尚慶濤
(安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊,安徽 宿州 234000)
在我國,地質(zhì)災(zāi)害問題仍時有發(fā)生,地質(zhì)災(zāi)害隱患體現(xiàn)出群發(fā)性、隱蔽性、突發(fā)性等特點,災(zāi)種多,時間也比較集中。我國每年都有大量工人死于泥石流、崩塌、采空塌陷等災(zāi)害,這類災(zāi)害還會使環(huán)境四周居民的生命、財產(chǎn)安全受到較大威脅,為國家打來巨額經(jīng)濟損失。隨著社會建設(shè)工作的不斷推進,我國地質(zhì)災(zāi)害情況也愈發(fā)嚴峻,滑坡、崩塌、水土流失等問題愈發(fā)嚴峻,究其原因主要是原礦山開采技術(shù)與設(shè)備落后、開采流程不規(guī)范等使得礦山環(huán)境變差,對此,近幾年我國對于礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害治理問題也愈發(fā)重視,在城市化高速發(fā)展的背景下對于城市地質(zhì)安全也提出了更多新要求[1]。
煤在空氣中暴露,隨著氧化放熱的作用會不斷升溫,當煤的溫度達到70℃時,溫度提升的速度會急劇加快,在溫度提高到300℃~500℃的著火點時會燃燒,這就是煤層自燃現(xiàn)象。特別是一些煤化程度不高的煤更容易在和空氣接觸中發(fā)生氧化、釋放熱量,產(chǎn)生更加強烈的氧化作用,從而形成自燃。比如2000 年陜西大柳灣煤礦就發(fā)生了煤層自燃,帶來的結(jié)果就是礦井關(guān)閉,生產(chǎn)停滯;陜西水井渠礦井也因為發(fā)生了煤層自燃事故而導(dǎo)致出現(xiàn)地面塌陷,礦井因此報廢。
在進行煤礦地下開采時,有時從煤(巖頁)壁向采掘工作面會有大量的瓦斯、煤(巖)粉急劇噴出,即形成煤與瓦斯突出,在承壓狀態(tài)下煤或圍巖裂縫中高速噴出大量瓦斯的現(xiàn)象就是常說的瓦斯爆炸,瓦斯爆炸會產(chǎn)生的高溫高壓極速沖擊爆炸源附近的氣體,使場地和器械設(shè)備造成破壞,高溫高壓環(huán)境下四周煤塵揚起參與爆炸后還會帶來更大程度的爆炸破壞,釋放大量有毒氣體,并且很可能會造成人員傷亡,為空氣環(huán)境造成嚴重破壞并造成巨大的經(jīng)濟損失[2]。
一般來說礦井突水的事故都是因為人為失誤或操作不當所引起,比如在采礦時未按規(guī)定流程和要求科學采礦,而是濫挖、亂采,使防水礦柱遭到破壞,或是隨意丟棄廢煤使得山谷河道被堵塞、在廢棄礦井采掘等。比如焦作王封礦、韓莊礦、馮營礦等都發(fā)生過很多次大大小小的礦井突水事件,其中有14 次形成淹井災(zāi)害,最大突水量達到320m3/min,造成的經(jīng)濟損失多達3 億,另有福建安溪大畬礦井的透水事故導(dǎo)致+185、+125 兩個開采水平被淹沒,所幸事故發(fā)生于夜間,未造成人員傷亡。
水位下降一般都是因為深度、大面積開采煤礦造成的,地下水排放量變多,使得礦區(qū)和四周地下水位快速降低,使地表水和地下水之間原本的生態(tài)平衡遭到破壞,導(dǎo)致水質(zhì)惡化,四周居民用水也成了問題,為用水安全埋下諸多隱患。比如河南伊川高山煤礦區(qū)地下水位曾下降百余米,導(dǎo)致生活、農(nóng)灌用水嚴重匱乏,一到旱季甚至無法提供基本的人畜用水,使當?shù)鼐用竦纳钍艿骄薮笥绊?。另外,在礦山在建設(shè)、生產(chǎn)期間,礦坑會排放大量廢水,水中的鉛、錳、酚、硬度等都大大超標,排入水體后形成水質(zhì)污染問題。
礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的治理方式有很多種,但首先應(yīng)堅持因地制宜原則,充分考慮到當?shù)氐牡貏輻l件、礦場情況、生態(tài)情況,比如對于不穩(wěn)定渣堆、較陡邊坡等可以平整、修坡、綠化、回填等方式來幫助恢復(fù)地貌和自然景觀。治理過程中要堅決做好安全工作,使防災(zāi)避險、防治水土流失、恢復(fù)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟效益充分結(jié)合,使用適當、有效的工程技術(shù),保證整個治理過程要科學、有效、經(jīng)濟、合理[3]。
礦山環(huán)境復(fù)雜多變,應(yīng)做好環(huán)境情況勘察評估工作,從而能夠提前根據(jù)實際情況和勘察結(jié)果來制定合理、有效的安全防范措施,提前預(yù)防風險。在治理中,相關(guān)人員也要基于地質(zhì)勘察的相關(guān)結(jié)果來展開分析、調(diào)查和評價,以真實數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來全面了解礦山環(huán)境的綜合情況,這樣 才可以為后續(xù)的治理提供更多可靠參考。評估地質(zhì)災(zāi)害情況時,應(yīng)先已數(shù)據(jù)模擬的方式對地形條件、巖土性質(zhì)、地質(zhì)綜合情況等展開計算分析,評估降雨量情況和由此引發(fā)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的可能性并歸納相關(guān)影響因素,制定科學可行的防范對策。在管理中,相關(guān)部門同樣應(yīng)當根據(jù)具體地質(zhì)情況來向工礦企業(yè)提出要求,要求其按照規(guī)定流程安全生產(chǎn),以建立長效責任管理機制的方式對一些無視安全生產(chǎn)規(guī)范的進行追責,對于相關(guān)礦物開采技術(shù),國家要展開嚴格審核,對于一些廢棄礦山,應(yīng)進行科學規(guī)劃,使其更好地適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展,治理工作應(yīng)堅持以預(yù)防為主、防治結(jié)合,從而科學、有效地降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率[4]。
雖然我國在礦產(chǎn)資源開發(fā)方面已經(jīng)擁有較為成熟的開采技術(shù),但我國礦產(chǎn)資源開發(fā)長期都是粗放式管理,從而使得礦山環(huán)境被污染,對附近居民的生活也帶來嚴重的負面影響。對此,礦山資源開發(fā)人員應(yīng)當注重提升資源綜合利用率問題。在開采期間,應(yīng)當逐步摒棄以往的粗放型開采模式,采取更為科學的集約型開采模式,在對礦山地形環(huán)境、沿途行至、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文環(huán)境等各方面因素展開全面分析的基礎(chǔ)上,參考相關(guān)數(shù)據(jù)資料來確定礦山地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜程度,從而準確判斷發(fā)生礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的原因,最終制定出更加有效、可行的治理措施,推動我國生態(tài)環(huán)境的改善,實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益的最大化[5]。
對于治理區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定邊坡的治理要先確認問題的形成原因,這種情況一般都是因廢棄礦渣堆填且局部有洪坡積物所致,也有一些情況是在進行開采區(qū)道路修建的過程中形成兩側(cè)邊坡。不穩(wěn)定邊坡有大量的廢棄礦渣堆物質(zhì),塊石、碎屑、粘性土混合在一起,連結(jié)松散,因長期的重力作用、水流沖蝕等,導(dǎo)致廢棄礦渣堆坡面經(jīng)常出現(xiàn)變形問題,非常不穩(wěn)定,一旦邊坡坍塌便可能將坡下農(nóng)田、林地沖毀。在治理時,對于松散碎石和土質(zhì)邊坡,應(yīng)參照相應(yīng)坡率法的要求分級進行放坡設(shè)計,按規(guī)定要求每階臺階的最大高度,考慮到治理后的場地一般都是用于樹木種植,應(yīng)確定合理的坡面坡率,并基于顯示需求在下邊坡設(shè)計擋墻,保證治理后的人工邊坡有足夠的穩(wěn)定性[6]。
陡崖、陡坡的形成一般是開采礦石形成的礦坑土質(zhì)與巖質(zhì)側(cè)壁,因采礦而使得邊坡形態(tài)不規(guī)則,開采創(chuàng)面傾斜角多在60°~80°之間,不僅有構(gòu)造節(jié)理裂隙還有卸荷裂隙、風化裂隙等,淺表巖體一般呈碎裂狀,在外力的作用下發(fā)生崩塌的可能性較大。對于高度在10m 以內(nèi)的巖質(zhì)與土質(zhì)邊坡,在治理時應(yīng)按坡率法相關(guān)設(shè)計規(guī)范中的要求來作削坡、整形設(shè)計,原則上講坡率一般是按(1:0.75)~(1:1)的標準設(shè)計,在修整時,結(jié)合巖質(zhì)邊坡巖體質(zhì)量、坡高、現(xiàn)狀坡形以及上、下場地地形情況等對坡率進行調(diào)整,從而使治理后的巖質(zhì)邊坡有較高的穩(wěn)定性,針對一些土質(zhì)陡崖,為抑制開采創(chuàng)面揚塵污染問題,可設(shè)計削坡后形成10%~25%的能夠后期人工綠化的中坡地[7]。
采坑通常是開采礦石形成的低洼礦坑,與陡崖或治理計劃結(jié)合起來合理回填采坑,注意應(yīng)保證回填后的采坑形成10%以內(nèi)的緩坡或平臺,并在緩坡、平臺上栽種植被,幫助恢復(fù)當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。采坑工序應(yīng)該根據(jù)礦山工程治理中的要求以及礦山的主要地形特征進行,保持,有效的技術(shù)應(yīng)用和高水平的科技評定,進行有效的治理,保持科技型的創(chuàng)新,并且保持工程的合理性與拓展性[8]。
考慮到集中的地表徑流會沖刷表層土后期容易導(dǎo)致水土流失問題,進行綜合治理后,應(yīng)參照《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范——小型蓄排引水工程》來設(shè)計排水渠。通常來說,排水渠都會設(shè)計在邊坡坡腳或溝谷內(nèi)的位置,距邊坡坡腳約1m ~1.5m遠,以防坡面沖刷形成的泥石流排進水渠。在邊坡坡頂與臨坡路邊應(yīng)設(shè)計0.5m ~1m 高的土擋,這樣可以讓雨水匯聚而成的地表徑流順著下山路面排走,以防地表徑流頻發(fā)沖刷邊坡從而加大邊坡的不穩(wěn)定性。
在治理后還應(yīng)對治理區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行設(shè)計、修復(fù),考慮到治理區(qū)范圍大小以及附近范圍的發(fā)展規(guī)劃、土地資源使用情況等問題,堅持恢復(fù)生態(tài)和提高經(jīng)濟效益協(xié)同結(jié)合的原則,對治理區(qū)內(nèi)修建的平臺、緩坡、道路兩側(cè)等進行綠化,通過栽種植被的方式讓適合當?shù)厣L環(huán)境的樹種對治理區(qū)進行覆蓋,在種植植被時可采取穴狀整地、穴內(nèi)回填的方式進行人工栽種,以保證樹種能夠成活及更好地生長,將治理區(qū)生態(tài)水平恢復(fù)到理想程度。需要注意的是,治理工作應(yīng)交予經(jīng)驗豐富的施工隊負責,面對復(fù)雜的施工條件,施工隊應(yīng)有足夠的能力來處理問題,地質(zhì)災(zāi)害有很大的復(fù)雜性和不確定性,所以,很多治理規(guī)劃中的很多環(huán)節(jié)還需要在施工中進行補充和完善,在施工期間如果遇到地質(zhì)條件和治理設(shè)計情況不符的問題應(yīng)及時上報、調(diào)整,保證治理工作的順利達成,施工期間要設(shè)置警戒線,保證施工人員、群眾、行人的生命安全,應(yīng)盡量避免在雨季施工,盡可能減小施工難度,保證施工安全[9,10]。
綜上所述,在社會不斷發(fā)展和進步的同時,生態(tài)環(huán)境與社會建設(shè)之間的矛盾也愈發(fā)凸顯,廢棄礦山環(huán)境綜合治理即成為了當務(wù)之急,本文對當前我國礦山開采過程中常見的一些地質(zhì)災(zāi)害問題進行歸納,之后針對不同地質(zhì)災(zāi)害的不同形成原因和治理區(qū)的環(huán)境情況、地質(zhì)情況等進行分析,設(shè)計出科學、可行的治理方案,以預(yù)防為主,堅持因地制宜原則,對煤層自然、瓦斯爆炸、礦井突水、水位下降和水質(zhì)惡化等多種常見地質(zhì)災(zāi)害提出針對性的治理方案,并選擇專業(yè)能力強、工作經(jīng)驗豐富的施工隊實施治理,以保證礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工程能夠取得理想的治理效果。