盧曉光 陳麗萍

摘 要：沉積型礦山開采在為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的同時，引發(fā)諸如地面塌陷、含水層破壞、地表水流污染等問題，地層巖性組合特殊的礦井還可能引發(fā)礦震，礦山地質(zhì)環(huán)境的治理恢復(fù)需要根據(jù)地質(zhì)環(huán)境破壞情況以及礦井的不同巖石組合特征，采用不同的治理技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：礦山地質(zhì)環(huán)境;治理恢復(fù);技術(shù)方案

1? 礦山地質(zhì)環(huán)境破壞種類

1.1 地形地貌景觀的破壞

沉積型礦山的采礦活動所產(chǎn)生的最直接、最顯著的影響就是對地形、地貌的破壞，而地表變形產(chǎn)生采空塌陷，地表出現(xiàn)地面變形、下沉，地表形態(tài)發(fā)生較大變化，出現(xiàn)高低不平的洼地和積水坑。由于采礦區(qū)多位于耕地下，因此塌陷直接導(dǎo)致大面積耕地的毀減，破壞了重要的耕地資源。

1.2 水環(huán)境的破壞

（1）對地表水影響

礦井廢水絕大多數(shù)在排放前均已經(jīng)過處理，外排水對環(huán)境影響不大。少數(shù)礦山礦坑廢水外排前僅經(jīng)過數(shù)次簡單的物理沉淀，水質(zhì)較差，可能會對礦區(qū)周邊地表水環(huán)境產(chǎn)生一定影響，根據(jù)水質(zhì)檢測分析，其污染組分以硫化物、化學(xué)需氧量和懸浮物為主。通過對不同礦區(qū)礦坑水水質(zhì)測試資料分析，礦坑水中SO42-、F-、總硬度和溶解性總固體超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

（2）對淺層地下水影響

我省沉積型礦產(chǎn)基本全為隱伏型，尤其是魯西南及魯北地區(qū)，基巖之上有較厚松散地層，且分布多層粘土作為隔水層，水力聯(lián)系不密切，礦坑排水不會對礦區(qū)松散巖類孔隙水資源產(chǎn)生較大影響。但部分礦山的礦坑水外排過程中，在污染地表水體的同時，對周圍淺層地下水會產(chǎn)生不同程度的影響，污染組分以SO42-、總硬度較為明顯。

（3）對深層地下水影響

沉積型礦產(chǎn)的礦區(qū)地下水類型為碎屑巖類巖溶裂隙水和碳酸鹽類巖裂隙巖溶水，含水層富水性較弱，以靜儲量為主，在長期開采條件下，形成了以礦井為中心的較大面積疏干漏斗區(qū)。

1.3 礦山固體廢料堆存引發(fā)重力地質(zhì)災(zāi)害、破壞水（土）資源

（1）礦山固體廢料堆存占壓土地資源

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，因無法及時處理而大量露天堆放，這些堆場占用大量土地，形成土地大面積浪費。

（2）礦渣、尾礦堆存引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流

礦渣的堆放容易誘發(fā)各種重力地質(zhì)災(zāi)害，如渣石流、滑坡、坍塌等。渣石流的發(fā)生與礦渣的堆放方式及堆放場地的地形、地貌條件有直接關(guān)系。礦渣的堆放過程大多是自頂傾斜使其自然滾落，表面松散、坡度較陡，穩(wěn)定性和抗侵蝕能力差，易受降雨水流侵蝕，特別是那些沿山坡或溝壑傾泄的固體礦渣，更是存在諸多不穩(wěn)定因素，在匯水條件有利的地段，遇暴雨時可誘發(fā)渣石流和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。此外，渣石堆被人為改變其休止角時，也容易發(fā)生坍塌事故。

（3）礦渣、尾礦揚塵污染大氣環(huán)境

礦渣、尾礦長久堆放于地表而產(chǎn)生的大氣污染，以煤礦最為突出。處于自然干燥狀態(tài)下的煤矸石堆，在長期的風(fēng)化作用下，矸石表面易形成大量細(xì)小顆粒，在一定的風(fēng)速下，這些細(xì)小顆粒可通過風(fēng)的作用進(jìn)入大氣中，對大氣環(huán)境造成一定污染。此外，由于煤矸石中含有殘煤、碳質(zhì)泥巖和廢木材等可燃物，其中碳、硫構(gòu)成矸石山自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)，矸石中通常固定碳含量可達(dá)10%～30%，發(fā)熱量可達(dá)6279～12558kJ/kg，而硫是以硫鐵礦硫、有機(jī)硫和硫酸鹽硫的形式存在。煤矸石野外露天堆放，日積月累，矸石山內(nèi)部的熱量逐漸積蓄，當(dāng)溫度達(dá)到可燃物的燃點時（煤的燃點一般為360℃ ），矸石堆中的殘煤便可自燃，并放出大量CO、CO2、SO2、H2S 和氮氧化合物等有害氣體，影響排矸場周圍的大氣環(huán)境質(zhì)量。

2? 礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀

沉積型礦產(chǎn)的礦山，地質(zhì)環(huán)境破壞最主要形式是塌陷，目前的治理技術(shù)也是主要針對塌陷來開展劃方平整法治理、挖深墊淺法治理、生態(tài)治理法治理、泥漿吹填法治理、充填平整法治理。

在治理時間節(jié)點上，一般采用塌陷后治理，根據(jù)塌陷實際情況，采用成熟技術(shù)和治理方式進(jìn)行治理。塌陷前治理也可采用，但實施難度較大，其基本過程是：根據(jù)塌陷深度預(yù)測結(jié)果，結(jié)合開采規(guī)劃，在開采前將塌陷范圍內(nèi)土地進(jìn)行規(guī)劃，深度大的區(qū)域規(guī)劃為生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)，深度中等及深度小的區(qū)域規(guī)劃為農(nóng)業(yè)種植區(qū)，按照此規(guī)劃，在開采前將深度大的區(qū)域和深度中等區(qū)域的熟土挖出，堆放在深度小的區(qū)域，將深度大的區(qū)域的生土挖出堆放在深度中等區(qū)域，開采完后將堆放的熟土覆蓋在深度中等區(qū)域和深度小的區(qū)域，繼續(xù)種植，生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)的積水可以用來灌溉，以減少對地下水的抽取。

為減輕沉陷幅度，最大限度的回收礦產(chǎn)資源，不少煤炭礦山采用充填開采工藝進(jìn)行開采，該方法不僅可最大限度回收不可開采的煤炭資源，延長礦山服務(wù)年限，還具有充分利用開采產(chǎn)生的廢棄物，有效地控制了地表移動變形，降低土地塌陷程度，減少土地塌陷范圍，保護(hù)耕地和建筑物，以及減小沖擊地壓、解決采空區(qū)漏風(fēng)、降低瓦斯含量、消除老空水賦存空間、提高礦井的安全保障程度的優(yōu)點，其缺點是開采成本較高。

3? 礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)建議

礦山地質(zhì)環(huán)境治理技術(shù)雖然比較成熟，但治理后仍然存在大量耕地減少的現(xiàn)實情況，為最大限度的保護(hù)耕地，要大力實施充填式開采工藝，這不僅能實現(xiàn)資源的最大化利用，還可以最大限度的減輕塌陷幅度，根據(jù)已經(jīng)實施充填開采的礦井看，充填開采地面沉降幅度變形幅度很小，基本在10%～15%之間，也就是開采厚度5m的煤層，地面沉降在60cm左右，不需做特殊治理，充填開采增加的成本可以通過政府在礦產(chǎn)資源補償費、資源稅、地質(zhì)環(huán)境治理保證金、企業(yè)稅等方面給予礦山企業(yè)以優(yōu)惠進(jìn)行解決。

地下礦產(chǎn)資源采出后，從頂板向上依次形成垮落帶、裂縫帶和彎曲帶。由于地層沉積的分層性和結(jié)構(gòu)與巖性上的差異性，采動覆巖內(nèi)在應(yīng)力作用下產(chǎn)生法向彎曲（ 撓曲），相鄰巖層沿層面發(fā)生剪切破壞，不同巖性巖層其垂直移動將不協(xié)調(diào)，發(fā)生縱向分離，相鄰兩巖層保持層狀完整性不產(chǎn)生斷裂式破壞，當(dāng)上位巖層具有厚度大、抗拉強(qiáng)度大特征，下位巖層又有足夠的移動空間高度時，相鄰兩巖層的接觸面間將形成離層空間，出現(xiàn)懸頂想象，如果懸頂范圍大，在一些特殊情況下懸頂垮塌，則可能會引發(fā)礦震，導(dǎo)致地面開裂、井下生產(chǎn)區(qū)冒頂垮塌事故。所以，對于開采厚度大且采后較長時間地面塌陷幅度小的礦井，要及時進(jìn)行勘查，對離層空間進(jìn)行注漿加固，避免出現(xiàn)礦震引發(fā)的事故。

作者簡介：

盧曉光（1991-）漢族，山東平度人 ，助理工程師，現(xiàn)在山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊從事工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)工作。

陳麗萍（1992-）漢族，山東臨沂人 ，助理工程師，現(xiàn)在山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊從事工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)工作。