河南紅旗三礦礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理

張 婧,陳南祥,張福然

(1.河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院,河南鄭州450016;2.華北水利水電學院研究生處,河南鄭州450011)

1 礦山基本情況

1.1 礦山概況

紅旗三礦位于鞏義市大峪溝鎮(zhèn)玉皇廟村與竹林鎮(zhèn)張溝村交界處,距離鞏義市東15 km,310國道北3 km,本區(qū)交通以公路為主,有簡易硬化公路與310國道相連,總體交通方便。礦區(qū)范圍由6個拐點坐標圈定,面積約1.1803 km2。

礦區(qū)范圍內(nèi)共有村民930人。其中距礦井口東南550 m的桃源村(共80人)位于11110工作面上,已于2010年由紅旗公司自行組織搬遷。距礦井口西400m的原大峪溝礦務(wù)局水泥廠已更名為鄭州鵬泰高新建材制品有限公司。紅旗三礦礦區(qū)范圍外環(huán)境敏感點分布情況為(距離均以主井基準):北面約300 m處為玉皇廟村,南面約2 km處為張溝村,東面約650 m處為劉溝村,西面約670 m處為站大路,西面約500 m處為玉皇廟村。根據(jù)對該區(qū)域調(diào)查,本次評價區(qū)域內(nèi)尚無發(fā)現(xiàn)文物古跡。

礦區(qū)劃分為2個采區(qū)。即11雙翼采區(qū)和21雙翼采區(qū)。其開采順序先采11采區(qū),后采21采區(qū)。11采區(qū)布置10個工作面,其中東翼6個,西翼4個。采區(qū)工作面開采順序為先東翼后西翼,自上而下開采。

1.2 礦山地質(zhì)環(huán)境背景

本區(qū)地形起伏較大,屬丘陵地形,海拔標高+250 m～+320 m,相對高差70 m,地勢總體南北高中間低。地貌單元屬侵蝕型丘陵地貌,區(qū)內(nèi)溝谷縱橫,谷嶺相間,季節(jié)性河流從礦區(qū)內(nèi)經(jīng)過。礦區(qū)內(nèi)地層由老至新依次為奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、新近系和第四系。

紅旗三礦位于嵩山大背斜北翼,滎鞏煤田西端。其基本構(gòu)造形態(tài)為一走向大致北70°～80°西,傾向北北東,傾角平緩(7°～14°)的單斜構(gòu)造。主要構(gòu)造形式以斷裂為主,局部發(fā)育起伏不大的小型寬緩褶皺。據(jù)補勘報告資料,礦區(qū)內(nèi)落差大于30 m者只有F3、F9兩條,且位于礦區(qū)邊界,落差分別為 70 m和150 m。礦區(qū)內(nèi)影響到可采煤層的3條斷層F102、F104、F127,落差均 較小,分別 為 15 m 、18 m 和10 m。故本礦區(qū)應(yīng)屬于簡單構(gòu)造類型[1]。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估

2.1 評估級別

礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估級別確定由評估區(qū)重要程度、礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模和地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度決定。評估區(qū)重要程度的確定因素及指標以《規(guī)范》[2]附錄B表B.1評估區(qū)重要程度分級表為標準。

紅旗三礦礦區(qū)范圍內(nèi)有張溝村部分村民居住;礦區(qū)東北部有一鎮(zhèn)辦企業(yè),南部有張溝學校;礦區(qū)內(nèi)有張溝村級公路一條;礦區(qū)范圍內(nèi)耕地面積約66.01 hm2。按就上的原則,評估區(qū)屬于“重要區(qū)”。

紅旗三礦技術(shù)改造后生產(chǎn)能力達到0.15 Mt/a。根據(jù)《規(guī)范》[2]對礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模之分類標準,地下開采的原煤年生產(chǎn)量＜0.45 Mt時,其礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模為小型。

紅旗三礦礦區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育,礦坑進水邊界條件簡單,充水含水層主要為太原群上段灰?guī)r含水層,現(xiàn)狀條件下正常涌水量18.17 m3/h,按《規(guī)范》[2]界定標準,屬簡單類型。對照《規(guī)范》[2]附錄E表E.1所述條件分析,礦區(qū)范圍內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

綜合上述條件,評估區(qū)為重要區(qū)、紅旗三礦為小型煤礦、評估區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜,根據(jù)《規(guī)范》[2]附錄A表A.1礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估分級表,確定紅旗三礦礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估級別為一級。見表1。

2.2 現(xiàn)狀評估

現(xiàn)狀條件下,評估區(qū)范圍內(nèi)僅11采區(qū)工作面開采,對河流水面影響嚴重,對村莊建設(shè)用地影響較嚴重,地表變形明顯,礦山開采未造成水土流失,對基本農(nóng)田、耕地、其它土地或地表植被產(chǎn)生較強破壞。因此現(xiàn)狀條件下,地下開采對礦區(qū)土地破壞程度為嚴重。

根據(jù)上述礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀分析結(jié)果,對礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀進行評估分區(qū),綜合確定將評估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀條件下礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度劃分為嚴重區(qū)1處、較嚴重區(qū)1處和一般區(qū)1處。見表2。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境評估分級

(1)礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴重區(qū)

位于礦區(qū)東北部的11采區(qū)東翼,包括三個采空區(qū),兩個工作面,總計面積24.02 hm2。存在的地質(zhì)環(huán)境問題主要采煤有引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、含水層破壞、對原生地形地貌的破壞、對土地資源的破壞。

(2)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響較嚴重區(qū)

位于礦區(qū)北部,包括現(xiàn)階段紅旗三礦工業(yè)廣場及其它場地(辦公區(qū)、主副井、東風井、矸石堆放場)。面積3.72 hm2,該區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要有引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、對原生地形地貌的破壞、占壓土地資源。

(3)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響較輕區(qū)

位于紅旗三礦西部、南部,11采區(qū)已開拓巷道以南,計劃開拓巷道以西,面積101.95 hm2。現(xiàn)狀條件下,紅旗三礦在該區(qū)無礦山開采活動,地表無變形,礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性小,礦業(yè)開采對含水層、地形地貌景觀影響較輕。

2.3 預(yù)測評估

生產(chǎn)期內(nèi),紅旗三礦將出現(xiàn)地面塌陷,并伴生地裂縫災(zāi)害,且隨著采空區(qū)的不斷加大,地面塌陷與地裂縫范圍也將逐步擴大。預(yù)測礦山開采引發(fā)地面塌陷和地裂縫危險性為嚴重;根據(jù)礦區(qū)內(nèi)地層與構(gòu)造特征,寒武系含水層與淺層地下水水力聯(lián)系較小,但地面產(chǎn)生裂縫溝通了淺層水與地面河流及第四系以下的含水層,對淺層含水層水位影響大;礦山開采將對礦區(qū)部分區(qū)域原生地形地貌產(chǎn)生影響和破壞,預(yù)測影響程度為嚴重;對礦區(qū)土地資源影響嚴重。

根據(jù)上述礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測分析結(jié)果,得出各單元的礦山地質(zhì)環(huán)境影響級別,通過對礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測評估圖上進行分區(qū),將評估區(qū)劃分為礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴重區(qū)1處、較嚴重區(qū)1處和較輕區(qū)1處。見表3。

表2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度現(xiàn)狀評估分區(qū)說明

表3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度預(yù)測評估分區(qū)說明

(1)礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴重區(qū)

該區(qū)分布于評估區(qū)東北部、西部及南部,包括11、21兩個采區(qū),面積118.58 hm2。主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題有地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害,含水層破壞,原生地貌景觀發(fā)生改變,破壞土地資源等。

(2)礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴重區(qū)

該區(qū)分布于評估區(qū)的北部,包括工業(yè)廣場和生活區(qū)。工業(yè)廣場和生活區(qū)將持續(xù)整個生產(chǎn)期直至礦山閉坑,面積3.72 hm2。該區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要為占壓土地、原生地形地貌景觀改變破壞。

(3)礦山地質(zhì)環(huán)境影響較輕區(qū)

該區(qū)分布于評估區(qū)西部、中部的保護煤柱、未規(guī)劃開采地段,面積7.39 hm2。該區(qū)不開采,因此預(yù)測該區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小,礦業(yè)開采對含水層、地形地貌景觀、土地資源的影響程度較輕。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理分區(qū)

在對地質(zhì)災(zāi)害、含水層、土地資源、地形地貌景觀的影響和破壞進行現(xiàn)狀和預(yù)測評估的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)狀和預(yù)測評估分區(qū)結(jié)果,以《規(guī)范》附錄F表F.1(表4)為標準,利用疊加法進行礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理分區(qū)。

表4 礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理分區(qū)

根據(jù)上述原則和方法,評估區(qū)劃分為重點防治區(qū)1處、次重點防治區(qū)1處和一般防治區(qū)1處。

(1)礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理重點防治區(qū)

該區(qū)分布于評估區(qū)東北部、西部及南部,包括11、21兩個采區(qū),面積118.58 hm2。其主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題是煤礦開采形成大面積采空區(qū)域,地面塌陷規(guī)模大;采礦活動對對山西組砂巖含水層影響嚴重,對太原群上段灰?guī)r含水層影響較嚴重;地面沉陷及地裂縫破壞的土地類型為耕地、林地及住宅用地,對土地資源的影響程度嚴重。

該區(qū)防治措施分3類:①預(yù)防措施:采用充填法開采,及時回填采空區(qū),避免或減少采空塌陷和地裂縫的發(fā)生;在滑坡、崩塌隱患的區(qū)域采礦,要消除隱患或采區(qū)避讓措施;修筑河道、排水溝、引流渠、防滲漏處理等措施,防止有毒有害廢水、固廢淋濾液污染地下水;揭穿含水層的井巷工程,應(yīng)采取止水措施,防止地下水串層污染。②恢復(fù)治理措施:對發(fā)生的地面塌陷地裂縫,未達到穩(wěn)定的,采取監(jiān)測、示警及臨時工程措施;對達到穩(wěn)定狀態(tài)的,采取防滲措施、削高填低、回填整平、挖溝排水、植被重建等綜合治理措施;采用清理廢土石以恢復(fù)場地;生物綠化工程。③礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測:地面塌陷和地裂縫的監(jiān)測可采用遙感、GPS、全站儀、鉆孔深部應(yīng)變儀、人工觀測等方法監(jiān)測[3];含水層破壞的監(jiān)測主要是定期測量井孔地下水位高程、埋深,礦坑排水量,泉水溢出量,地下水水質(zhì),地下水降落漏斗及疏干范圍,可采用人工測量和自動監(jiān)測儀測量等方法;地形地貌景觀破壞的監(jiān)測可采用人工現(xiàn)場量測、遙感解譯等方法進行監(jiān)測。

(2)礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理次重點防治區(qū)

該區(qū)位于評估區(qū)北部,包括工業(yè)廣場和生活區(qū),占用土地面積3.72 hm2。其主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題是工業(yè)廣場和生活區(qū)占壓土地面積達3.72 hm2,其中占用耕地1.85 hm2,對土地資源的影響程度較嚴重。對于該區(qū)的治理措施主要為待煤礦閉坑后,對工業(yè)廣場上的建(構(gòu))筑物進行拆除,對主副井回填,然后進行土地平整,達到耕種條件,同時進行綠化。

(3)礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理一般防治區(qū)

該區(qū)位于評估區(qū)西部、中部的保護煤柱、未規(guī)劃開采地段,面積為7.39 hm2。該區(qū)不開采,因此預(yù)測該區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小,對含水層、地形地貌景觀、土地資源的影響程度較輕。

4 結(jié) 論

(1)紅旗三礦礦區(qū)范圍內(nèi)有較多敏感點,按《規(guī)范》和技術(shù)要求分析,確定其礦山地質(zhì)環(huán)境條件為復(fù)雜程度,地質(zhì)環(huán)境影響評估級別為一級。

(2)在現(xiàn)狀評估的基礎(chǔ)上,預(yù)測礦山開采引發(fā)地面塌陷和地裂縫危險性為嚴重,對礦區(qū)內(nèi)淺層含水層水位、原生地形地貌、土地資源影響嚴重,并根據(jù)預(yù)測結(jié)果劃定礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測評估區(qū)。

(3)在現(xiàn)狀評估和預(yù)測評估基礎(chǔ)上,利用疊加法對礦山地質(zhì)環(huán)境治理進行了防治分區(qū),針對不同分區(qū)結(jié)果,采取預(yù)防、恢復(fù)治理、監(jiān)測等防治措施。

[1]肖長來,梁秀娟,王 彪.水文地質(zhì)學[M].北京:清華大學出版社,2010:35-44.

[2]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0223-2011.礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,2011:8-16.

[3]李志宏.縣域礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及防治對策探討[J].國土資源導(dǎo)刊,2007,4(6):62-64.