淺談某露天煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及防治措施

馬妍 陳媛潔 武少菁

摘要：礦山開(kāi)采對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生了較嚴(yán)重的破壞。該煤礦始終堅(jiān)持“邊生產(chǎn)，邊治理”的環(huán)境保護(hù)政策，本文對(duì)露天煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及防治措施進(jìn)行分析，總結(jié)了治理及預(yù)防措施，希望對(duì)該地區(qū)及其他礦山環(huán)境治理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦；環(huán)境治理；防治措施

1.工程概況

研究區(qū)位于烏海市海南區(qū)東側(cè)約6km處，京藏高速公路（G6）從海南區(qū)通過(guò)，研究區(qū)南距109國(guó)道約9km，通過(guò)G109至棋盤(pán)井鎮(zhèn)約11km。研究區(qū)有運(yùn)煤公路通過(guò)，交通條件便利，行政區(qū)劃隸屬烏海市海南區(qū)。煤礦劃定研究區(qū)范圍面積為1.7550km2，開(kāi)采標(biāo)高1299m～1110m；研究區(qū)東西最長(zhǎng)2.3km，南北最寬1.1km。采用單斗—卡車間斷式開(kāi)采工藝。拉溝位置接續(xù)現(xiàn)狀工作面，采用倒“L”形拉溝近西東、南北向布置工作線，向北、向東推進(jìn)，工作線平均長(zhǎng)度為700m，年推進(jìn)強(qiáng)度104m。采用工作幫移動(dòng)坑線—端幫運(yùn)輸平盤(pán)—內(nèi)排土場(chǎng)開(kāi)拓方式。平均剝采比為20.1m3/t。

根據(jù)2019年8月編制的《礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用方案》，截止到2019年1月31日，礦山保有資源儲(chǔ)量903萬(wàn)噸，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量459.3萬(wàn)噸，可采原煤量486.2萬(wàn)噸，邊幫回收原煤量174.61萬(wàn)噸，可采原煤總量660.8萬(wàn)噸，考慮儲(chǔ)量備用系數(shù)1.1，礦山服務(wù)年限為6.7年。

采掘場(chǎng)在研究區(qū)中部；煤礦已實(shí)現(xiàn)內(nèi)排，內(nèi)排土場(chǎng)位于采掘場(chǎng)西部，設(shè)計(jì)最大標(biāo)高1365m；研究區(qū)工業(yè)場(chǎng)地設(shè)在采掘場(chǎng)的東部，按功能分為行政辦公區(qū)和生活區(qū)，包括綜合辦公室、工段休息室、食堂、浴室等，后期工業(yè)場(chǎng)地搬遷至內(nèi)排土場(chǎng)最上部平臺(tái)，場(chǎng)地較為平整寬闊，符合建設(shè)工業(yè)場(chǎng)地要求。

露天開(kāi)采形成的生產(chǎn)場(chǎng)地包括外排土場(chǎng)、臨時(shí)排土場(chǎng)、現(xiàn)狀內(nèi)排土場(chǎng)和采坑，其中外排土場(chǎng)如前所述在本礦完成治理后又被鄰礦長(zhǎng)富煤礦外排壓占，已達(dá)成協(xié)議后續(xù)由該礦負(fù)責(zé)治理，本方案不再細(xì)述，其余3個(gè)場(chǎng)地現(xiàn)狀面積分別為0.4063km2、0.3498km2和0.4250km2；研究區(qū)工業(yè)場(chǎng)地包括生活區(qū)和辦公區(qū)，面積共0.0172km2，表土場(chǎng)、儲(chǔ)煤場(chǎng)面積各為0.0494km2、0.0324km2。

2.研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

2.1地質(zhì)特征

研究區(qū)賦存的地層有奧陶系下統(tǒng)馬家溝組、石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、二疊系上統(tǒng)石盒子組、第四系。研究區(qū)屬于黑龍龜斷層以西，西來(lái)峰斷層以東，桌子山背斜南部?jī)A沒(méi)端的西翼，總體為一向南西傾斜的單斜構(gòu)造，沿走向及傾向均發(fā)育有寬緩的波狀起伏。傾角6°～10°。斷裂構(gòu)造：研究區(qū)內(nèi)及周邊發(fā)育兩條北東向正斷層。

2.2水文地質(zhì)特征

研究區(qū)主要充水含水層為石炭系—二疊系基巖裂隙含水層。當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面標(biāo)高1258.6m，最上部可采煤層賦存標(biāo)高1271m～1184m，可采煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，研究區(qū)附近無(wú)地表水體。礦床主要充水含水層涌水量0.000442L/s·m，富水性弱；區(qū)內(nèi)斷裂破碎帶涌水量小，富水性弱。地下水主要補(bǔ)給來(lái)源為區(qū)外側(cè)向逕流補(bǔ)給，逕流緩慢，補(bǔ)給條件差。第四系覆蓋較少，部分地段無(wú)第四系覆蓋；水文地質(zhì)邊界簡(jiǎn)單。綜上所述，按照《煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（MT/1091-2008），將研究區(qū)水文地質(zhì)勘探類型劃分為第二類第一型，即以裂隙充水為主的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床。

2.3工程地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)巖石以碎屑沉積巖為主，層狀結(jié)構(gòu)，巖體各向異性。煤層頂?shù)装鍘r石以軟弱巖類為主，穩(wěn)固性較差。區(qū)內(nèi)地形地貌簡(jiǎn)單，地層巖性較復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造（斷層）發(fā)育，上部巖石風(fēng)化強(qiáng)烈—中等，底部巖溶發(fā)育。巖石與巖體的完整性與穩(wěn)定性總體較好，但局部軟弱夾層會(huì)影響巖體穩(wěn)定，開(kāi)采過(guò)程中易發(fā)生礦坑邊坡坍塌等礦山工程地質(zhì)問(wèn)題。因此，按照《煤礦床水文地質(zhì)工程、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（MT/1091-2008），劃分研究區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為第三類第二型，即層狀巖類、工程地質(zhì)條件中等類型。

3.研究區(qū)主要環(huán)境問(wèn)題

3.1研究區(qū)含水層破壞現(xiàn)狀分析

研究區(qū)范圍內(nèi)整合之前已形成采空區(qū)面積1.2324km2，采空高度約2.17m～6.23m。整合后采用露天開(kāi)采，已形成露天采場(chǎng)0.7523km2，最大開(kāi)挖深度175m，最低開(kāi)采標(biāo)高1130m。該礦煤層賦存于研究區(qū)二疊—石炭系地層中，根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，煤礦地下及露天開(kāi)采破壞了研究區(qū)開(kāi)采空間內(nèi)基巖裂隙水含水層結(jié)構(gòu)。由于基巖裂隙層含水微弱，富水性差，原煤礦巷道開(kāi)鑿范圍小，井工開(kāi)采過(guò)程中井下涌水量小，且采空區(qū)形成的時(shí)間較長(zhǎng)，采空區(qū)域內(nèi)的地下水流場(chǎng)已趨于新的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，故認(rèn)為地下采空區(qū)對(duì)含水層影響較輕；而露天采場(chǎng)區(qū)域則不同，其開(kāi)采深度范圍內(nèi)的巖土煤層的開(kāi)挖剝離，已直接導(dǎo)致開(kāi)采范圍內(nèi)二疊—石炭系基巖裂隙含水巖組在1130m標(biāo)高以上的含水層全被挖除，含水層組結(jié)構(gòu)遭到徹底破壞，現(xiàn)狀評(píng)估露天采場(chǎng)范圍對(duì)含水層結(jié)構(gòu)影響破壞程度嚴(yán)重。

3.2研究區(qū)地形地貌景觀破壞現(xiàn)狀分析

礦業(yè)活動(dòng)已影響了原有地形地貌景觀，現(xiàn)狀對(duì)地形地貌景觀產(chǎn)生影響的主要為露天采坑、內(nèi)排土場(chǎng)、臨時(shí)排土場(chǎng)、表土存放場(chǎng)、儲(chǔ)煤場(chǎng)和工業(yè)場(chǎng)地。各單元現(xiàn)狀對(duì)地形地貌景觀影響論述如下：

（1）露天采坑：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該煤礦由研究區(qū)西邊界拉溝向東采挖推進(jìn)，目前采場(chǎng)西部已進(jìn)行內(nèi)排回填?，F(xiàn)狀采坑地表面積0.4250km2，最大深度為120m，臺(tái)階高度10m，邊坡角70°～90°。采坑的形成將原始起伏的山丘變成了大型的凹陷坑，改變了原始地形地貌景觀格局，造成與原有自然景觀不協(xié)調(diào)，對(duì)地形地貌景觀影響嚴(yán)重。

（2）內(nèi)排土場(chǎng)：根據(jù)調(diào)查了解，該煤礦于2016年開(kāi)始逐步進(jìn)行內(nèi)排回填，由西向東推進(jìn)，2017年實(shí)現(xiàn)完全內(nèi)排?，F(xiàn)狀內(nèi)排土場(chǎng)占地面積0.3273km2，最大排棄標(biāo)高1300m、最低1200m，臺(tái)階高度10m～20m，邊坡角30°～40°。堆積最大高度約130m，形成了規(guī)模較大的人工堆積地，較大的改變了原始地形地貌景觀格局，造成與原有自然景觀不協(xié)調(diào)，影響程度嚴(yán)重。

（3）臨時(shí)排土場(chǎng)：由于礦山未獲得外排土場(chǎng)外圍的擴(kuò)大征地手續(xù)，外排土場(chǎng)驗(yàn)收通過(guò)后移交長(zhǎng)富煤礦進(jìn)行排棄，故又在研究區(qū)北部設(shè)置一臨時(shí)外排土場(chǎng)，2017年實(shí)現(xiàn)完全內(nèi)排后臨時(shí)外排終止排棄，場(chǎng)地占地面積0.4063km2，排棄高度30m～75m，分為1～2個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階高度35m～60m，邊坡坡角約30°～40°。場(chǎng)地范圍形成規(guī)模較大的人工堆積地貌，改變了原始地形地貌景觀格局，造成與原有自然景觀不協(xié)調(diào)，影響程度嚴(yán)重。

（4）表土存放場(chǎng)：研究區(qū)現(xiàn)有3處表土存放場(chǎng)，占地總面積約0.0494km2，現(xiàn)狀堆高2m～10m，一坡到底，坡面角約40°。場(chǎng)地范圍形成明顯的人工堆積地貌，改變了原始地形地貌景觀格局，造成與原有自然景觀不協(xié)調(diào)，現(xiàn)狀場(chǎng)地范圍對(duì)地形地貌景觀影響程度較嚴(yán)重。

（5）儲(chǔ)煤場(chǎng)：場(chǎng)地占地面積0.0324km2，場(chǎng)內(nèi)地形平坦，建有全封閉儲(chǔ)煤棚，地面人工建筑和產(chǎn)品煤的堆放對(duì)地形地貌景觀造成影響，影響程度較輕。

3.3研究區(qū)水土環(huán)境污染現(xiàn)狀分析

（1）固體廢棄物對(duì)地下水水質(zhì)的影響

根據(jù)《開(kāi)發(fā)利用方案》及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解，礦山生產(chǎn)的原煤全部調(diào)入總公司洗煤廠，研究區(qū)無(wú)矸石廢棄物產(chǎn)生。研究區(qū)生活辦公區(qū)已拆除燃煤鍋爐，全部采用安全小型電熱分散控制采暖，不產(chǎn)生鍋爐灰渣。產(chǎn)生的生活垃圾在工業(yè)場(chǎng)地定點(diǎn)設(shè)置垃圾箱，由鄂托克旗蒙佳保潔服務(wù)有限責(zé)任公司統(tǒng)一清運(yùn)處理。內(nèi)排回填的露采剝離物中有害物質(zhì)含量較低，加之當(dāng)?shù)亟邓考星疑伲瑒冸x固廢物通過(guò)淋濾作用對(duì)地下水水質(zhì)造成的影響較輕。

（2）污水對(duì)地下水水質(zhì)的影響

根據(jù)《開(kāi)發(fā)利用方案》及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解，研究區(qū)露天采場(chǎng)無(wú)礦坑涌水，場(chǎng)地?zé)o洗煤廢水。生產(chǎn)期間產(chǎn)生的廢水主要為工業(yè)場(chǎng)地排放的生活污廢水，由鄂托克旗蒙佳保潔服務(wù)有限責(zé)任公司統(tǒng)一清運(yùn)處理，不外排。因此，礦山開(kāi)采產(chǎn)生的污水不會(huì)對(duì)研究區(qū)地下水水質(zhì)造成影響。

4.礦山地質(zhì)環(huán)境治理分區(qū)及防治措施

綜合礦業(yè)活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，以及對(duì)含水層、地形地貌景觀和水土環(huán)境污染的影響程度現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果，將評(píng)估區(qū)全區(qū)劃分為礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評(píng)估嚴(yán)重區(qū)、較嚴(yán)重區(qū)和較輕區(qū)三個(gè)區(qū)。礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理分區(qū)劃分為重點(diǎn)防治區(qū)（Ⅰ）和一般防治區(qū)兩個(gè)區(qū)（Ⅱ區(qū)），共7個(gè)防治亞區(qū)，總面積1.7851km2，占評(píng)估區(qū)總面積的100%。

4.1重點(diǎn)防治區(qū)（Ⅰ）

（1）最終采坑防治亞區(qū)（Ⅰ1）：面積0.5857km2。該區(qū)可能引發(fā)的崩塌、滑坡和地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害影響程度較嚴(yán)重；對(duì)含水層、地形地貌景觀影響嚴(yán)重；對(duì)水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計(jì)采取的防治措施為：監(jiān)測(cè)、設(shè)置網(wǎng)圍欄和警示牌、清除危巖體、掩埋坑內(nèi)煤層露頭、覆土、種草和植被管護(hù)。

（2）內(nèi)排土場(chǎng)防治亞區(qū)（Ⅰ2）：面積1.1693km2。該區(qū)可能引發(fā)的崩塌、滑坡和地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害影響程度較嚴(yán)重；對(duì)含水層和地形地貌景觀影響程度嚴(yán)重；對(duì)水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計(jì)采取的防治措施為：監(jiān)測(cè)，平臺(tái)整平、覆土、種草、植被管護(hù)，邊坡整形、磚砌護(hù)坡。

（3）臨時(shí)排土場(chǎng)防治亞區(qū)（Ⅰ3）：面積0.3762km2。該區(qū)在倒運(yùn)回填之前及倒運(yùn)過(guò)程中，可能引發(fā)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害影響程度較嚴(yán)重；對(duì)含水層影響程度較輕；對(duì)地形地貌景觀影響程度嚴(yán)重；對(duì)水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計(jì)采取的防治措施主要為監(jiān)測(cè)和清理不穩(wěn)定邊坡體。

（4）表土堆放場(chǎng)防治亞區(qū)（Ⅰ4）：面積0.0494km2。該區(qū)在存土使用過(guò)程中，可能引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害，影響程度較輕；對(duì)含水層影響程度較輕；對(duì)地形地貌景觀影響程度較嚴(yán)重；對(duì)水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計(jì)采取的防治措施主要為監(jiān)測(cè)和清理不穩(wěn)定邊坡體。

（5）儲(chǔ)煤場(chǎng)防治亞區(qū)（Ⅰ5）：面積0.0324km2。該場(chǎng)地在搬遷之前，可能引發(fā)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害影響程度較輕；對(duì)含水層影響程度較輕；對(duì)地形地貌景觀影響程度較輕；對(duì)水土環(huán)境污染影響較輕。設(shè)計(jì)采取的防治措施為拆除、清理、覆土、種草和植被管護(hù)。

（6）工業(yè)場(chǎng)地防治亞區(qū)（Ⅰ6）：面積0.0172km2。該場(chǎng)地在搬遷之前，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育；對(duì)含水層影響程度較輕；對(duì)地形地貌景觀和水土環(huán)境影響程度較輕。搬遷之后，和內(nèi)排土場(chǎng)防治亞區(qū)的情況一致，為重點(diǎn)防治區(qū)。設(shè)計(jì)采取的防治措施為拆除、清理、覆土、種草和植被管護(hù)。

4.2一般防治區(qū)（Ⅱ）

為評(píng)估區(qū)其余地區(qū)（Ⅱ1），面積為0.0301km2，為臨時(shí)排土場(chǎng)拉運(yùn)清理后的區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)無(wú)采坑活動(dòng)，僅為其它人類工程活動(dòng)，因此，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育；對(duì)含水層、土地資源和地形地貌景觀影響程度較輕。設(shè)計(jì)采取的防治措施為保護(hù)。

5.主要預(yù)防措施

5.1含水層破壞預(yù)防措施

（1）開(kāi)采過(guò)程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)開(kāi)采，及時(shí)內(nèi)排，盡量減少含水層結(jié)構(gòu)破壞區(qū)域。

（2）對(duì)地下水水位、水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，做好對(duì)水資源的合理利用和保護(hù)，同時(shí)優(yōu)化各類排水處理系統(tǒng)，確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。

5.2地形地貌景觀破壞預(yù)防措施

（1）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)范露天采場(chǎng)邊坡，確保邊坡整齊，具備內(nèi)排條件后及時(shí)進(jìn)行內(nèi)排回填，恢復(fù)采坑地形地貌景觀。

（2）規(guī)范排土場(chǎng)邊坡，確保最終邊坡整齊，對(duì)到界邊坡及時(shí)進(jìn)行治理。

（3）合理規(guī)劃研究區(qū)道路，禁止車輛隨意碾壓草場(chǎng)破壞植被。

5.3水土環(huán)境污染預(yù)防措施

（1）研究區(qū)生產(chǎn)中無(wú)礦坑涌水，場(chǎng)內(nèi)未設(shè)置洗煤廠，不產(chǎn)生洗煤廢水，研究區(qū)綠化及灑水降塵用水由棋盤(pán)井鎮(zhèn)自來(lái)水廠供應(yīng)。生產(chǎn)中禁止廢水不經(jīng)處理隨意排放。

（2）對(duì)于車輛檢修、維護(hù)產(chǎn)生的廢液應(yīng)置于容器內(nèi)存儲(chǔ)，并統(tǒng)一進(jìn)行回收，禁止隨意傾倒。

（3）本礦已和當(dāng)?shù)丨h(huán)保公司簽訂了生活垃圾和污水處理協(xié)議，由該環(huán)保物業(yè)公司負(fù)責(zé)對(duì)生活垃圾和污水進(jìn)行清運(yùn)，清運(yùn)至棋盤(pán)井鎮(zhèn)污水及生活垃圾處理廠。禁止將生活垃圾隨意散倒或混入排土場(chǎng)，禁止污水隨意排放。

5.4土地復(fù)墾預(yù)防控制措施

根據(jù)露天礦山開(kāi)采工藝，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、源頭控制、防復(fù)結(jié)合”的原則，采取有效的預(yù)防保護(hù)措施，強(qiáng)調(diào)源頭控制、過(guò)程控制，最大程度的減少損毀范圍。

（1）礦山開(kāi)采過(guò)程中，合理利用資源，進(jìn)一步優(yōu)化布局，減少對(duì)土地的占用和植被的破壞。規(guī)范施工，露天采場(chǎng)邊坡角、邊坡高度、平臺(tái)寬度、排土場(chǎng)堆放邊坡角、臺(tái)階高度等嚴(yán)格按要求施工，采取行之有效的預(yù)防保護(hù)措施。

（2）施工前剝離的表土應(yīng)做為后期復(fù)墾的土源，為盡量減少土地資源的破壞和浪費(fèi)，集中堆放表土、對(duì)表土實(shí)施保護(hù)措施，防止水土流失。

（3）工程建設(shè)中盡量做到挖填平衡，同時(shí)避免倒運(yùn)或二次壓占。為保證損毀土地能較快得到恢復(fù)，及時(shí)對(duì)可復(fù)墾的區(qū)域進(jìn)行復(fù)墾。

（4）為減少土地?fù)p毀，合理規(guī)劃表土剝離進(jìn)度，剝離表土近期初運(yùn)至表土堆放場(chǎng)，近期后半段內(nèi)排形成到界頂面時(shí)直接用于內(nèi)排復(fù)墾工程覆土。研究區(qū)現(xiàn)狀已有三處表土堆放場(chǎng)，存土量約15萬(wàn)m3，都在近期開(kāi)采影響區(qū)內(nèi)，其堆土用于覆土清空后，本方案設(shè)計(jì)后期利用頂部平臺(tái)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)表土，既減少了土地占用，又避免混排造成表土浪費(fèi)。

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