采煤塌陷區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理模式

常來(lái)生

摘 要 我國(guó)礦產(chǎn)的資源非常豐富，開(kāi)采歷史悠久，能源儲(chǔ)量也非常大，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，礦山開(kāi)采的相關(guān)工作取得明顯進(jìn)步，但與此同時(shí)，開(kāi)采區(qū)的環(huán)境也受到持續(xù)性破壞，成為影響社會(huì)發(fā)展的重要原因之一。過(guò)度地開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源導(dǎo)致的環(huán)境破壞，已成為當(dāng)前迫在眉睫需要解決的問(wèn)題之一。因此，加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)與治理是非常必要的。本文以某采煤塌陷區(qū)為例，對(duì)存在的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)分析，明確具體的采煤塌陷區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路和模式，努力提高礦山地質(zhì)環(huán)境治理水平，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 采煤塌陷區(qū) 礦山地質(zhì)環(huán)境治理 生態(tài)修復(fù) 治理方法

中圖分類(lèi)號(hào)：X3;TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）01-0097-03

煤炭是我國(guó)重要能源資源，煤礦大規(guī)模過(guò)度開(kāi)采，雖然帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，卻也導(dǎo)致礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的頻繁發(fā)生，尤其是采煤塌陷區(qū)的出現(xiàn)，嚴(yán)重破壞礦區(qū)自然地貌景觀、水平衡系統(tǒng)，誘發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡、泥石流、崩塌等，造成一系列生態(tài)問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)損失。

過(guò)度開(kāi)采礦產(chǎn)資源，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題。礦山地質(zhì)和環(huán)境的問(wèn)題主要有以下幾種：

一是過(guò)度開(kāi)采礦區(qū)，導(dǎo)致土地資源遭到破壞。

二是礦產(chǎn)地受到自然災(zāi)害引起地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

三是過(guò)度開(kāi)采礦產(chǎn)資源導(dǎo)致地下水位流失。

四是開(kāi)采礦區(qū)導(dǎo)致水土污染。開(kāi)采礦產(chǎn)資源過(guò)程中，會(huì)大量排放污水，同時(shí)會(huì)對(duì)附近的地下水系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。

為解決日益嚴(yán)峻的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策和實(shí)施意見(jiàn)，加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題和災(zāi)害的重視程度，如《礦山生態(tài)環(huán)境環(huán)保和污染防治技術(shù)政策》，堅(jiān)持“強(qiáng)化法治、綜合治理”基本原則，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，大力發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)，解決礦區(qū)遺留問(wèn)題，提高礦山廢棄物資源化水平和治理水平。同時(shí)，鼓勵(lì)各省市結(jié)合實(shí)際礦山地質(zhì)條件，采用更具實(shí)效性和科學(xué)性的治理措施，有效治理不同地質(zhì)環(huán)境下的采煤塌陷區(qū)礦山地質(zhì)問(wèn)題，因地制宜，優(yōu)化調(diào)整治理模式，如生態(tài)恢復(fù)、旅游開(kāi)發(fā)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)園等，使治理區(qū)居民群眾生活和生產(chǎn)得到有效保障[1]。

同時(shí)，在治理和防護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境的過(guò)程中，要加大地質(zhì)監(jiān)測(cè)力度，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行充分的研究。還要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，建立市場(chǎng)運(yùn)作和政府引導(dǎo)的雙向機(jī)制，共同提升礦業(yè)開(kāi)采成效。

1 采煤塌陷區(qū)礦山概況及主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

1.1 采煤塌陷區(qū)礦山概況

該礦山1975年啟動(dòng)開(kāi)采，開(kāi)采深度由-280至-900m標(biāo)高，煤田主采區(qū)為下石盒子組煤層和二疊系下統(tǒng)山西組二2煤層，采煤區(qū)內(nèi)整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，區(qū)內(nèi)斷層較多，使用的開(kāi)采技術(shù)簡(jiǎn)單，如長(zhǎng)臂后退式采煤法，經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采，逐漸形成較大面積的塌陷坑、地裂縫，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)建筑物和整體耕地面積沉降，給居民生活和生產(chǎn)帶來(lái)極大不便。根據(jù)調(diào)查顯示，該采煤塌陷區(qū)地層以粘性土為主要土體，夾雜有人工填土、粉土、砂性土等，地下水位一般深埋在3～4m以下。

1.2 采煤塌陷區(qū)礦山主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

采煤塌陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要由滑坡、泥石流、地面沉降、土地資源流失、不穩(wěn)定邊坡等問(wèn)題，其中，滑坡主要有楔形體巖質(zhì)滑坡、黃土滑坡、巖質(zhì)滑坡，土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，一旦遇到采煤工況改變和惡劣天氣變化的情況，很容易導(dǎo)致滑坡出現(xiàn)[2]。泥石流大多因采煤塌陷區(qū)松散體堆積物，如廢渣、建筑垃圾、煤矸石棄渣等，如果遭遇暴雨、大風(fēng)等惡劣天氣，極易引發(fā)泥石流問(wèn)題[3]。在該采煤塌陷區(qū)礦山中，塌陷中心深度在0.5～5m范圍內(nèi)，平均深度為2.76m，伴有大量地裂縫，采煤塌陷區(qū)塌陷程度基本屬于中重度塌陷，少量屬于輕度塌陷（具體見(jiàn)表1）。而且，礦區(qū)地下水位較淺，導(dǎo)致大量耕地和居民房屋陷入水中，在枯水期會(huì)形成沼澤區(qū)，導(dǎo)致耕地長(zhǎng)期無(wú)法恢復(fù)。雨季時(shí)期，塌陷區(qū)積水面積甚至超過(guò)了20.00km2，耕地總損毀面積達(dá)3.15km2。

該采煤塌陷區(qū)主要出現(xiàn)的問(wèn)題是地面沉降、土地資源流失，以及由此導(dǎo)致的衍生問(wèn)題。這是因?yàn)樵谟?jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期，為追求更多經(jīng)濟(jì)效益，該礦山企業(yè)在開(kāi)采過(guò)程中只注重煤炭開(kāi)采，不重視環(huán)境生態(tài)保護(hù)和修復(fù)，最終出現(xiàn)大面積塌陷和積水，嚴(yán)重?fù)p壞生態(tài)環(huán)境，大量土地資源流失，地面塌陷和積水引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡、泥石流等，給礦區(qū)居民生活和生產(chǎn)造成不便。

2 采煤塌陷區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路

現(xiàn)階段，采煤塌陷區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用先進(jìn)環(huán)境治理理念和方法，結(jié)合治理區(qū)實(shí)際情況和未來(lái)發(fā)展方向，采用科學(xué)適宜的治理措施，逐漸實(shí)現(xiàn)人與礦山、人與自然的和諧相互。針對(duì)該采煤塌陷區(qū)的情況，可確定礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路：

1.開(kāi)發(fā)旅游資源，建立礦山地質(zhì)公園，采煤塌陷區(qū)地表形式較為多樣，可以在地質(zhì)環(huán)境治理的同時(shí)，保留這些特殊地表形態(tài)，作為典型示范和教育基地，還可將其融入當(dāng)?shù)芈糜误w系，建設(shè)景觀山體、人工湖等。結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史文化和旅游資源，建立采煤坍陷區(qū)生態(tài)旅游或歷史文化景觀旅游體系，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)效益的共同實(shí)現(xiàn)。

2.開(kāi)展綠化工程，注重生態(tài)修復(fù)治理，強(qiáng)化植樹(shù)、植草等方式，加快礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)速度[4]。

3.促進(jìn)耕地恢復(fù)，建立生態(tài)農(nóng)業(yè)園，積極治理地裂、波狀地等問(wèn)題，促進(jìn)基礎(chǔ)耕地恢復(fù)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。

3 采煤塌陷區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理模式

3.1 土地復(fù)墾治理模式

該模式適合地表塌陷1.5m內(nèi)、地表常年無(wú)積水的輕度塌陷區(qū)域，該治理區(qū)域地表輕微下沉，地表出現(xiàn)高低不平的情況，但高差較小，治理難度不高。針對(duì)治理區(qū)中存在的大面積農(nóng)耕用地，需提前勘察確定工作量和處理措施，如回填處理措施。先將耕地上熟土剝離存儲(chǔ)，剝離深度為50cm，然后將開(kāi)挖人工湖的生土回填，回填標(biāo)高為31.5m，最后將剝離的熟土覆蓋平整，恢復(fù)土地生產(chǎn)能力，達(dá)到可利用狀態(tài)。隨后，在恢復(fù)后的耕地上種植各種經(jīng)濟(jì)作物，為當(dāng)?shù)鼐用袢罕姾推髽I(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 生態(tài)修復(fù)治理模式

生態(tài)修復(fù)治理模式，主要適用積水深度常年保持在3m以上、已經(jīng)形成大面積積水的重度塌陷區(qū)域，是利用生物措施和治理工程對(duì)采煤塌陷區(qū)進(jìn)行治理，但原有土質(zhì)條件已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞，無(wú)法恢復(fù)至原有土地類(lèi)型[5]。該采煤塌陷區(qū)原有地質(zhì)和水文情況較好，選擇植樹(shù)造林、種草的方式，可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)快速治理和恢復(fù)。例如，可以栽植各類(lèi)觀賞性植物、建造林帶，為快速成林展現(xiàn)景觀效果，可選擇適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的紅櫸、法國(guó)梧桐、銀杏、七葉樹(shù)等，將種植間距控制在6m左右。在樹(shù)種選擇和栽種時(shí)，紅櫸胸徑在13cm左右，銀杏胸徑、高度和土球直徑為15cm、4m、1.0m左右，法國(guó)梧桐和七葉樹(shù)的胸徑在12cm左右?；蛘叻N草增加整體綠化效果，涵養(yǎng)水源，提高植草重視程度，在植樹(shù)區(qū)域或者某些固定位置，播撒草籽或者種植草皮，防止水土流失，美化環(huán)境。

此外，經(jīng)過(guò)各種水生植物的種植，逐漸形成凈化型濕地生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)水質(zhì)改善，為周邊居民和工業(yè)供水提供支持。

3.3 旅游開(kāi)發(fā)治理模式

旅游開(kāi)發(fā)治理模式需要結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r、特點(diǎn)、歷史文化等，最大限度利用大面積、重度程度塌陷區(qū)域和常年積水區(qū)域，將其打造為旅游城市。一方面，該采煤塌陷區(qū)土體工程地質(zhì)條件和水文條件較好，且地下水資源豐富，可以因地制宜，利用建立人工濕地公園的方式逐漸改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，保障邊坡基本穩(wěn)定性，并為周?chē)罕娞峁┬蓍e、娛樂(lè)、度假場(chǎng)所，同時(shí)獲得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益[6]。例如，建立人工湖和人工島，可以建設(shè)一個(gè)總面積在3km2左右的橢圓型人工湖，根據(jù)地下水位埋深5.9～7.1m，標(biāo)高22.2～25.5m的特點(diǎn)，選擇便于構(gòu)成人工湖的天然地形，確定最高水位和湖底高程后建設(shè)開(kāi)挖人工湖，并通過(guò)地下水、沱河、降雨等補(bǔ)充人工湖水源[7]。人工島要結(jié)合地形和濕地公園實(shí)際情況，共設(shè)計(jì)建設(shè)六個(gè)人工島，其中五個(gè)形似麥穗，不同人工島功能不同、主題不同，如會(huì)展中心、博物館、游樂(lè)中心、歐美小鎮(zhèn)等，人工島的坡比設(shè)計(jì)應(yīng)與護(hù)坡坡比相同，島頂高程超過(guò)最高水位，上坡坡比較為平緩，一般為1：6/7，底部坡比較為陡峭，為1：3/4;人工島邊坡采用30cmm10砌石護(hù)坡，每間隔一段距離設(shè)置一條伸縮縫。在公園廣場(chǎng)位置，為體現(xiàn)公園景觀性，可選用雪松、香樟、桂花、銀杏等樹(shù)種交錯(cuò)種植，種植間距為2m×2m。完善公園基礎(chǔ)設(shè)置，不僅保障采煤塌陷區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理效果，還能獲得一定經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。針對(duì)距離城區(qū)較近、塌陷面積較小的區(qū)域，利用其豐富的地質(zhì)條件建立礦山地質(zhì)公園，體現(xiàn)塌陷區(qū)地表多樣化特征，保留最具代表性的塌陷景觀，大力開(kāi)發(fā)旅游業(yè)。

3.4 綜合治理模式

對(duì)以上三種治理模式進(jìn)行整合分析后，確定可采用綜合治理模式對(duì)采煤塌陷區(qū)不同塌陷情況進(jìn)行治理，構(gòu)建一種大區(qū)域綜合治理模式，將采煤塌陷區(qū)治理與當(dāng)?shù)胤N植、旅游等產(chǎn)業(yè)相互融合[8-9]，與新農(nóng)村建設(shè)相互融合，遵循宜旅則旅、宜養(yǎng)則養(yǎng)的因地制宜治理原則，構(gòu)建“山水林田湖草生命共同體”，逐漸實(shí)現(xiàn)治理區(qū)綠色、永續(xù)發(fā)展[10-11]。在該采煤塌陷區(qū)礦區(qū)經(jīng)過(guò)治理，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的改善，目前已經(jīng)形成3.00km2的人工湖湖水面積，綠化林地面積達(dá)到2.33km2，部分耕地和建筑用地也得到相應(yīng)恢復(fù)，區(qū)域地質(zhì)環(huán)境改善情況良好，取得了一定示范工程效應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，針對(duì)采煤塌陷區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)不斷提升治理重視程度，詳細(xì)了解采煤塌陷區(qū)礦山災(zāi)害類(lèi)型和特點(diǎn)，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況、群眾需求和未來(lái)發(fā)展目標(biāo)，確定采煤塌陷區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路和治理模式，包括土地復(fù)墾治理模式、生態(tài)修復(fù)治理模式、旅游開(kāi)發(fā)治理模式、綜合治理模式，兼顧生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，最終取得良好環(huán)境治理效果。當(dāng)前礦產(chǎn)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)變得日益嚴(yán)重，是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，是國(guó)家發(fā)展富強(qiáng)的重要資源，對(duì)礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境和資源的保護(hù)需要引起高度的重視，應(yīng)該加強(qiáng)相關(guān)治理措施和方案，加強(qiáng)對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程的綜合治理，完善礦產(chǎn)資源地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的相關(guān)法律法規(guī)，提高保護(hù)地質(zhì)環(huán)境的資金投入，建設(shè)礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化的體系。同時(shí)，對(duì)需要進(jìn)行環(huán)境保護(hù)與治理的礦區(qū)，對(duì)進(jìn)行開(kāi)采中各項(xiàng)的開(kāi)采活動(dòng)帶來(lái)的影響進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合治理礦區(qū)的地質(zhì)及環(huán)境條件，進(jìn)行可能引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題的預(yù)測(cè)分析。礦山地質(zhì)環(huán)境的質(zhì)量是長(zhǎng)期且復(fù)雜的工程，需要在開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的管理。我們應(yīng)嚴(yán)格按照開(kāi)發(fā)方案進(jìn)行開(kāi)采，在開(kāi)采過(guò)程中，保護(hù)好植被資源，減少對(duì)環(huán)境的破壞。

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