淺析平朔集團(tuán)有限公司東露天礦地質(zhì)環(huán)境

賈術(shù)峰 劉太忠 顏玉坤

摘 要：礦井的開發(fā)是社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境的有利影響，主要表現(xiàn)在促使本區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的社會環(huán)境的發(fā)展水平將起到促進(jìn)作用。其不利影響就是進(jìn)一步加劇生產(chǎn)區(qū)域的環(huán)境污染，如水資源、空氣污染，甚至造成滑坡、泥石等自然災(zāi)害。

關(guān)鍵詞：露天礦；環(huán)境污染；滑坡、泥石流；排土場；環(huán)境保護(hù)

引言

平朔集團(tuán)有限公司東露天礦是一資源/儲量為166400萬噸的大型煤田。煤礦設(shè)計能力為2000萬噸，目前生產(chǎn)能力約為1600萬噸。其主要可采煤層為4、9、11三個煤層，根據(jù)東露天礦勘探地質(zhì)報告，該煤礦煤層埋藏較淺，煤層最大埋深約為200米，區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，共發(fā)現(xiàn)斷層5條，其中2條大于30米，三條斷層落差均在0～5米，而F1斷層為井田邊界斷層，落差為0～45米，陷落柱2個，褶曲均為寬緩的向、背斜，其地層傾角為5～7°。

煤層總可采厚度約39米，適合露天開采，近似境界剝離量8978 Mm3，平均剝采比5.39t/m3。礦井開發(fā)為社會提供了大量煤炭資源，給國家?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時也將產(chǎn)生地面沉降和塌陷、環(huán)境污染等環(huán)境地質(zhì)問題。因此開展礦山環(huán)境地質(zhì)評價，對合理開發(fā)煤炭資源，減少煤炭開采對環(huán)境地質(zhì)造成的影響，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

2 煤礦的環(huán)境污染

2.1 水污染

根據(jù)礦井的勘探報告，大氣降水是本區(qū)地下水和地表水的主要補(bǔ)給來源。

地表水主要有西部的馬關(guān)河，東部的馬營河。馬關(guān)河為常年性清水河流，其清水流量全部由上、下石盒子組含水層中的地下水補(bǔ)給，清水流量比較穩(wěn)定，上游流量為8-20L/s，下游流量為40-60L/s。馬營河屬季節(jié)性河流，平時基本無水，雨季時洪水流量較大，該河床附近一帶為太原組砂巖出露區(qū)，是區(qū)外地表水補(bǔ)給地下水的重要地段。

地下水的含水層由下而上主要有奧陶系石灰?guī)r含水層、太原組砂巖含水層、山西組砂巖含水層、基巖風(fēng)化殼含水層和第四系全新統(tǒng)沖洪積含水層。

奧陶系石灰?guī)r含水層的石灰?guī)r中巖溶發(fā)育極不均勻，巖溶裂隙面光滑平整，沿裂隙面有時形成串珠狀、蜂窩狀溶洞，但連通性差，富水性一般較弱。

太原組、山西組砂巖含水層為分布在各煤層間的砂巖孔隙裂隙水，根據(jù)勘探階段的抽水試驗，其富水性一般較弱，屬承壓水。山西組水化學(xué)類型屬HCO3-K+Na·Ca型，礦化度為0.41g/L，PH值為7.67，總硬度為159.28mg/L；另外，水中SO42-和Cl-含量較高。太原組水化學(xué)類型屬HCO3-Ca·K+Na·Mg型，礦化度為0.38-0.708g/L，PH值為6.89-7.38，總硬度為312.81-437.43mg/L。太原組、山西組砂巖含水層具體特征見表1。

表1 太原組、山西組砂巖含水層特征表

基巖風(fēng)化殼含水層中砂巖風(fēng)化裂隙較為發(fā)育，但分布不均勻，含水性一般較弱，區(qū)內(nèi)不少泉水均出自本層，最大泉流量可達(dá)5.6L/S，據(jù)鉆孔抽水資料，單位涌水量q=0.0005L/s.m，滲透系數(shù)k=0.00228m/d，水位標(biāo)高1341.95m，總體富水性較弱。屬無壓～微承壓含水層。水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg型，偶而可見HCO3-K+Na·Ca·Mg型，礦化度一般為0.20-0.40g/L，PH值為7.53-8.36，總硬度為130-200mg/L。

礦坑水水化學(xué)類型為HCO3-K+Na·Ca·Mg型，礦化度為0.267g/L，PH值為8.36，總硬度為133.51mg/L。水中含有F、As揮發(fā)酚及氧化物等有害物質(zhì)，按地面水質(zhì)衛(wèi)生要求，水中氟化物超標(biāo)。

第四系全新統(tǒng)沖洪積含水層巖性為砂礫石間夾少量粘土，孔隙發(fā)育，連通性好，透水性強(qiáng)，含水較豐富，為近地表的一個良好含水層。

地下水的補(bǔ)給全部依賴于大氣降水，但由于受上覆紅土層的阻隔作用，使基巖含水層的補(bǔ)給入滲量極為有限，所以其大部分補(bǔ)給量來源于區(qū)外補(bǔ)給區(qū)的直接滲漏。

地下水的排泄主要以泉的形式零星點(diǎn)狀排泄和馬關(guān)河地表水集中排泄。上、下石盒子組含水層除以泉的形式分散排泄外，還沿馬關(guān)河河床線狀泄流集中排泄，山西組及其下部太原組和奧灰?guī)r含水層主要以地下逕流的形式沿地層傾向從北而南排向區(qū)外。

經(jīng)對區(qū)內(nèi)溝底煤礦和區(qū)外木瓜界煤礦礦坑水長期觀測分析，溝底礦礦坑水直接排于煤礦西側(cè)沖溝，在沖溝的中部全部滲入地下，僅在下雨的時候隨地表水流進(jìn)馬關(guān)河中。木瓜界礦礦坑水直接排入馬關(guān)河中。礦坑水水質(zhì)化驗分析，水中含有F、As揮發(fā)酚和氟化物等有害物質(zhì)，按地面水水質(zhì)衛(wèi)生要求，水中氰化物超標(biāo)。煤礦礦坑水直接排于地表入滲，使地下水水質(zhì)惡化，直接排入河里，使河水受到污染，經(jīng)對馬關(guān)河上、下游采取水樣分析，水中所含有害物質(zhì)明顯偏高。

2.2 滑坡、泥石流

根據(jù)勘探報告，東露天礦按構(gòu)成露天邊坡巖層的巖性、物理力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度劃分，東露天礦田的露天邊坡屬于第一類～第二類一型，屬較穩(wěn)定邊坡。利用Bishop法對本區(qū)東露天采場邊坡計算分析結(jié)果，邊坡角為35°，穩(wěn)定系數(shù)1.31～1.51。內(nèi)排土場采用同樣計算方法，內(nèi)排土場邊坡角20°的穩(wěn)定系數(shù)為1.40。

東露天礦在剝離上覆蓋層時采用逐層剝離的方法，松散層采用挖掘機(jī)直接剝離，基巖采用放炮將巖石炸松軟后再挖掘，每15m高為一工作平臺，而邊坡角幾乎垂直，內(nèi)排土場是由卡車倒土形成的自然邊坡角，這都大于安全邊坡角，一旦雨季到來，如果有連續(xù)幾天且雨量較集中的天氣，就會造成邊坡塌方，甚至形成泥石流，危害煤礦生產(chǎn)，危及人的生命安全。

2.3 煤質(zhì)污染

勘探報告僅對煤層中的硫含量進(jìn)行了化驗測試，而對其它有害元素沒有提及，我們就僅對硫進(jìn)行評述。

4號煤層原煤全硫含量在0.13～1.01%，平均含量0.48%，含量小于0.5%即特低硫煤占全樣的68%，其含量在0.5～1.00%之間的占全區(qū)的31%，分布在首采區(qū)的中西部，可單獨(dú)成片，屬于煤質(zhì)變化程度小的煤層。9號煤層原煤全硫在0.69-3.56%，平均2.32%，以2.0～3.0%的中高硫煤分布為主，1.5～2.0%的中硫煤次之，低硫煤面積最小，硫分的變化標(biāo)準(zhǔn)差為0.660。11號煤原煤全硫變化在0.79～5.75%，屬低硫至高硫煤之間，平均3.02%，硫分的變化標(biāo)準(zhǔn)差為0.856。中高硫煤點(diǎn)數(shù)占61.1%，高硫煤占29.2%。

原煤綜合樣4號煤以有機(jī)硫含量為主，其次為硫化鐵硫；9號煤、11號煤層則以硫化鐵硫為主，有機(jī)硫含量次之，硫酸鹽硫含量甚微。從4號煤層至11號煤層，有機(jī)硫與硫化鐵硫呈明顯的增高特征。1.6比重洗選后硫化鐵硫降幅最大，表明黃鐵礦硫以結(jié)晶粒狀及結(jié)核狀產(chǎn)出易脫除；有機(jī)硫則不易脫除，降幅較小，甚至浮煤有機(jī)硫含量大于原煤含量。

煤層的煤質(zhì)的灰分和硫、磷的含量一般較高，尤其是9煤層，多為高磷、硫煤，硫含量超過3%，為了能快速開采煤層，附近的幾個露天礦都在提前剝離上覆土層，使煤層盡早地暴露在空氣中，另有開采出來的煤不能及時地運(yùn)輸出去，或送至選煤廠而不能及時洗選的，暴露在空氣中的煤層很快被風(fēng)化、氧化而產(chǎn)生自燃，這不僅浪費(fèi)國家資源，還對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

2.4 砂塵

由于處于植被較少的地段，剝離蓋層時使用大量運(yùn)輸車輛，和對巖層的爆破，使得蓋層的土層和巖石層變得松軟，排土場的土質(zhì)較為松軟，極易形成揚(yáng)塵。據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笥涗洠?0天左右的大風(fēng)，颶風(fēng)天有2天左右，風(fēng)沙日在29天以上，多集中于冬春季節(jié)，風(fēng)向多為西北，最大風(fēng)速可達(dá)21.7m/s。

同時運(yùn)輸車在大風(fēng)中塵土飛揚(yáng)，加上大量運(yùn)輸車隊的尾氣排放，使得整個礦區(qū)籠罩在煙塵之中，距筆者觀察，一天之內(nèi)，礦區(qū)飄落的塵土和煤灰厚度就可達(dá)到1～2cm。

3 防治措施

本區(qū)屬黃土低山丘陵區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失較嚴(yán)重。在該區(qū)進(jìn)行大規(guī)范的露天開采，更加劇了水土流失，尤其是各種突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象隨時可能發(fā)生，這不僅會造成自然環(huán)境的破壞，使生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，更嚴(yán)重的還會危及礦山生產(chǎn)及人身安全，因此，必須采取積極穩(wěn)妥的防治措施。

（1）嚴(yán)格按國家有關(guān)政策法規(guī)和技術(shù)規(guī)程、規(guī)范等采取相應(yīng)的防治措施。

（2）對小煤礦采空區(qū)采取調(diào)查與物探相結(jié)合等方法，查明其分布范圍，并采用爆破等方法強(qiáng)制采空區(qū)頂板冒落，同時加強(qiáng)小煤礦采空區(qū)內(nèi)積水和瓦斯的抽排工作，確保建設(shè)和生產(chǎn)的安全進(jìn)行。

（3）嚴(yán)禁有害有毒物質(zhì)的隨意排放，對“三廢”進(jìn)行綜合治理，如增設(shè)廢水處理系統(tǒng)，建立污水處理站，對礦坑廢水、采空區(qū)積水以及流經(jīng)礦坑、排土場的水進(jìn)行污水處理，經(jīng)檢驗合格后再進(jìn)行排放，發(fā)展以煤矸石為主的建材業(yè)等。

（4）合理布置排土場位置，采取加固基底，對排土場的邊坡加固，修筑擋土墻，修筑排水渠等措施，以控制由排土場而引發(fā)的滑坡、泥石流等不良地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

（5）建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)定時專人巡回監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。

（6）對開采場及運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行灑水，運(yùn)輸車輛采取覆蓋運(yùn)輸，以防揚(yáng)塵的發(fā)生。嚴(yán)格控制礦山生態(tài)環(huán)境變化，防止水土流失，搞好礦山復(fù)墾和環(huán)保工作。

（7）建立健全地下水觀測系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境地質(zhì)、水文工程地質(zhì)勘察與研究。

4 結(jié)束語

要消除這些污染，是一個長久而又艱難的課題，它是一個綜合治理的過程。對于煤質(zhì)污染我建議有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)不能一味追求經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)根據(jù)煤礦的實際開采能力、運(yùn)輸能力、選煤廠的洗選能力、煤倉的儲備有能力，合理布置回采工作面，合理配制采煤量和運(yùn)輸機(jī)械，同時在運(yùn)輸過程中，采用對道路、渣土灑水和車輛渣土的覆蓋運(yùn)輸，避免揚(yáng)塵污染，盡量縮短采出的煤在空氣中暴露時間，避免煤炭在空氣中產(chǎn)生自燃，才能為自己和周圍的人留下一片潔凈的天空和干凈的空氣。

參考文獻(xiàn)

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[3]張國良.礦區(qū)環(huán)境與土地復(fù)墾[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1997.

作者簡介：賈術(shù)峰（1987，7-），男，安徽宿州人，2010年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，地質(zhì)助理工程師。

劉太忠（1967，10-），男，安徽宿州人，1994年畢業(yè)于長興煤田職工地質(zhì)學(xué)校地質(zhì)專業(yè)，地質(zhì)工程師。

顏玉坤（1963，10-），男，安徽宿州人，1988年畢業(yè)于淮南礦業(yè)學(xué)院，地質(zhì)高級工程師。