豫西“三軟”煤層地質(zhì)勘探工程環(huán)境地質(zhì)影響分析

趙復(fù)翔 吳少鋒

（河南寶雨山煤業(yè)有限公司，河南 洛陽471300）

1 概述

本礦井位于低山丘陵區(qū)，地勢南北高，中部低，地面坡降大。地層以寒武系上統(tǒng)為基底，沉積了石炭系上統(tǒng)本溪組、太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組，上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組，三疊系劉家溝組，其上被第四系所覆蓋。本礦井淺層地下水化學(xué)類型以HCO3-Ca 為主，礦化度2820～3310mg/L。淺層地下水水質(zhì)年變化及多年變化不大，水質(zhì)較好。深層地下水水化學(xué)類型以HCO3-Ca 型水為主，其次為HCO3-Ca·Mg 型，礦化度2590～3840mg/L。深層地下水受人為污染影響較小，地下水質(zhì)多年無明顯變化，水質(zhì)較好。

1.1 環(huán)境水文地質(zhì)

本礦地下水沿著巖層傾斜方向，由西北流向東南，北部露頭帶是區(qū)內(nèi)地下水富集的重要補(bǔ)給邊界。其邊界隨寶雨山煤礦、何莊煤礦的排水強(qiáng)弱而變化，若兩礦排水強(qiáng)度相當(dāng)，中間必然有一個較穩(wěn)定的分水嶺存在；若寶雨山煤礦排水強(qiáng)度，襲奪邊界外部分地下水，成為補(bǔ)給邊界，反之則成為排泄邊界。由于受構(gòu)造控制和影響程度不同，區(qū)內(nèi)各處的水文地質(zhì)條件亦有差異，東單斜構(gòu)造，斷層不發(fā)育，水文地質(zhì)條件較簡單；由單斜構(gòu)造逐漸過度為地壘式寶雨山背斜構(gòu)造，斷層比較發(fā)育，水文地質(zhì)條件相對復(fù)雜。

依據(jù)巖性特征及地下水類型，自下而上共分8 個含水層，即：寒武系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層、太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層、山西組砂巖孔隙裂隙含水層、下石盒子組砂巖孔隙裂隙含水層、上石盒子組中下部砂巖孔隙裂隙含水層、平頂山砂巖孔隙裂隙含水層、金斗山砂巖孔隙裂隙含水層及第四系砂礫石孔隙含水層。

礦井廢水、工業(yè)場地生產(chǎn)生活污水若隨意排放，將會對水環(huán)境產(chǎn)生不良影響，淺層地下水將會受到一定的污染。污染源主要來自礦坑排水、生活污水、生活垃圾和矸石的淋濾水等。

1.2 地面變形與沉降

礦井開采煤層為山西組二1 煤層，最大厚度為13.06m，煤層傾角一般17～22°，屬于緩傾斜煤層；礦井開采后將發(fā)生地面變形與沉降，地面變形將對一定范圍內(nèi)的地面建筑、公路、管線等設(shè)施產(chǎn)生影響。因此，寶雨山煤礦要根據(jù)采區(qū)布設(shè)和礦井總體規(guī)劃，提前對地面設(shè)施進(jìn)行搬遷、保護(hù)，合理留設(shè)地面建筑物、公路等設(shè)施的保護(hù)煤柱，以防造成不必要的損失，同時加強(qiáng)土地復(fù)墾方面的研究工作，吸取已有的國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗，搞好塌陷土地綜合利用工作。

1.3 井下開采安全問題

礦區(qū)主采的二1 煤層厚0～12.78m，平均厚4.02m，傾角17～22°。礦井為高瓦斯礦井，煤層有煤塵爆炸性，屬不易自燃煤層。由于11 采區(qū)無煤帶的存在，礦井通常采用走向長壁式采煤法，礦井采用懸移頂梁機(jī)采放頂煤采煤工藝。根據(jù)本礦井煤層賦存特征、頂?shù)装鍘r性情況及懸移支架放頂煤礦井的生產(chǎn)使用情況，工作面支護(hù)均選型XDY-1B 型懸移頂梁液壓支架；炮采工作面選用HDJA-1000 金屬鉸接頂梁配DZ16-25/80 的單體液壓支柱支護(hù)，采用全部冒落法管理頂板的方式。

由于礦井?dāng)鄬虞^發(fā)育較復(fù)雜，斷層帶附近含煤地層及可采煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)強(qiáng)度較差，井巷掘進(jìn)和地下開采中，可能產(chǎn)生坑道頂板冒落、片幫、底鼓等不良工程問題，威脅采礦人員和機(jī)械設(shè)備，對礦山生產(chǎn)造成影響。

1.4 固體廢物對環(huán)境的影響

礦井生產(chǎn)中主要的固體廢物有煤矸石、鍋爐灰渣以及少量的生活垃圾。隨著礦井的不斷開采將有大量的煤矸石采出，礦井內(nèi)各煤層夾矸、頂、底板矸石多為灰黑色、黑色炭質(zhì)泥巖、泥巖。根據(jù)化驗資料分析為低水分、高灰分、低硫分為主、彈筒分析基發(fā)熱量屬一等煤矸石。主要煤層夾矸發(fā)熱量一般都大于5.00MJ/kg，因此，這些可用作流化床鍋爐中沸騰煅燒煤矸石水泥或同時供熱或發(fā)電，以減少矸石對環(huán)境的影響。礦井正常開采期間采出的煤矸石將要占用一定的土地資源。煤矸石中含有一定的有害物質(zhì)，特別是鉛、汞、鉻、鎘、砷等重金屬經(jīng)氧化、分解、溶濾等生化作用，某些有害成分隨大氣降水淋濾滲透到土壤中，攜帶有害成分的顆粒隨風(fēng)飄遷或進(jìn)入水體；某些組分氧化、分解釋放出有害氣體，在卸矸和處理利用過程中產(chǎn)生的有害氣體和粉塵等，是煤矸石對土地和環(huán)境有可能產(chǎn)生不良影響的幾個方面。因此，礦井在開發(fā)建設(shè)中要加強(qiáng)對土地利用和環(huán)境保護(hù)的綜合研究。鍋爐灰渣運(yùn)至矸石堆棄場作定點(diǎn)堆棄處理，生活垃圾由寶雨山煤礦統(tǒng)一處置。

1.5 礦井有害物質(zhì)

據(jù)微量有害元素As、Cu、Pb、F、Cl 等測試成果表明，各有害微量元素一般在煤層頂、底板巖石或煤層的頂、底部，其濃度含量高，Cu、Pb 的含量一般在10-30μg/g，As、Cl、F 含量相對偏高。煤炭的儲備、搬運(yùn)、洗選、燃燒及其它加工利用過程中，煤或煤矸石中的微量元素都要發(fā)生變化，有的有害微量元素在風(fēng)力、雨水淋濾等因素的作用下，其含量不斷減少，一部分隨氣體、飄塵或粉塵進(jìn)入大氣，另一部分入滲進(jìn)入土壤和含水層。同時在產(chǎn)生的粉、飄塵中均含有一定量的有害微量元素物質(zhì)，這些氣體在大氣中要發(fā)生光化學(xué)作用，污染空氣。

1.6 地震與礦井穩(wěn)定性

本礦井屬于三級地震區(qū)。地震烈度為2.9 度。歷史上未發(fā)生過強(qiáng)烈的地震。據(jù)縣志記載，1809 年夏地震，烈度大于Ⅵ度。根據(jù)國家地震局物探隊記載，1827 年3 月23 日發(fā)生一次地震，屬有感地震。根據(jù)《（GB18306-2001）中國地震動峰權(quán)區(qū)劃圖》，礦井所在地地震動峰值加速度0.05g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度，屬于地殼相對穩(wěn)定區(qū)。綜合分析認(rèn)為礦井屬較穩(wěn)定區(qū)域，地震對礦井影響不大，有利于礦山生產(chǎn)建設(shè)。

1.7 地質(zhì)災(zāi)害

礦井內(nèi)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害有：地裂縫、地面塌陷。受生產(chǎn)礦井頂板冒落影響，地表將會出現(xiàn)地裂縫、地面建筑出現(xiàn)墻體開裂等環(huán)境地質(zhì)問題。礦井開采的二1 煤層頂板以砂巖、泥巖為主，巖體穩(wěn)定性較好；二1 煤層底板以砂質(zhì)泥巖為主，巖體穩(wěn)定性中等。五3 煤層頂、底板主要為泥巖和砂質(zhì)泥巖，巖石的抗剪、抗壓和抗拉強(qiáng)度均較二1 煤層弱，總體屬中等穩(wěn)定性頂、底板。礦區(qū)內(nèi)落差大于10m 斷層，按走向大致可分為北西、北東及近東西向斷層組。斷層性質(zhì)以高角度正斷層為主，次為逆斷層。礦區(qū)內(nèi)的斷層及其破碎帶是地下水富存空間，也是地下水的運(yùn)移通道?，F(xiàn)狀條件下，地表塌陷不明顯，礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型少，危害小。礦區(qū)內(nèi)形成一定面積的采空區(qū)，部分區(qū)域正在回采，采動影響較強(qiáng)烈。地處低山丘陵區(qū)，微地貌形態(tài)較復(fù)雜，地形起伏變化大。不利于自然排水，地形坡度一般為22°～35°，相對高差大，地面傾向與巖層傾向多為斜交。因此，礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

1.8 土地?fù)p毀對生態(tài)環(huán)境的影響和破壞

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理因地制宜、因害設(shè)防，采礦活動引發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害主要為地面塌陷及其伴生地裂縫，設(shè)計采取“挖深墊淺”方式實現(xiàn)地貌形態(tài)恢復(fù)，并輔、生態(tài)綠化等開展綜合治理。方案實施后，地面塌陷和地裂縫治理有效恢復(fù)了土地利用率和生產(chǎn)力，并有助于增加當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境容量。對礦山地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行綜合治理，地裂縫、地面塌陷得到回填（填充），土地得到平整，土壤得到改善，使破損土體得以恢復(fù)，地面林草植被增加，水土得以保持促進(jìn)和保持。茂盛的草木能凈化空氣，調(diào)節(jié)氣侯，美化環(huán)境，并能促進(jìn)野生動物的繁殖，改善生物圈的生態(tài)環(huán)境。對塌陷回填后的土地進(jìn)行復(fù)墾，可以防止水土流失，再現(xiàn)耕地可耕作，綠化治理區(qū)可營造優(yōu)美的生活生產(chǎn)環(huán)境，使生態(tài)環(huán)境更加協(xié)調(diào)，取得較好的環(huán)境效益。

1.9 環(huán)境地質(zhì)影響分析

礦井開采過程中，會存在以下環(huán)境地質(zhì)問題：a.煤層埋藏較淺的部位，放頂后采空區(qū)上方會出現(xiàn)地表塌陷和地裂縫。b.開采過程中產(chǎn)生的井下廢水、煤矸石占地及粉煤灰造成的淺層水、地表水污染和空氣污染。c.礦井長期疏排，造成地下水位下降，形成降水漏斗。

2 結(jié)論

綜上所述，采礦可產(chǎn)生局部地表變形，但對地質(zhì)環(huán)境破壞不大；礦井內(nèi)無重大污染源，地表水、地下水水質(zhì)較好；礦坑排水對附近水體有一定的污染；煤矸石化學(xué)成份基本穩(wěn)定；礦井內(nèi)出現(xiàn)影響礦井安全的滑坡、崩塌、山洪泥石流等物理地質(zhì)現(xiàn)象的可能性較小。建議采取措施進(jìn)行綜合治理，以免嚴(yán)重污染環(huán)境，廢水要采取沉淀、過濾等凈化方法，不可直接排放；煤矸石應(yīng)堆放在非耕地的低洼處，并在周圍架設(shè)隔離帶。