礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理模式探析

康祿榮，于曉軍，馬 強(qiáng)

(青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局,青海 西寧 810000)

0 前 言

人類(lèi)生活水平的不斷進(jìn)步離不開(kāi)資產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，然而在對(duì)自然資源進(jìn)行大力開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，也會(huì)對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成一定破壞。為了實(shí)現(xiàn)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)礦山的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)治理是現(xiàn)階段國(guó)家自然保護(hù)的重要工作。在對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)治理地過(guò)程中，主要就是通過(guò)對(duì)礦山的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，采取有效的治理措施，徹底消除因礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)而造成的礦山地質(zhì)環(huán)境破壞帶給人類(lèi)的安全威脅以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。同時(shí)在進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理的過(guò)程中，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況制定出合理有效的治理方案和模式，開(kāi)展實(shí)施，從而實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境的恢復(fù)，保護(hù)地球資源。本文以青海省西寧市大通煤礦地質(zhì)環(huán)境治理為例，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理模式進(jìn)行了探析。

2012年7月根據(jù)《青海省西寧市大通煤礦地質(zhì)環(huán)境治理示范工程勘察設(shè)計(jì)書(shū)》，對(duì)大通煤礦地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)而全方位的勘察工作[1-3]。此設(shè)計(jì)獲得批復(fù)后，由青海省的地質(zhì)勘查局牽頭水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境調(diào)查院、青海省工程勘察院等多個(gè)單位的協(xié)助，實(shí)施了對(duì)大通煤礦地質(zhì)環(huán)境勘察分析，總結(jié)該地區(qū)地質(zhì)環(huán)境的詳細(xì)情況，開(kāi)展了有針對(duì)性的防范治理措施，有效地完成了大通煤礦的地質(zhì)環(huán)境治理。

1 勘查目的

1.1 地質(zhì)環(huán)境治理內(nèi)容勘測(cè)

從煤矸石、礦渣位置、礦渣面積、礦渣體積以及礦渣的利用情況等多方面進(jìn)行了詳細(xì)地調(diào)查，為大通煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境治理以及該地區(qū)的土地復(fù)墾提供了理論數(shù)據(jù)和恢復(fù)方案的制定基礎(chǔ)[4-5]。同時(shí)應(yīng)用物探方法對(duì)于采空區(qū)的情況及范圍和巷道走向等多方面數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)地勘測(cè)，為該礦區(qū)的采空區(qū)治理提供了理論數(shù)據(jù)支持。

1.2 地質(zhì)防治工程勘測(cè)

結(jié)合大通煤礦地質(zhì)環(huán)境詳細(xì)情況以及該礦區(qū)周?chē)淖匀画h(huán)境進(jìn)行勘測(cè)與分析，為礦區(qū)中有地質(zhì)問(wèn)題的區(qū)域進(jìn)行了劃分，并設(shè)計(jì)出了建筑物的里建區(qū)域，結(jié)合這些工程應(yīng)用1∶500的比例尺對(duì)該礦山的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)勘測(cè)，勘測(cè)面積達(dá)到1.6 km2，為該礦區(qū)嚴(yán)重的地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行防治提供了理論數(shù)據(jù)支持。

1.3 土地生產(chǎn)功能修復(fù)和復(fù)墾勘測(cè)

為了有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)該礦區(qū)的土地生產(chǎn)功能修復(fù)和土地復(fù)墾，結(jié)合該礦區(qū)的水環(huán)境土壤環(huán)境以及地球化學(xué)背景值和污染程度進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究，并根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分的評(píng)價(jià)。所采用的調(diào)查與研究方法主要是應(yīng)用土壤樣品測(cè)定分析，主要分析了土地公的鹽分、養(yǎng)分以及土壤重金屬和水環(huán)境樣品測(cè)試，所取得的數(shù)據(jù)為土地資源的生產(chǎn)功能修復(fù)和土地復(fù)墾提供的理論數(shù)據(jù)支持。

在對(duì)地表水和地下水進(jìn)行水樣采集時(shí)，需要結(jié)合該地區(qū)自然水的流域地質(zhì)環(huán)境以礦區(qū)工業(yè)“三廢”和居民生活廢水等多種污染因素的影響，并且應(yīng)用實(shí)測(cè)和收集多方資料共同研究，集中分析最終得出了地表水的環(huán)境質(zhì)量情況。

2 地質(zhì)環(huán)境勘查內(nèi)容

2.1 地質(zhì)環(huán)境的勘查范圍

大通煤礦地質(zhì)環(huán)境的治理區(qū)屬于原大通礦務(wù)局礦權(quán)范圍內(nèi)，同時(shí)還包括外圍因采礦活動(dòng)而造成的該地區(qū)礦業(yè)運(yùn)輸?shù)缆贰壴逊艌?chǎng)、井巷開(kāi)拓以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等，該礦區(qū)后期煤炭資源開(kāi)發(fā)而引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題同樣是本次地質(zhì)環(huán)境勘查的主要內(nèi)容。結(jié)合這些情況，將大通煤礦地質(zhì)環(huán)境勘查的范圍確定為東經(jīng)101(°)37(′)～101(°)56(′)、北緯36(°)55(′)～36(°)58(′)，該地區(qū)的海拔為2 450～2 750 m，勘測(cè)的總面積大約為13.85 km2[6-8]。

2.2 礦區(qū)基本情況勘察

本次針對(duì)礦區(qū)的自然環(huán)境進(jìn)行治理的項(xiàng)目區(qū)主要位于西寧市大通回族土族自治縣橋頭鎮(zhèn)以及良教鄉(xiāng)，屬于青海省工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，發(fā)展歷史悠久，該地區(qū)距離西寧市35 km，交通發(fā)達(dá)便利，通訊條件良好。但是該地區(qū)位于我國(guó)大西北干旱地區(qū)，水利條件較少，現(xiàn)有的溝道內(nèi)建有谷坊和簡(jiǎn)易的排洪渠，而這些水利工具可以繼續(xù)使用，為本次的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和治理提供有利條件。該地區(qū)沒(méi)有其他建筑物，使得地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)相對(duì)容易，青海省最大的火力發(fā)電廠(橋頭發(fā)電廠)為土地復(fù)墾提供了充足的電能。

3 地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題分析

3.1 采礦活動(dòng)對(duì)該地區(qū)自然水的破壞和影響

該地區(qū)自然水類(lèi)別主要為第四系松散巖類(lèi)孔隙水和碎屑巖類(lèi)孔隙水。第四系松散巖類(lèi)孔隙水主要分布地區(qū)為北川南岸階地以及礦區(qū)溝谷地段，該類(lèi)水系的水位比煤層要淺得多，在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的巖土體裂隙，使地下水區(qū)域性下降，從而導(dǎo)致河流地表水回灌地下，造成地表水嚴(yán)重缺失。該地區(qū)的碎屑類(lèi)裂隙孔隙水層主要為侏羅系地層，該水系分為3層，煤礦區(qū)的散步以及底部對(duì)于碎屑類(lèi)孔隙水的滲水能力較差，同時(shí)富水性不足。該類(lèi)水的隔水層主要分布于煤層上部區(qū)域，泥沙巖層的粘性較強(qiáng)，透水性較差，通水之后會(huì)膨脹，隔水性能較好，但是常年日久的采礦活動(dòng)造成了該地區(qū)原有的流通暗道受到了阻斷或者是切斷，新的流通通道產(chǎn)生。綜合分析該地區(qū)的采礦活動(dòng)對(duì)于松散內(nèi)孔隙水以及碎屑巖類(lèi)孔隙水影響較輕。

3.2 采礦活動(dòng)對(duì)于土地和地貌景觀的影響

大量的采礦活動(dòng)造成該地區(qū)煤矸石以及廢渣堆隨處堆放，使得該地區(qū)的土地壓占和地貌景觀受到嚴(yán)重影響?，F(xiàn)階段區(qū)域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)的廢堆渣有二十多處，煤矸石堆渣有12處，廢棄的老礦井有四十多處，塌陷盆地有4處，對(duì)于該地區(qū)的地貌景觀以及土地也造成了極大的影響。

調(diào)查結(jié)果顯示的20處廢渣堆，主要分布區(qū)域?yàn)榇竺憾礈?、小煤洞溝以及元?shù)爾溝，總共壓占的土地面積達(dá)52.87萬(wàn)m2，廢渣的體積約106.875萬(wàn)m3，壓占的土地類(lèi)型主要為田地，還有少量的宅基地以及路基，而這些廢渣堆中，占地面積大于1萬(wàn)m2的廢渣堆總共有6處。

煤矸石堆渣主要分布于上干溝、東南部大煤洞溝、小煤洞溝、元術(shù)兒溝西南部，占地總面積59.515萬(wàn)m2，煤矸石堆渣體積約30.78萬(wàn)m3，壓占的土地類(lèi)型以田地為主，煤矸石堆渣主要分布在煤礦礦井的附近、道路兩側(cè)及斜坡的低洼部，煤矸石堆渣大于1萬(wàn)m2的共有8個(gè)。

該礦區(qū)塌陷的盆地共有4個(gè)，其具體特征如表1所示。

表1 采空塌陷盆地特征

4 地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)模式

4.1 塌陷盆地改造和礦山景觀恢復(fù)模式

針對(duì)大通煤礦采礦活動(dòng)出現(xiàn)的壓占宅基地、采空區(qū)出現(xiàn)塌陷盆地造成礦山景觀遭到破壞的現(xiàn)象，采用棚戶(hù)區(qū)村社搬遷以及改造模式進(jìn)行治理。對(duì)于已經(jīng)搬遷的棚戶(hù)區(qū)按照時(shí)間的先后進(jìn)行分期改造，將廢棄的宅基地開(kāi)墾為礦山景觀，同時(shí)結(jié)合礦區(qū)的采空區(qū)塌陷盆地影響程度，設(shè)計(jì)多種景觀方案，對(duì)采礦設(shè)備進(jìn)行維修保留，改造成礦區(qū)博物館。建立大型礦山公園標(biāo)志牌，對(duì)該礦區(qū)的開(kāi)礦歷史以及礦山遺跡進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于山谷區(qū)進(jìn)行批量植樹(shù)，變成為林業(yè)用地，對(duì)于良田中心區(qū)開(kāi)采成農(nóng)業(yè)耕地。綜上歸納為可采用礦山景觀建設(shè)、林業(yè)用地、農(nóng)業(yè)耕地的3者相結(jié)合的治理和恢復(fù)模式。

4.2 煤矸石廢渣處理模式

針對(duì)該礦區(qū)隨意堆放的大量煤矸石礦渣，總的治理目標(biāo)是使得占用土地得到復(fù)墾。對(duì)于煤矸石礦渣采用回填筑路以及回收利用的模式，就地進(jìn)行平整和覆土回填，煤矸石礦渣作為建筑材料重新利用。

4.3 廢棄礦井封堵工程

在對(duì)廢棄礦井進(jìn)行封堵的時(shí)候，應(yīng)結(jié)合礦井周?chē)暗V井頂部的工程地質(zhì)條件，礦井的深度、礦井跨度以及施工環(huán)境進(jìn)行分別處理。對(duì)于礦井底層容易破碎或者出現(xiàn)的縫隙，能夠與地面礦井部位連通的地方采用灌漿的方式進(jìn)行回填封堵。而對(duì)于較為完整的礦井部位，則采用礦井圍巖支撐的方法和措施進(jìn)行礦井封堵。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)建設(shè)與國(guó)家發(fā)展離不開(kāi)自然資源的開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)自然資源的時(shí)候要結(jié)合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)于曾經(jīng)“掠奪式”的開(kāi)采行為而對(duì)自然環(huán)境造成的破壞，應(yīng)該采取積極有效的措施進(jìn)行恢復(fù)治理。