采煤塌陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害與生態(tài)環(huán)境的綜合治理方案

朱坤強

貴州金杉土地資源勘查開發(fā)有限公司，中國·貴州 貴陽 550081

1 引言

在論文論述內(nèi)容中，是以中國煤礦地區(qū)的采煤塌陷區(qū)為研究對象的。中國在進行煤炭大規(guī)模開采的過程中，不可避免地會導致該區(qū)本身的生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞，主要體現(xiàn)就是礦區(qū)的水資源受到嚴重污染，并同時導致礦區(qū)的土壤退化和綠植被破壞。此外，在生態(tài)環(huán)境不斷被破壞的同時，采煤過程中所形成的采空區(qū)會導致地面塌陷和崩塌等相應地質(zhì)災害。針對地質(zhì)災害以及生態(tài)環(huán)境污染問題進行解決，已經(jīng)成為當前煤炭開采作業(yè)過程中迫切需要解決的問題[1]。

2.采煤塌陷機理及影響

在地下煤礦層開采過程中，巖體內(nèi)會形成一個空間，此時周圍巖體內(nèi)的應力受到擾動而發(fā)生重新分布，因此采空區(qū)頂板巖體在自重應力與上覆巖土層的作用壓力下，將會產(chǎn)生向下的彎曲、變形及移動。當頂板發(fā)生斷裂破碎時，此時頂板巖體內(nèi)部形成的張拉應力超過了巖體的極限抗拉強度，巖體發(fā)生失穩(wěn)破壞，相繼冒落形成巨大的落差區(qū)域，形成的地表塌陷區(qū)即為采煤塌陷區(qū)。在中國煤炭資源開采中，煤礦開采對農(nóng)田等的毀壞近乎嚴重，從有關(guān)數(shù)據(jù)了解到，開采1×104t煤炭將會對約2668m2耕地造成破壞，這種破壞對土地資源的浪費極其嚴重，其中采煤塌陷所致的地質(zhì)災害是主要原因。采煤塌陷所致的地質(zhì)災害均會釋放較大的能量，災害規(guī)模大，帶來巨大的經(jīng)濟負面效益。由于采煤塌陷的發(fā)育與形成受采煤區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件等及煤層條件、開采深度、頂板巖性、開采條件和頂板管理方法的影響，進而衍生出的地質(zhì)災害亦不同，因此需要的相應防護措施亦與之不同，因此需要分析采煤塌陷所致地質(zhì)災害的不同類型特點[2]。

3 地質(zhì)災害與生態(tài)環(huán)境綜合治理方案

3.1 治理目標

通過礦山地災防治及礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理的實施，有效地改善礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，消除或減少地質(zhì)災害隱患，在此基礎上逐步恢復和重建礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，美化自然景觀，達到與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的目的，并實現(xiàn)廢棄礦地的永續(xù)利用。

3.2 制定預防措施

想要降低塌陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)生的頻率和可能性，就要從治理采空區(qū)下手，首先選擇合理的采礦方法，在保證回采率的同時，可以選用矸石回填的方式進行充填治理。對整個礦區(qū)及周邊區(qū)域開展孕災地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、風險斜坡調(diào)查工作，對礦區(qū)內(nèi)孕災地質(zhì)條件進行分區(qū)，為地下開采方案提供依據(jù)。對于易引發(fā)地質(zhì)災害區(qū)域可采取留設保安煤柱的形式，增加地面的穩(wěn)定性，減少地質(zhì)災害的發(fā)生[3]。

3.3 制定綜合治理及管控措施

在對地質(zhì)災害治理的過程中，應詳細調(diào)查塌陷區(qū)內(nèi)發(fā)生的地質(zhì)災害，掌握地質(zhì)災害的類型、規(guī)模、威脅對象、潛在經(jīng)濟損失等基本特征；建立地質(zhì)災害風險管控制度，對地質(zhì)災害體進行單獨評價，對整個礦區(qū)內(nèi)進行風險評價及區(qū)劃。對已經(jīng)造成威脅的地質(zhì)災害按照“輕重緩急、以人為本”的原則進行治理。對于造成的潛在經(jīng)濟損失大且不穩(wěn)定的災害點，可首先采取工程治理的措施消除其危險性，后期采用生態(tài)措施恢復工程區(qū)域內(nèi)的植被及土地，使其與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)。對于經(jīng)濟損失小且穩(wěn)定或較穩(wěn)定災害點，可以考慮生態(tài)措施進行治理[4]。

3.4 重新構(gòu)建水資源系統(tǒng)，解決采煤塌陷水資源被破壞的問題

隨著煤炭的長期大量開采，造成上覆巖層中或地表河流的水系遭到破壞，水質(zhì)下降，隨之造成農(nóng)田灌溉及飲用水資源系統(tǒng)被嚴重破壞，引發(fā)了塌陷區(qū)水環(huán)境的一系列問題。為此，需要采用一定的方法和措施，人工改造或重構(gòu)水資源系統(tǒng)，切實改善當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活用水環(huán)境。針對不同地區(qū)、不同飲水方式，一般分為臨時性改造引水和永久性構(gòu)建水資源系統(tǒng)。臨時性改造引水主要是針對由于采煤塌陷對原有飲水系統(tǒng)造成的破壞，通過恢復或改造水系統(tǒng)，保證居民在一段時期內(nèi)的正常生活用水。其中，永久性構(gòu)建水資源系統(tǒng)主要是針對長期以來采煤塌陷造成連片區(qū)域水資源嚴重被破壞，臨時性飲水改造已無法滿足當?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)用水時，由當?shù)卣y(tǒng)一規(guī)劃，礦方負責為當?shù)鼐用駱?gòu)建區(qū)域性的深層水資源引水工程。此方法可切實提高飲水環(huán)境質(zhì)量，但后期的維護和運行需要有專業(yè)部門統(tǒng)一管理。

4 討論

對于采煤沉陷區(qū)所出現(xiàn)的地質(zhì)災害來講，根據(jù)其發(fā)育過程以及生態(tài)環(huán)境的破壞狀況來看，兩者之間是相互影響的。生態(tài)環(huán)境本身的破壞是和地質(zhì)災害的發(fā)生同時出現(xiàn)的，且生態(tài)環(huán)境的破壞又可以間接地使地質(zhì)災害發(fā)生的概率有所增加，而地質(zhì)災害出現(xiàn)之后有可能會導致生態(tài)環(huán)境被破壞的程度加劇。所以，在采煤過程中，地下采煤活動以及人類的過度開挖和肆意填埋會使采煤作業(yè)區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境被嚴重破壞，并同時產(chǎn)生諸多地質(zhì)災害。在采煤作業(yè)的過程中，地下采煤活動會導致許多大面積的地表沉陷，從而形成塌陷坑和地裂縫，然后造成水土流失，此時的植被因為水土流失被嚴重破壞，周邊的生態(tài)環(huán)境也隨之變得越發(fā)惡劣。水土的快速流失所導致的植被覆蓋率降低，會導致地表水更容易滲入到邊坡當中，從而引發(fā)邊坡失穩(wěn)，最終造成崩塌以及滑坡和泥石流等地質(zhì)災害。

因此，對于采煤沉陷區(qū)的地質(zhì)災害治理方案以及生態(tài)環(huán)境的恢復治理方案來講，需要做到全局統(tǒng)籌安排以及綜合考慮，這樣才能夠使采煤沉陷區(qū)的綜合治理效果得到提升，不僅能夠使地質(zhì)災害得到消除，還可以恢復生態(tài)環(huán)境。如果只是進行生態(tài)環(huán)境的修復或者是地質(zhì)災害的消除，那么會在另一種災害或問題沒有得到解決的情況下導致之前所做的所有工作都喪失意義或者是喪失效果，浪費大量的資源和人力物力。所以，在地質(zhì)災害以及生態(tài)環(huán)境修復的過程中，應當做到兩者統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，這樣才能夠共同發(fā)揮作用，通過兩者之間的互相影響，使采煤塌陷區(qū)的地質(zhì)災害與生態(tài)環(huán)境修復起到事半功倍的作用[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，在論文所論述內(nèi)容中，針對采煤塌陷區(qū)的地質(zhì)災害與生態(tài)環(huán)境的綜合治理方案進行了研究，該方案是在地質(zhì)災害與生態(tài)環(huán)境被破壞的過程中，對兩者進行共同治理，所以能夠相較其他治理方案擁有諸多優(yōu)點。例如，充分體現(xiàn)了生態(tài)防護的理念；在設計方案當中還提高了輔助性工程措施的耐久性，使整個生態(tài)修復的過程中邊坡綠化更加有活力；相較其他的綜合治理方案來講，能夠擁有更好的經(jīng)濟性。另外，在采煤塌陷區(qū)的地質(zhì)災害和生態(tài)環(huán)境治理及修復過程中，需要做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一并共同進步，這樣才能夠使采煤塌陷區(qū)的地質(zhì)災害和生態(tài)環(huán)境得到全面修復。