礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)措施研究

呂紅紅

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司屯蘭礦，山西 太原 030299)

引 言

當(dāng)前社會(huì)處于資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)以及生態(tài)問題解決相矛盾的時(shí)期，礦產(chǎn)資源作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力，在大力開發(fā)礦產(chǎn)資源尤其是煤炭資源的同時(shí)，導(dǎo)致煤礦所在區(qū)域的生態(tài)被破壞，環(huán)境被污染，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)和生活。因此，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)大力開采礦產(chǎn)資源的同時(shí)需注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)和生態(tài)平衡問題的解決[1]。結(jié)合當(dāng)前煤礦開采與環(huán)境保護(hù)同步走的原則，本文以屯蘭礦為例對(duì)其實(shí)際開采中的地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)性的提出地質(zhì)環(huán)境治理與恢復(fù)的措施。具體闡述如下：

1 工程概況

屯蘭礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力由原每年450萬t變更為400萬t。屯蘭煤礦的水平標(biāo)高為750 m；礦區(qū)所屬水系為黃河水系，所在地為大陸性溫帶半天干旱氣候。目前，工作面可供開采的煤層包括有02#、03#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#。，目前開采煤層包括有2#、3#、8#。探測(cè)，屯蘭礦正常涌水量為203 m3/h，最大涌水量為223 m3/h；正常排水能力為439.9 m3/h；最大排水能力為461.7 m3/h。本文著重對(duì)屯蘭抗的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)并對(duì)其現(xiàn)階段的環(huán)境問題進(jìn)行治理并恢復(fù)。屯蘭礦所含的地質(zhì)條件可總結(jié)為如下：

1)第一層為白堊系志丹群第二組、第三組巖石層，該巖石層的主要顏色為紫紅色，巖層的主要成分包括有粉砂巖和細(xì)砂巖。經(jīng)探測(cè)，第一層巖石層的最大厚度為582 m，最小厚度為148 m，巖層的平均厚度為320 m；

2)第二層為白堊系志丹群第一組巖石層，該巖層中間夾雜砂質(zhì)泥巖，巖層的最大厚度為436 m，最小厚度為47 m，平均巖層厚度為165 m；且該巖層為傾斜狀，最大傾角為11°，最小傾角為5°。

3)第三層為侏羅系中統(tǒng)巖層，該巖層中包含有可開采的煤層，主要成分包括有砂巖、泥巖和炭質(zhì)泥巖等；

4)第四層為三疊系延長(zhǎng)群巖層，該巖層的完成性較差，主要以層狀結(jié)構(gòu)為主，且其對(duì)應(yīng)的圍巖的穩(wěn)定性較差[2]。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作的安排

礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)及生態(tài)問題治理工作的核心是對(duì)其地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合治理，從根本上解決屯蘭礦當(dāng)前所存在的地質(zhì)隱患，減小屯蘭礦實(shí)際開采中地質(zhì)災(zāi)害，延長(zhǎng)礦區(qū)的生產(chǎn)年限，保證工作面煤層被全部開采。礦山地質(zhì)環(huán)境的治理包括有對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防治、矸石堆治理、地形地貌景觀的防治以及對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.1 地質(zhì)災(zāi)害

針對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的治理可從如下幾個(gè)方面進(jìn)行：

1)為避免礦山裸露邊坡再次發(fā)生災(zāi)害，對(duì)礦山的裸露邊坡種植樹木、植被的方式進(jìn)行治理；

2)根據(jù)礦區(qū)地面塌陷的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行區(qū)分后分別采用相應(yīng)的方式對(duì)進(jìn)行防治。對(duì)于工作面開采完成后未達(dá)到沉穩(wěn)狀態(tài)的地面塌陷問題，對(duì)其中的裂縫進(jìn)行回填的手段進(jìn)行防治；對(duì)工作面開采完成后已經(jīng)達(dá)到沉穩(wěn)狀態(tài)的地面塌陷問題，采用大規(guī)模的機(jī)械手段對(duì)其進(jìn)行治理，確保治理完成后可復(fù)墾使用；

3)由于礦區(qū)開采導(dǎo)致周邊公路塌陷，在對(duì)已塌陷公路進(jìn)行回填、路面鋪設(shè)等手段治理外，還需對(duì)礦區(qū)周邊未出現(xiàn)塌陷的公路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)防公路的塌陷[3]。

2.2 矸石堆

矸石作為煤礦生產(chǎn)不可避免的產(chǎn)物，一般將其集中堆放于矸石排放場(chǎng)。對(duì)于堆放的矸石堆而言，其不僅會(huì)污染地下水，而且堆積高度過大時(shí)存在滑坡的隱患。因此，煤礦生產(chǎn)所產(chǎn)生的矸石治理基于邊排放邊治理的原則。具體操作為：堆積煤矸石時(shí)對(duì)煤矸石進(jìn)行分層碾壓，并在矸石堆四周留設(shè)一定寬度的排水溝，避免由于雨水得不到及時(shí)排泄導(dǎo)致矸石堆的穩(wěn)定性被破壞出現(xiàn)崩塌、滑坡的事故[4]。此外，留設(shè)排水溝還能在一定程度上解決煤矸石污染地下水的問題。

2.3 地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)

對(duì)于現(xiàn)階段已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害問題可采取對(duì)應(yīng)的防治措施進(jìn)行治理實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的恢復(fù)工作。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過程中有很多地質(zhì)災(zāi)害問題并未完全顯現(xiàn)出來，因此，需加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)的預(yù)防措施，以防地質(zhì)災(zāi)害事故的發(fā)生。

3 主要礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的防治工程

上文主要對(duì)屯蘭礦地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的主要內(nèi)容進(jìn)行闡述，并簡(jiǎn)要提出對(duì)應(yīng)的治理方案。本節(jié)將對(duì)礦山主要的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工程進(jìn)行具體分析。

3.1 地質(zhì)災(zāi)害的防治

結(jié)合對(duì)屯蘭礦地質(zhì)災(zāi)害類型的調(diào)查研究，著重對(duì)裸露邊坡和地面塌陷兩種地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防治。

3.1.1 裸露邊坡的治理

屯蘭礦在工業(yè)廣場(chǎng)及其周邊工程的生產(chǎn)導(dǎo)致大量裸露邊坡的產(chǎn)生，因此急需對(duì)裸露邊坡進(jìn)行治理。根據(jù)屯蘭礦裸露邊坡的規(guī)模大小，擬采用種植植被的方式對(duì)其進(jìn)行治理。具體種植的植被類型包括有青楊(2 000棵)、沙棘(5 000棵)和草子等。

3.1.2 地面塌陷的治理

對(duì)于屯蘭礦而言，屬于地面塌陷的地質(zhì)災(zāi)害主要分為塌陷區(qū)裂縫、塌陷區(qū)耕地、塌陷區(qū)林地、塌陷區(qū)草地、塌陷區(qū)村莊以及塌陷公路等。不同類型的地面塌陷問題，具體采取的治理恢復(fù)措施如下:

塌陷區(qū)裂縫：將裂縫周年的土壤就近堆放；采用黃土或者矸石對(duì)裂縫進(jìn)行回填；為裂縫周邊區(qū)域增加排灌措施；

塌陷區(qū)耕地：根據(jù)當(dāng)?shù)馗氐乃莩潭炔扇〔煌闹卫砘謴?fù)措施。其中，當(dāng)耕地塌陷的坡度小于7°時(shí)，對(duì)塌陷區(qū)表面的土地進(jìn)行平整處理即可；當(dāng)耕地塌陷的坡度大于7°，需對(duì)塌陷區(qū)耕地修筑梯田，并對(duì)恢復(fù)后的表面種植樹木。

塌陷區(qū)林地：對(duì)于已塌陷的林地而言，首先將塌陷區(qū)域表面的樹木進(jìn)行扶正處理；然后，根據(jù)塌陷程度選用最佳植被對(duì)其進(jìn)行治理恢復(fù)。根據(jù)屯蘭礦所屬地區(qū)的氣候條件，較為合適的植被為油松、檸條以及沙棘[5]。此外，根據(jù)林地的具體塌陷程度分為中度塌陷區(qū)和重度塌陷區(qū)分別種子不同數(shù)量的植被，如表1所示。

表1 塌陷區(qū)林地種植植被治理

3.2 矸石堆的防治

對(duì)于煤礦生產(chǎn)所排放出的矸石對(duì)其分層后進(jìn)行碾壓堆放，從而提升其穩(wěn)定性。而且，為避免由于雨水堆積導(dǎo)致矸石堆出現(xiàn)滑坡等事故在其周邊增加排水溝。結(jié)合屯蘭礦矸石堆的實(shí)際情況，依據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》設(shè)計(jì)與其相匹配的排水溝，具體排水溝長(zhǎng)度為1.44 km。斷面形狀，如圖1所示。

圖1 矸石堆排水溝斷面結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，矸石對(duì)排水溝底部寬度為0.5 m；頂部寬度為0.8 m；深度為0.5 m。為增加排水溝的穩(wěn)定性，采用M10漿砌石對(duì)其底板和側(cè)墻進(jìn)行加固，對(duì)應(yīng)底板和側(cè)墻的厚度均為0.4 m；同時(shí)，排水溝內(nèi)側(cè)采用水泥砂漿進(jìn)行處理。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的主要目的是對(duì)可能存在的災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)，并提前采取相應(yīng)的預(yù)防措施。地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)分為簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)和專業(yè)監(jiān)測(cè)。其中，簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)主要采用卷尺、鋼尺等簡(jiǎn)單測(cè)量工具對(duì)規(guī)模較小的塌陷區(qū)進(jìn)行定時(shí)測(cè)量，測(cè)量項(xiàng)目包括有塌陷區(qū)的面積、深度，裂縫的尺寸以及地下水的位移等；專業(yè)監(jiān)測(cè)采用全占儀、激光測(cè)距儀以及經(jīng)緯儀等高端測(cè)量設(shè)備對(duì)大規(guī)模的塌陷區(qū)進(jìn)行定時(shí)測(cè)量，主要對(duì)塌陷區(qū)的形態(tài)、面積以及深度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

4 結(jié)語

煤礦開采會(huì)對(duì)周邊的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境造成破壞，從而影響周邊居民的正常生產(chǎn)和生活。因此，為實(shí)現(xiàn)煤礦開采和環(huán)境保護(hù)兼顧發(fā)展的原則，需在開采前、開采中以及開采后對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，確保其恢復(fù)至可正常生產(chǎn)、生活的狀態(tài)。