ區(qū)應(yīng)滿足農(nóng)作物灌溉和自然流淌的需要，雨季不應(yīng)有大面積的積水。

3.3.3 岸坡整治工程

采煤塌陷導(dǎo)致了礦區(qū)大面積的地面變形和沉降(Ⅲ1和Ⅲ2區(qū))，塌陷水塘內(nèi)常年積水，塘內(nèi)垃圾淤堆、塘邊岸坡陡峭，擬對塌陷水塘進(jìn)行清淤和岸坡整治。具體措施為：首先清理塘內(nèi)生活垃圾、雜草和淤泥，將清理的淤泥進(jìn)行晾曬，淤泥經(jīng)過晾曬、堆肥穩(wěn)定后用于后期復(fù)綠；其次通過機(jī)械為主、人工為輔的開挖方式對水塘岸坡進(jìn)行截彎取直，控制岸坡坡度不大于30°，開挖后的土石方用于區(qū)內(nèi)場地平整；最后沿岸坡外圍密植一排多刺的野薔薇作為生態(tài)綠籬，岸坡修整平順后撒播草籽進(jìn)行復(fù)綠。

3.3.4 復(fù)綠工程

工業(yè)工場廢棄廠房拆除、煤矸石堆清運(yùn)后地面裸露，為進(jìn)一步改善區(qū)內(nèi)環(huán)境情況，擬對該些區(qū)域開展復(fù)綠。一般本地物種的抗逆性和適應(yīng)性強(qiáng)于外來品種[9]，因此選擇以本土植被為主的生物群落。結(jié)合區(qū)內(nèi)的現(xiàn)有植被、地形地貌等情況，選擇常綠的高桿女貞作為工業(yè)廣場復(fù)綠樹種，選擇烏桕作為原矸石堆場復(fù)綠樹種，選擇青檀木、狗尾草等草本植物和灌木種籽作為岸坡和林間空地復(fù)綠物種；栽植高桿女貞、烏桕時采用梅花形布置，株距均為3 m × 3 m，造林密度約為每公頃1 100株。

3.3.5 道路修整工程

礦區(qū)內(nèi)道路由于長期疏于管護(hù)致使路面坑洼不平、崎嶇不堪，為便利區(qū)內(nèi)行車行人、改善區(qū)內(nèi)路況環(huán)境，擬對縱穿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ1治理區(qū)的礦區(qū)道路修整改造：采用機(jī)械設(shè)備開挖0.2 m厚的路槽，平整、碾壓后鋪設(shè)30 cm矸石墊層(矸石墊層材料采用治理區(qū)清理的廢棄土石方)，每充填10 cm后重型平碾4～6遍，壓實系數(shù)應(yīng)大于0.97；路面頂部20 cm澆灌C30商品混凝土，后期填筑路肩并做好砼面養(yǎng)護(hù)層工作。

3.4 治理成效

采礦活動破壞原有的生態(tài)平衡系統(tǒng)[8]，區(qū)內(nèi)通過地形改造重塑、岸坡整治、植被重建、道路修整等措施對礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了全面治理，綜合治理面積100.03 hm2。區(qū)內(nèi)修整道路625 m，平整地形16.61 hm2。治理塌陷坑水塘2處，共計面積83.42 hm2，其中清淤1.14萬立方米、邊坡植被1.21 hm2。工業(yè)廣場內(nèi)拆除構(gòu)筑物建筑34處，治理矸石山堆場2處，面積分別為0.33和0.36 hm2；場內(nèi)栽植高桿女貞1 960株、烏桕322株。

通過以上治理措施的有效實施，不僅改善了治理區(qū)內(nèi)工業(yè)廣場破敗不堪、塌陷塘垃圾淤堆、廢棄礦用地利用低下、區(qū)內(nèi)植被稀少的狀況，而且使治理區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到恢復(fù)，生態(tài)系統(tǒng)得以重構(gòu)。

4 結(jié)論

通過對礦區(qū)開展詳細(xì)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題調(diào)查，查明了區(qū)內(nèi)存在的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題。加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境治理，最大限度地減少礦產(chǎn)資源開發(fā)對環(huán)境的破壞，是貫徹實施生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。在治理區(qū)開展有效的治理工程，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到了根本改善。礦山取得的治理成效是落實以人為本、人與自然和諧共生和科學(xué)發(fā)展觀的具體體現(xiàn)，并將有力促進(jìn)安徽淮南市礦山地質(zhì)環(huán)境的恢復(fù)與改善。