淺析礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案

王磊 王鑫 劉姣

摘要：通過對(duì)呼倫貝爾大楊樹宏基煤礦地質(zhì)環(huán)境治理方案的設(shè)計(jì)研究，避免和減少生態(tài)環(huán)境污染和破壞，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)經(jīng)營(yíng)與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的最終目標(biāo)[2]。經(jīng)過前期現(xiàn)場(chǎng)勘查、資料收集和后期方案編制工作在掌握研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題的分布狀況與影響程度的基礎(chǔ)上，對(duì)地面塌陷區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)、對(duì)區(qū)域內(nèi)建（構(gòu)）物拆除、清理，對(duì)廢棄井口進(jìn)行封堵，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整、覆土和人工恢復(fù)地表植被，消除地質(zhì)隱患，用復(fù)墾的方式實(shí)現(xiàn)復(fù)綠，實(shí)現(xiàn)綠水青山的美好環(huán)境。

關(guān)鍵詞：綠水青山；地面塌陷；恢復(fù)植被

一、治理背景與任務(wù)

近年來，呼倫貝爾市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源開發(fā)為呼倫貝爾市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)提供了重要保障，但由此引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題同樣不容忽視[3]。生態(tài)環(huán)境遭到破壞、水土流失、生物失去多樣性。為確保礦區(qū)土地資源的可持續(xù)利用，地質(zhì)環(huán)境治理工作迫在眉睫。本方案主要任務(wù)為：

（一）收集研究區(qū)水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造和水土保持資料，分析論證土地資源和地下水的破壞類型和影響程度，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害問題[1]。

（二）分析研究區(qū)存在的礦山地質(zhì)環(huán)境問題的發(fā)育程度、表現(xiàn)特點(diǎn)和成因影響，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)、治理和監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行現(xiàn)狀分析評(píng)估。

（三）提出適合本研究區(qū)的治理方案，治理內(nèi)容、治理措施，并對(duì)治理方案的可行性和效果進(jìn)行論述。

二、地理位置及地質(zhì)特征

（一）宏基煤礦位于呼倫貝爾市鄂倫春自治旗政府所在地阿里河鎮(zhèn)東南約150km，北距大楊樹鎮(zhèn)約18公里，屬亞寒帶半濕潤(rùn)偏濕氣候區(qū)，含煤地層總體呈一單斜產(chǎn)出。

（二）地層特征為（一）軟弱-半堅(jiān)硬巖白堊系下統(tǒng)大磨拐河組地層。（二）砂土第四系地層。煤層裂隙較發(fā)育，穩(wěn)固性較差。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造中等，第四系松散層全區(qū)覆蓋于其他地層之上，厚度0.50-18.07m。

三、地質(zhì)環(huán)境問題及預(yù)測(cè)量

（一）地面塌陷（沉陷）

礦區(qū)內(nèi)原井采形成了較多采空區(qū)，占地面積為67.91 hm2。其中1下煤層采空區(qū)面積為62.07 hm2，2下煤層采空區(qū)面積為9.61 hm2。

（二）崩塌、滑坡

評(píng)估區(qū)內(nèi)丘陵頂部呈渾圓狀，邊坡天然坡角3°～22°，沖溝較不發(fā)育，評(píng)估區(qū)內(nèi)范圍內(nèi)巖層分較穩(wěn)定，據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查評(píng)估區(qū)未出現(xiàn)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

計(jì)算方法：

以評(píng)估區(qū)34個(gè)鉆孔資料為準(zhǔn)，計(jì)算采厚比，以采深采厚比30為計(jì)算界面，用頂板埋深除以采厚，計(jì)算值大于30的為地面沉陷區(qū)域，計(jì)算值小于30的為地面塌陷區(qū)域。煤層采深采厚比大部分大于30（采深采厚比2.72-111.17），只有小部分鉆孔小于30。據(jù)“地表移動(dòng)和變形預(yù)測(cè)方法”采空區(qū)地面沉陷（塌陷）評(píng)價(jià)采用以下公式：

最大沉降值Wmax=q·cosα·M

式中：

M–煤層開采深度

q–下沉系數(shù)

由上式計(jì)算地面塌陷最大沉降值為2.12m，平均沉降值為1.44m。承災(zāi)對(duì)象為礦區(qū)職工和農(nóng)民，受威脅人數(shù)<100人，受威脅財(cái)產(chǎn)<損失500萬元，預(yù)測(cè)地面塌陷產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害危害程度為“較嚴(yán)重”。地面沉陷區(qū)內(nèi)巖體相對(duì)較穩(wěn)定，地質(zhì)災(zāi)害危害程度不大，預(yù)測(cè)地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害危害程度為“較輕”。

（三）含水層破壞

計(jì)算方法：

冒落帶最大高度：Hc=（1-2）M

導(dǎo)水裂隙帶最大高度：

Hf=100M/（5.1n+5.2）+5.1

式中：

Hc：冒落帶最大高度（m）；

Hf：導(dǎo)水裂隙帶最大高度（m）；

N：煤分層開采層數(shù)；

M：累計(jì)采厚（m）。

1下煤層開采后形成的冒落帶最大高度為6.94m，導(dǎo)水裂隙帶最大高度38.79m。2下煤層開采后形成的冒落帶最大高度為9.00m，導(dǎo)水裂隙帶最大高度48.79 m。根據(jù)計(jì)算結(jié)果：該區(qū)域內(nèi)開采溝通上部松散巖類孔隙潛水且導(dǎo)水裂隙帶切入了第四系松散巖類的孔隙含水層，松散孔隙水會(huì)對(duì)研究區(qū)巷道發(fā)生充水作用，所以礦區(qū)在開采過程中必須嚴(yán)格觀察并記錄礦井涌水量，遏制突水事故的發(fā)生。

四、治理原則及方案

（一）礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理應(yīng)該遵循如下原則

1.預(yù)防為主、防治結(jié)合

2.開發(fā)與保護(hù)相統(tǒng)一

3.誰開發(fā)、誰保護(hù)、誰破壞、誰治理

4.礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案與礦業(yè)生產(chǎn)相協(xié)調(diào)的原則

地面塌陷區(qū)：

對(duì)其實(shí)際形成的塌陷坑進(jìn)行回填，回填后對(duì)塌陷坑進(jìn)行平整，平整后對(duì)其進(jìn)行覆土，覆土后進(jìn)行人工撒播種草，對(duì)于其他林地（耕地、內(nèi)陸灘涂不用復(fù)墾）復(fù)墾方向?yàn)槿斯げ莸亍２⒃谏喜吭O(shè)立警示牌，用以提醒過往行人及礦山工作人員注意安全。

工業(yè)場(chǎng)地：

對(duì)區(qū)域內(nèi)建（構(gòu)）物拆除、清理，對(duì)主、副、風(fēng)井、后期風(fēng)井、原廢棄井口進(jìn)行封堵，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整、覆土和人工恢復(fù)地表植被。

地面沉陷區(qū)：

在整個(gè)開采過程中做好預(yù)測(cè)地面沉陷區(qū)監(jiān)測(cè)、預(yù)警工作，如發(fā)現(xiàn)地面塌陷情況，及時(shí)進(jìn)行回填處理。

臨時(shí)排矸場(chǎng)：

待臨時(shí)排矸場(chǎng)內(nèi)的矸石全部回填、綜合利用之后，對(duì)其進(jìn)行整平和人工恢復(fù)植被。

（二）地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)

定期對(duì)煤礦的采空區(qū)地表變形、地形起伏、植被破壞情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)了解并記錄采空區(qū)上部地表變形情況。對(duì)研究區(qū)的地下水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，安排專人抽取地下水進(jìn)行化驗(yàn)送檢，對(duì)礦區(qū)地下水的水質(zhì)污染程度進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)與記錄。

（三）在采空區(qū)上部布置12監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用固定樁、墩、特定記號(hào)等均勻布置，建立上期監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在臨時(shí)排矸場(chǎng)設(shè)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在采區(qū)周邊布置2個(gè)地下水水質(zhì)、水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)。用水準(zhǔn)測(cè)量、全站儀、皮尺、照像等方法測(cè)量其大小及深度。定期對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量并采集排放水和礦區(qū)及周邊的地下水、地表水水樣進(jìn)行化驗(yàn)，以分析采礦活動(dòng)對(duì)含量水層及水源地的影響情況。時(shí)刻把握礦業(yè)活動(dòng)對(duì)地下水水位、水質(zhì)的影響。

五、可行性與效益分析

（一）可行性分析

1.避免治理工程的盲目進(jìn)行和無序開展，減輕政府和企業(yè)負(fù)擔(dān)，保證環(huán)境治理任務(wù)落實(shí)到根本[4]。

2.源頭控制與復(fù)墾相結(jié)合能有效遏制礦區(qū)的水土流失現(xiàn)象，改善生態(tài)環(huán)境。復(fù)墾規(guī)劃與采礦設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)采礦進(jìn)度合理安排復(fù)墾進(jìn)度，把握全局，統(tǒng)籌規(guī)劃[5]，因地制宜，可操作性強(qiáng)。

（二）效益分析

1.社會(huì)效益

礦山地質(zhì)環(huán)境問題應(yīng)按恢復(fù)治理方案在規(guī)劃期內(nèi)及時(shí)進(jìn)行治理，對(duì)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)企業(yè)參與施工，平衡勞動(dòng)力與市場(chǎng)。

2.環(huán)境效益

礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)治理，能夠改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，使破壞的土地重新利用，地表植被得到恢復(fù)。

3.經(jīng)濟(jì)效益

礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程屬防災(zāi)減災(zāi)工程范疇，防災(zāi)減災(zāi)工程主要由減災(zāi)效益和增值效益兩部分組成，實(shí)施地質(zhì)環(huán)境治理后，會(huì)恢復(fù)草地、耕地面積，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

六、結(jié)論與建議

（一）礦山建設(shè)規(guī)模為中型、地質(zhì)條件復(fù)雜程度為中等

（二）建立和完善礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，隨時(shí)對(duì)采空區(qū)、臨時(shí)排矸場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性、水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（三）對(duì)已形成地面塌陷坑進(jìn)行回填、平整、覆土、恢復(fù)植被，對(duì)工業(yè)場(chǎng)地、臨時(shí)排矸場(chǎng)進(jìn)行全面治理。不斷積累資料，指導(dǎo)后續(xù)的治理工程，更好地為礦山建設(shè)服務(wù)。

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