芻議某煤礦主要礦山地質環(huán)境問題及恢復治理措施
摘要：隨著我國礦業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，礦山開采引起的地質環(huán)境問題越來越受到社會各界的關注，文章通過對某煤礦礦區(qū)地質環(huán)境條件的分析，提出了該礦山幾個主要地質環(huán)境問題及主要的恢復治理措施。
論文關鍵詞：礦山,地質環(huán)境,恢復治理
1 礦山基本情況及地質背景
1.1礦山基本情況
該煤礦位于萍鄉(xiāng)市南東120°方位，直距6km，屬萍鄉(xiāng)市安源區(qū)安源鎮(zhèn)管轄。周圍人類活動較多，礦區(qū)面積12.8165km2，開采標高+320m至-300m。
1.2 礦山環(huán)境背景
礦區(qū)屬丘陵低山地形，最高海拔+596.75 m，最低海拔+499.18 m。地形坡度5°~34°，地形切割中等。礦區(qū)屬亞熱帶溫濕型氣候，溫暖潮濕，四季分明。年平均降雨量1570.4mm，最大降雨量為1900mm；年平均蒸發(fā)量為1242.4mm；礦區(qū)周邊地表水系發(fā)育，主要充水來源為大氣降水；礦區(qū)植被發(fā)育，覆蓋率為75%以上。土壤類型為紅壤、黃壤。土地類型主要為林地、采礦用地及城鎮(zhèn)用地。
1.3 地層巖性與地質構造
礦區(qū)地層出露主要為第四系（Q）、白堊系上統(tǒng)南雄組（K2n）、三疊系上統(tǒng)安源組（T3a）；礦區(qū)地質構造復雜，斷層、褶皺發(fā)育，構造強烈；礦區(qū)未揭露巖漿巖；本礦的主要充水水源為大氣降水、斷層水、封閉不良鉆孔水及老窯水。區(qū)內最主要的地表水體為雙風河，可能成為五年后礦井開采的充水水源。本礦主采煤層為大槽煤層，該煤層頂?shù)装逵墒⑸皫r、泥巖、粉砂巖組成，多為半堅硬巖石，裂隙不甚發(fā)育，穩(wěn)固性相對較好；
2礦山主要地質環(huán)境問題
2.1 泥石流
礦部及工業(yè)廣場上部溝谷兩側山腰地段巖石本身遭受風化剝蝕嚴重，且由于亂掘形成大量的礦渣廢石。這些殘坡積土及礦渣廢石形成了潛在的泥石流物源。此溝谷于2011年6月16日曾因降大暴雨引發(fā)泥石流地質災害。溝谷東西走向，溝谷長約1337.5m，寬175-245m，平均寬度約為215m。溝谷東南部最高標高為450m，西北端谷口最低標高約為150m，相對高差為300m，地形坡度為12.62°，本區(qū)構造相對穩(wěn)定，未處于強抬升及強地震區(qū)，有多條斷層及褶皺。流域植被發(fā)育較好，河谷兩側坡度在30~45°之間，總體為“V”型谷。流域面積約為0.41km2，流域相對高差為349.18m, 泥沙補給長度比為24.9%。經(jīng)泥石流易發(fā)性量化評估，該溝谷為泥石流中等易發(fā)。因此，建議礦山應固定或清除泥石流物源，并設置相應的排水措施，防止泥石流地質災害的再次發(fā)生。
2.2 采空區(qū)引起地面變形
對照采礦設計手冊中“我國部分礦山移動角實測值”，確定本礦巖體移動角β=41.7°（下山）、γ=75°（上山）、δ=75°（走向）。第四系移動角應取45°。依據(jù)礦體開采邊界位置及剖面線，連接剖面上、下盤崩落位置點，形成礦山最終開采移動范圍。
在采掘移動范圍內，根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》，本文通過下沉Wcm和水平變形ξ來評價對地面變形的影響。由于煤層的傾角、厚度及分布的不均勻性，則不同位置引起的最大下沉值和最大水平變形不同。參照附近本地相鄰礦區(qū)地表下沉系數(shù)q取值0.635、地表水平移動系數(shù)b取0.3、主要影響角β為65°。
根據(jù)以下公式計算出不同位置的地表影響情況，
q=Wcm/（Mcosα）
Ι=Wcm/（H/tgβ）
其中，采深H（所在水平標高+該點標高）。
根據(jù)上述公式計算該煤礦采煤影響各變形參數(shù)如表1。
各采動變形值如下表 表1
鉆孔編號
最大下沉
�。�η）mm
最大水平變形
(ξ)mm
H1
2647.326
6.547
H3
2501.412
11.624
I011
2419.676
3.911
I012
2501.412
5.436
�、�12
2506.160
5.217
�、�13
2565.831
4.770
�、�011
2300.111
3.390
�、�02
2060.666
3.889
Ⅳ01
2181.166
4.719
�、�02
1600.390
4.063
�、�03
2302.022
6.569
Ⅴ011
2080.647
3.255
�、�04
400.644
0.775
�、�02
1070.165
1.674
磚混結構建筑物損壞等級 表2
損壞等級
水平變形ε（mm/m）
損壞分類
結構處理
Ⅰ
≤2.0
極輕微損壞
不修
輕微損壞
簡單維修
�、�
≤4.0
輕度損壞
小修
Ⅲ
≤6.0
中度損壞
中修
�、�
�。�6.0
嚴重損壞
大修
極度嚴重損壞
拆建
根據(jù)表1利用南方CASS做出地面水平變形等值線圖，對照表2由圖分析，有8棟磚混結構民房位Ⅳ地面變形區(qū)內；有40棟磚混結構民房位于Ⅲ地面級變形區(qū)，有20棟磚混結構民房位于Ⅱ級地面變形區(qū)內；有50戶民房，房位于Ⅰ地面級變形區(qū)。
2.3地形地貌景觀及土地資源破壞
本礦的開采對地形地貌景觀及土地資源的破壞主要的礦部及工業(yè)廣場、煤場、矸石堆及亂掘地破壞區(qū)。礦區(qū)多處煤層露頭，歷史及現(xiàn)狀民采現(xiàn)象嚴重，礦區(qū)范圍內只有小部分較好的保留了原有的地形地貌，小煤礦露天開采是對礦區(qū)的地形地貌景觀破壞大，在礦區(qū)范圍內有6個較大的亂掘地破壞區(qū)，亂掘地破壞區(qū)主要為開采挖損山體形成的裸巖面、隨意堆積的廢石渣、挖掘形成的深坑等都對礦區(qū)原有的自然景觀及土地資源造成了極大的破壞，破壞區(qū)總面積為148公頃。
3主要的治理措施
3.1泥石流溝谷治理
對泥石流溝谷的治理主要為：在泥石流溝谷兩側覆土、覆綠，固定潛在泥石流物源，沿溝谷處修建排水溝，將匯水區(qū)范圍的水匯集到排水溝流出，從而減少對地表的沖刷，防止將物源匯集而形成泥石流，防止再次對溝谷口處的居民的人身安全造成威脅。
根據(jù)該泥石流溝谷的匯水面積、當?shù)氐谋┯陱姸�、徑流系�?shù)及水流速度設計排水溝，考慮當?shù)氐匦蔚孛布笆┕�，擬采用梯形斷面過水，斷面取深0.4m、寬0.4m，側壁及底板厚度0.25m。（如圖1）。
圖1 排水溝斷面圖（單位：mm）
3.2采掘移動范圍防治
對于位于采掘移動范圍的地面設置地面變形監(jiān)測點，地面變形Ⅱ級和Ⅲ級區(qū)域周圍每隔500m設置一警示牌，按周期進行人工觀測，如果發(fā)現(xiàn)有沉降或塌陷征兆的的局部區(qū)域及時設置防護柵欄。如果在該區(qū)域興建建筑物時需要加強地基巖土工程勘察，并對建筑物進行相應程度的抗變形設計。對于地面變形Ⅳ級的地區(qū)，建議原有建筑物拆除，居民搬遷，且不宜再進行新的建設。設置防護柵欄，防止人畜進入。
根據(jù)觀察記錄數(shù)據(jù)，總結規(guī)律，對地面變形大的，塌陷可能性較大的地區(qū)進行加強重視，并提前做出應對措施，避免引起生命財產(chǎn)的損失。
3.3 亂掘地治理
由于礦山開采殘留巖質邊坡過高過陡，且殘余大量危巖體，易產(chǎn)生崩塌、泥石流等地質災害，邊坡植被完全損毀、基巖裸露，嚴重破壞生態(tài)環(huán)境與自然景觀。因此，本次采用的治理方式主要對高陡邊坡臺階式放坡，結合坡腳回填的方法，充分利用已有廢石回填，對邊坡臺階采用漿砌塊石圍堰填土復綠。治理工程措施如下：
�。�1） 邊坡整理
為使邊坡達到穩(wěn)定狀態(tài)和方便后續(xù)綠化工程，首先根據(jù)各開采邊坡既有特點和本次設計的整體思路進行放坡，放坡方向主要參考原始自然坡向。其余整體沿煤線露頭呈條帶狀展布，總體走向北東向。放坡參數(shù)主要根據(jù)礦山環(huán)境恢復治理工程經(jīng)驗和《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330－2002）要求。
圖2 破壞區(qū)某邊坡治理剖面示意圖
（2）開采邊坡坡面復綠：
邊坡整理完成后，為恢復邊坡植被，根據(jù)放坡設計與相關規(guī)范要求，結合當?shù)胤N植經(jīng)驗，進行坡面復綠。
3.4礦山地質環(huán)境監(jiān)測工程
在礦產(chǎn)資源開采過程中，應對礦山地質環(huán)境變化情況實施動態(tài)監(jiān)測。
監(jiān)測內容：礦山建設及采礦活動可能引發(fā)的泥石流、采區(qū)邊坡穩(wěn)定性、地面變形情況、地形地貌景觀變化等。
監(jiān)測方法：對地形地貌景觀進行人工現(xiàn)場調查，現(xiàn)場測量監(jiān)測；對含水層破壞采取地下水位觀測，水質取樣分析監(jiān)測；對采礦引發(fā)的地面沉降觀測采取布置地面沉降觀測站進行長期觀測。
4結論
4.1、本礦山主要地質環(huán)境問題為，泥石流、采煤引起地面變形、亂掘地。
4.2、主要的防治措施為修建排水溝、覆綠及采掘引起地面變形監(jiān)測。
4.3、加強地質環(huán)境監(jiān)測，及時向有關部門通報崩塌、滑坡、泥石流及地面變形監(jiān)測結果，切實搞好地質環(huán)境保護工作。
參考文獻
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