礦山地質(zhì)環(huán)境影響性評(píng)價(jià)及保護(hù)治理研究——以山西省陽(yáng)泉礦區(qū)一礦為例

王慧明 余 波

(1陽(yáng)煤集團(tuán)資源投資開發(fā)部 2綿陽(yáng)師范學(xué)院生態(tài)安全與保護(hù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加快了對(duì)礦產(chǎn)的需求與消耗，使得礦產(chǎn)開發(fā)引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境不斷惡化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人為因素誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害目前已占到地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的60%以上，其發(fā)生頻率呈逐年上升趨勢(shì)。據(jù)資料，全國(guó)因采礦引起的塌陷180多處，塌陷坑1 600個(gè)，塌陷面積約1 150 km2;全國(guó)發(fā)生采礦塌陷災(zāi)害的城市近40個(gè)，造成嚴(yán)重破壞的25個(gè);每年因采礦引起的地面塌陷造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)4億元以上。隨著礦山地質(zhì)災(zāi)害事故的日益嚴(yán)重，人們?cè)絹?lái)越強(qiáng)烈地認(rèn)識(shí)到礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)的重要性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)的研究方面做了大量有益的探索:有的根據(jù)煤礦區(qū)開發(fā)的地質(zhì)特征，提出了煤礦區(qū)域環(huán)境影響評(píng)價(jià)原則和基本內(nèi)容［1，2］;有的通過(guò)工程分析和環(huán)境影響因素識(shí)別方法，構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［3，4］;有的通過(guò)對(duì)礦山地質(zhì)背景、開采狀況、地質(zhì)環(huán)境、自然經(jīng)濟(jì)環(huán)境等因素的調(diào)查和評(píng)價(jià)，得出地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)分區(qū)圖［5］;有的直接提出煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載能力的概念及其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［6］。有的學(xué)者將多種數(shù)學(xué)方法應(yīng)用于礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)中，如地理信息系統(tǒng)(GIS)［7］、BP 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［8］、灰色系統(tǒng)理論及物元分析法［9］、模糊聚類分析［10-13］等，這些方法都是較為常用的評(píng)價(jià)方法，各有其優(yōu)缺點(diǎn)［14］。還有學(xué)者應(yīng)用景觀生態(tài)評(píng)價(jià)方法［15］，選用多樣性、代表性、空氣污染濃度、重金屬污染、土壤侵蝕等5項(xiàng)指標(biāo)，建立了3個(gè)層次的生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)的。上述這些研究，主要局限于礦山項(xiàng)目的大氣、地表及水體等常規(guī)環(huán)境評(píng)價(jià)因素及一般性的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件等因子，而很少涉及礦區(qū)巖石的礦震、滑坡、崩塌及塌陷等不利地質(zhì)因素。本文以陽(yáng)煤集團(tuán)一礦為例，指出礦業(yè)開發(fā)環(huán)境評(píng)價(jià)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)巖石的礦震、滑坡、崩塌及塌陷等不利地質(zhì)因素的環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)，促使地質(zhì)環(huán)境監(jiān)督和環(huán)境監(jiān)理協(xié)調(diào)進(jìn)行，并提出了礦業(yè)開發(fā)中環(huán)境保護(hù)及地質(zhì)災(zāi)害的防治對(duì)策。

1 礦區(qū)概況

山西陽(yáng)泉煤業(yè)(集團(tuán))股份有限公司一礦位于陽(yáng)泉市西北和盂縣交界處，井田南部為陽(yáng)泉市的舊街、興辛及平坦鄉(xiāng)，北部為盂縣的南婁、路家村鄉(xiāng)及陽(yáng)泉市的燕龕鄉(xiāng)和蔭營(yíng)鎮(zhèn)。井田東西長(zhǎng)約14.5 km，南北寬約9.8 km，總面積83.612 6 km2，生產(chǎn)能力750萬(wàn)t/a。開采深度標(biāo)高805-669 m。

一礦交通運(yùn)輸條件極為方便，工業(yè)廣場(chǎng)有專線鐵路在陽(yáng)泉車站與石太線接軌。沿一礦公路南行2 km經(jīng)賽魚口可與太舊高速公路以及307國(guó)道線相連，從而與陽(yáng)泉、平定、盂縣、壽陽(yáng)等市縣結(jié)成公路網(wǎng)。一礦為大型煤礦，批準(zhǔn)開采 3#、12#、15#煤層。截至2008年底，井田共查明資源儲(chǔ)量96 006萬(wàn)t(其中高硫煤9 673萬(wàn)t)，保有資源儲(chǔ)量75 836萬(wàn)t，可供動(dòng)用的儲(chǔ)量為 75 836 萬(wàn) t(3#、6#、8#、12#、15#煤層)，估算礦井服務(wù)年限72 a，現(xiàn)已服務(wù)2 a。

一礦工業(yè)場(chǎng)地共7個(gè)，包括1個(gè)主副井工業(yè)場(chǎng)地、4個(gè)風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地和2個(gè)瓦斯泵站。一礦礦山工程總體布局見圖1。

圖1 一礦礦山工程總體布局圖

一礦采用主斜井、副立井與石門大巷混合開拓方式。根據(jù)煤層賦存特征，劃分兩個(gè)生產(chǎn)水平，即669 m水平和560 m水平。礦區(qū)范圍內(nèi)，主要可采煤層有 3#、12#、15#三層，3#、12#煤層采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化開采，15#煤層采用走向長(zhǎng)壁放頂煤一次采全高綜合機(jī)械化工藝開采(簡(jiǎn)稱綜放)，頂板采用全部垮落法管理。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境背景

2.1 地形地貌

一礦井田位于太行山中段西翼，以落雁垴—廟梁—佛爺梁—王蘭山—?jiǎng)渖椒炙畮X大致呈東西向橫貫井田中南部，形成中部高而南北低的地勢(shì)。井田內(nèi)地形切割強(qiáng)烈，“U”字形、“V”字形沖溝極為發(fā)育，走向多為南北走向，形成了復(fù)雜的中山區(qū)地形地貌。井田總的地貌特征是:坡陡谷深，植被較少，基巖裸露。隨著地下開采范圍的不斷擴(kuò)大，崩塌、滑坡、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害將會(huì)持續(xù)加劇。

2.2 地層巖性

一礦區(qū)位于沁水煤田西北部，屬掩蓋—半掩蓋區(qū)，新生界地層廣泛分布，基巖零星出露于溝谷之內(nèi)，西部區(qū)域基巖大面積裸露。出露地層由北往南依次為太原組、下石盒子組、上石盒子組。據(jù)鉆孔揭露和以往勘探成果，從老到新地層為:奧陶系(O)中統(tǒng)上馬家溝組(O2s)、中統(tǒng)峰峰組(O2f)，石炭系(C)中統(tǒng)本溪組(C2b)、上統(tǒng)太原組(C3t)，二疊系(P)下統(tǒng)山西組(P1s)、下統(tǒng)下石盒子組(P1x)、上統(tǒng)上石盒子組(P2s)、上統(tǒng)石千峰組(P2sh)，第四系(Q)中上更新統(tǒng)(Q2+3)和全新統(tǒng)(Q4)。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

一礦井田位于礦區(qū)大單斜的西北部，其構(gòu)造形態(tài)基本上也呈一單斜狀，其走向?yàn)楸蔽?，傾向?yàn)槟衔?。沿單斜走向和傾向均發(fā)育有次一級(jí)的較平緩的褶皺群和層間斷裂構(gòu)造，局部地段發(fā)育有陡傾撓曲，尤其是本井田陷落柱較發(fā)育。井田內(nèi)巖溶陷落柱廣泛發(fā)育，目前共發(fā)現(xiàn)陷落柱384個(gè)，其中絕大部分為井下采掘工程所揭露。陷落柱的直徑大小相差懸殊，最大的為385 m，最小的僅為10 m，其中以40-60 m的居多，占總數(shù)的35.5%。井田的構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。

2.4 井田水文地質(zhì)條件

一礦井田內(nèi)各含水層之間均存在具有隔水性較好的泥巖，在自然條件下彼此之間沒(méi)有水力聯(lián)系。但是，由于對(duì)多煤層的開采，形成了導(dǎo)水裂隙帶，局部隔水層的完整性被破壞，這樣就造成了含水層與采空區(qū)、大氣降水、地表水之間發(fā)生水力聯(lián)系，且在采空區(qū)形成積水。從生產(chǎn)揭露的構(gòu)造來(lái)看，只在極個(gè)別斷裂破碎帶、陷落柱體內(nèi)及周圍有淋頭水出現(xiàn)，尚未發(fā)現(xiàn)突水現(xiàn)象。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響性評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)范圍

評(píng)估范圍主要依據(jù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和礦山生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響來(lái)確定。本礦山為井工開采，確定評(píng)估范圍時(shí)，主要考慮井下開采引發(fā)的地面塌陷、含水層破壞，其中又以地面塌陷影響范圍和程度最大。因此，本次評(píng)估范圍的確定主要考慮地面塌陷及其伴生地裂縫等因素。

根據(jù)國(guó)土資源部《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱:《規(guī)范》)的有關(guān)要求以及地質(zhì)環(huán)境調(diào)查結(jié)果，分析確定評(píng)估范圍為采礦登記范圍和采礦活動(dòng)影響到的范圍。按照三下采煤規(guī)程，結(jié)合國(guó)陽(yáng)一礦巖移觀測(cè)資料，經(jīng)計(jì)算地面塌陷范圍在開采邊界外最大為199.3 m。結(jié)合實(shí)地踏勘等情況，綜合考慮確定評(píng)估邊界井田以東在礦界的基礎(chǔ)上外擴(kuò)200 m，井田其他方位以礦界為準(zhǔn)，據(jù)此確定評(píng)估區(qū)面積為87.154 6 km2。

3.2 評(píng)估級(jí)別的確定

3.2.1 評(píng)估區(qū)的重要程度

①評(píng)估區(qū)內(nèi)有村莊28個(gè)，其中超過(guò)500口人以上的居民區(qū)有5個(gè);②依據(jù)土地利用現(xiàn)狀及野外調(diào)查，采煤造成評(píng)估區(qū)內(nèi) 15.3 hm2耕地破壞，160 hm2林地及草地受到影響或破壞;③307國(guó)道自西向東從評(píng)估區(qū)內(nèi)穿過(guò);④評(píng)估區(qū)內(nèi)有王蘭寺人文景觀。根據(jù)《規(guī)范》中評(píng)估區(qū)重要程度分級(jí)表，確定評(píng)估區(qū)重要程度屬重要區(qū)。

3.2.2 地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度

①批采的煤層及礦井最低排泄面位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之下，一礦廟上深井奧灰?guī)r溶水(該井位于本區(qū)東南部界外)，水位標(biāo)高398.44 m，流量60-80 m3/h。本礦陷落柱多為干柱，個(gè)別有少量淋頭水滲出，對(duì)回采影響不大。地下采礦和疏干排水容易導(dǎo)致礦區(qū)周圍含水層破壞;②煤層之上巖體呈軟硬相間組合，受差異風(fēng)化、軟弱夾層等因素影響，地表巖層呈強(qiáng)—中等風(fēng)化，礦層(體)頂?shù)装搴偷V床圍巖穩(wěn)固性差;③礦區(qū)發(fā)育一系列背斜、向斜，構(gòu)造復(fù)雜程度為“較復(fù)雜”，巖層傾角3°-12°，巖層產(chǎn)狀變化較大，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，斷裂對(duì)采礦活動(dòng)影響小;④評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀條件下采空引發(fā)的地裂縫發(fā)育，對(duì)耕地破壞嚴(yán)重;⑤評(píng)估區(qū)地形為較切割強(qiáng)烈，沖溝較密集而狹窄，在溝谷邊常見陡崖、陡坎等微地貌，地形起伏變化大，相對(duì)高差603 m。對(duì)照《規(guī)范》附錄C判定，該礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度等級(jí)為“復(fù)雜”。

3.2.3 礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模等級(jí)

根據(jù)中煤國(guó)際工程集團(tuán)北京華宇工程有限公司提交的《山西國(guó)陽(yáng)新能股份有限公司礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案》，礦山開采類型屬地下開采，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為750萬(wàn)t/a。依據(jù)《規(guī)范》附錄D，確定該礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模為“大型”。

3.2.4 評(píng)估級(jí)別確定

一礦地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度等級(jí)屬于“復(fù)雜”，礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模為“大型”，評(píng)估區(qū)重要程度分級(jí)為“重要區(qū)”，依據(jù)《規(guī)范》確定本次礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估為“一級(jí)”。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3.1 現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果

礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)分布于北頭嘴村、一礦的舊矸石堆放場(chǎng)和新矸石堆放場(chǎng)、半坡村及屬半坡村管轄的蒙河流域及王蘭寺一帶，面積總計(jì)6.318 km2;較嚴(yán)重區(qū)分布于評(píng)估區(qū)內(nèi)張花溝村、羊皮凹村等采空區(qū)和處于采空區(qū)邊緣的吳家掌村、西溝村等，面積25.102 km2;較輕區(qū)分布于煤田目前未采區(qū)，面積55.649 km2(見圖2)。

圖2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評(píng)估圖

3.3.2 預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果

預(yù)測(cè)礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)分布于評(píng)估區(qū)東南部的北頭嘴村、半坡村至王蘭寺一帶，包括一礦的舊矸石堆放場(chǎng)和新矸石堆放場(chǎng)，以及未來(lái)南北條帶復(fù)采區(qū)，面積11.579 km2;較嚴(yán)重區(qū)分布于評(píng)估嚴(yán)重區(qū)以外的采空區(qū)和未來(lái)5年的開拓區(qū)，面積29.44 km2;較輕區(qū)分布于評(píng)估區(qū)西部的未開采區(qū)， 面積46.136 km2(見圖3)。

圖3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)估圖

3.3.3 礦山地質(zhì)環(huán)境治理分區(qū)

在現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估基礎(chǔ)上，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境治理進(jìn)行了防治分區(qū)，確定重點(diǎn)防治區(qū)為北頭嘴村、半坡村至王蘭寺一帶和地裂縫集中發(fā)育區(qū)以及未來(lái)5年復(fù)采區(qū)，面積11.579 km2;次重點(diǎn)防治區(qū)分布于一礦嚴(yán)重區(qū)以外的采空區(qū)及未來(lái)開拓區(qū)，面積29.44 km2;一般防治區(qū)分布于評(píng)估區(qū)采空區(qū)以西的大面積區(qū)域，面積46.136 km2(見圖4)。

圖4 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理分區(qū)圖

4 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理對(duì)策

4.1 加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)制度建設(shè)

首先，有關(guān)部門要加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，通過(guò)對(duì)礦山環(huán)境保護(hù)制度建設(shè)，促進(jìn)礦山環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)施。同時(shí)，加強(qiáng)有關(guān)法規(guī)建設(shè)，嚴(yán)格按照《礦產(chǎn)資源法》、《環(huán)境保護(hù)法》、《土地管理法》等法律法規(guī)實(shí)施礦山環(huán)境保護(hù)和治理。要在各級(jí)政府的領(lǐng)導(dǎo)下，加強(qiáng)預(yù)防監(jiān)測(cè)、執(zhí)法監(jiān)督、生態(tài)環(huán)境評(píng)估和“三同時(shí)”制度的落實(shí)，使煤炭資源的開發(fā)走上法制管理軌道。制定煤炭資源勘查開發(fā)規(guī)劃，嚴(yán)格執(zhí)行煤炭資源勘查登記審批制度、開采申請(qǐng)和許可制度、有償開采和綜合循環(huán)利用制度，改進(jìn)資源開發(fā)利用方式，實(shí)現(xiàn)資源的保護(hù)性開發(fā)，提高資源綜合利用效率和經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 加快礦業(yè)開發(fā)與環(huán)境保護(hù)人才培養(yǎng)

礦山環(huán)境治理必須應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來(lái)實(shí)施。加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)在礦山環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，特別是要加強(qiáng)對(duì)礦產(chǎn)的綜合利用和尾礦、煤矸石、礦渣等開發(fā)利用的科研投入和生產(chǎn)開發(fā)研究。這樣，既可減少環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，起到保護(hù)環(huán)境的作用，又可以避免資源浪費(fèi)。要通過(guò)高等教育專業(yè)人才培養(yǎng)以及對(duì)在職人員的再培訓(xùn)等方式，加快礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)人才培養(yǎng)，促進(jìn)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的實(shí)施。

4.3 加快礦業(yè)“三廢”回收利用技術(shù)的應(yīng)用

在礦山開采過(guò)程中，“三廢”的回收、利用對(duì)于礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)有著重要意義。通過(guò)采用先進(jìn)的采選技術(shù)和加工技術(shù)，提高礦山資源利用率，盡最大可能減少“三廢”。

4.4 加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)研、監(jiān)測(cè)與科研

在進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理與防護(hù)過(guò)程中，要系統(tǒng)開展地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究，加強(qiáng)區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)。建立政府引導(dǎo)、市場(chǎng)運(yùn)作機(jī)制，治理礦山環(huán)境。借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)國(guó)際合作，搞好礦山開發(fā)與復(fù)耕綠化。加強(qiáng)礦山開采科學(xué)技術(shù)的研究與應(yīng)用，推進(jìn)礦山“清潔生產(chǎn)”，發(fā)展綠色礦業(yè)。加強(qiáng)礦山開采導(dǎo)致的滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的防御和治理的研究，避免發(fā)生人員傷亡和造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

［1］謝曉文.也談對(duì)煤礦環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的探討［J］.煤礦設(shè)計(jì)，1991(5):30-32.

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