礦山地質環(huán)境治理影響因素分析與治理措施

古玉葵，陳路良

（云南省小龍?zhí)兜V務局，云南 開遠 661699）

礦山地質環(huán)境治理影響因素分析與治理措施

古玉葵，陳路良

（云南省小龍?zhí)兜V務局，云南 開遠 661699）

通過對小龍?zhí)兜V區(qū)存在的礦山地質環(huán)境問題進行影響因素分析，歸納總結礦山地質環(huán)境治理工作的特點，對治理工作進行探討，以便為礦山后續(xù)的礦山地質環(huán)境治理工作提供支持。

礦山地質環(huán)境；影響因素；分析；治理措施

0 引 言

小龍?zhí)兜V區(qū)為南北長7 km，東西寬約2～3 km的橢圓型山間盆地，面積約21 km2，四周高山由二迭系、三迭系灰?guī)r、沙巖、頁巖及始新世小花山礫巖所形成，喀斯特發(fā)育；盆地中部為第三系褐煤、泥灰?guī)r及第四系表土所沉積，地質構造復雜。礦區(qū)經(jīng)過60多年的開采，地質環(huán)境發(fā)生了很大的變化，礦山地質環(huán)境歷史遺留問題多。同時，受地層巖性復雜、采礦工程活動強烈的影響，礦山環(huán)境問題類型多、條件復雜。隨著礦區(qū)開采的不斷進行，各類地質災害現(xiàn)象凸顯，為保證礦山持續(xù)性的安全高效開采，必須開展礦山地質環(huán)境治理。

1 礦山地質環(huán)境影響因素分析

礦山地質環(huán)境的影響因素呈多樣性，各影響因素在一定程度上又有一定的內在聯(lián)系。通過對礦區(qū)存在的地質災害隱患和礦山地質環(huán)境問題的分析，結合地質勘察、監(jiān)測等資料，對其影響因素進行分析歸納。

1.1 地層巖性的影響

第四系（Q4）巖性多為黏性土，巖層的厚度變化較大，呈可塑或硬塑狀，具有中度或低度壓縮性，其透水性弱，富水性差，結構較疏松，具高孔隙比，失水劇烈收縮，普遍發(fā)育脹縮裂隙。易發(fā)生滑坡失穩(wěn)、不均勻沉降、垮塌。

薄煤層段（N1-2x2）：呈半固結狀態(tài)，可塑性強，呈薄層狀、中層狀產出，節(jié)理不發(fā)育，地層呈板狀或薄板狀，軟弱層最多，抗水、抗風化能力差，風化后呈土狀，呈軟-可塑狀，抗壓強度低。該巖土穩(wěn)定性差，構成邊坡變形破壞的潛在軟弱面（帶），易發(fā)生滑坡、垮塌，是對邊坡穩(wěn)定影響最大的巖層。

主煤層段（N1-2x3）：巨厚褐煤層，水平層理及微波狀層理，夾多層薄層狀含炭粘土巖，粉砂巖、夾矸，夾層抗風化和抗水性能力差，風化后呈土狀，呈軟-可塑狀，抗壓強底低。長時間暴露易風化呈散體狀，發(fā)生自燃，構成邊坡易沿泥化夾層發(fā)生滑坡[1]。

泥灰?guī)r段（N1-2x4）：為巨厚巖層狀，性脆，較硬并可塑狀，易產生裂隙，其松動帶內次生裂隙較發(fā)育。斷裂帶附近可能發(fā)生崩塌。

1.2 軟弱結構面的影響

礦區(qū)巖體中的許多結構面，或本身就是軟弱夾層（如炭質黏土巖及劈理帶），或是由于受爆破、卸荷、風化及地下水等作用軟化、泥化形成軟弱結構面。Q4黏土、粉質黏土與N1－2x1－2黏土巖接觸面、N1－2x3褐煤與N1－2x1－2黏土巖接觸面、N1－2x3褐煤層中煤與夾矸的接觸面等，這些接觸部位上下聯(lián)接力較差，強度差異也極大，加之N1－2x3、N1－2x2、N1－2x1中的炭質黏土巖夾層為軟弱夾層，包括T2g2地層中的層間泥化夾層或泥膜，具有強度低、易泥化軟化、易崩解，是影響邊坡穩(wěn)定性的主要軟弱結構面[2-3]。

1.3 地質構造的影響

對礦區(qū)影響較大的斷層有F2、F3、F4、F7、F8，從鉆孔資料可以看出，周邊巖體多有扭曲、擠壓、破碎現(xiàn)象。特別在布沼壩露天礦西幫邊坡，受主要斷層（F7、F8）及向斜構造的影響，地層發(fā)生倒轉，致使灰?guī)r覆蓋于黏土巖之上，同時巖體破碎，灰?guī)r巖體中的層間泥化夾層、節(jié)理裂隙面、黏土巖弱層使得西幫巖層力學強度較低，同時西幫巖層局部邊坡角相對其他位置較大，在構造作用的影響下易發(fā)生滑坡、崩塌，是礦區(qū)潛在的最大、最嚴重的地質災害隱患。

1.4 采剝排工藝的影響

采場內的采剝推進速度受煤炭市場需求變化的影響呈不規(guī)律性，部分臺階很長時間內無法推進，長期暴露受地表水、風的侵蝕造成局部臺階垮塌；部分臺階因出煤需要而高強度推進，臺階防排水工程的建設跟不上采剝工程的推進，臺階平臺易積水，下滲給采剝工程帶來不便或造成局部臺階跨塌；排棄物料受采剝工程的制約，易造成單一物料排棄，易形成潛在弱面，影響排土場的邊坡穩(wěn)定性。

1.5 水的影響

地表水的影響。排土場邊坡受地表水匯流沖刷，易形成侵蝕溝引發(fā)坡面水土流失或坡面泥石流，破壞邊坡穩(wěn)定性；地表水下滲，巖土體力學強度降低，易形成軟弱結構面導致邊坡穩(wěn)定性降低；隨著開規(guī)模的擴大，采坑將成為地表水、地下水的排泄中心，雖然采坑周圍已修建有完善的防洪溝、截水溝和臺階平臺疏干排水溝，但雨季暴雨時仍可能造成礦坑局部集水，對采剝工程造成影響。

地下水的影響。受地質構造的影響，承壓水、高低水位區(qū)的存在，弱化了巖土體強度，導致邊坡易失穩(wěn)，同時，部分時段需要搶采，超靜水壓來不及消散是礦區(qū)生產的巨大隱患[4]。

1.6 爆破震動的影響

礦區(qū)開采爆破作業(yè)，振動載荷在巖體中以應力波的形式傳播[5-6]，會對邊坡巖體結構面和穩(wěn)定性產生影響，造成結構面的漸進破壞和巖體的變形[7-8]，繼而加速邊坡的變形或垮塌。

1.7 煤層自然的影響

經(jīng)實驗，煤田煤樣的吸氧量是2.97 L/g，煤層自燃傾向性為一類，屬于容易自燃煤層。煤層具有自燃傾向性。根據(jù)坑下實際測試，煤體自燃發(fā)火期為20 d至8個月，一般為40 d左右。礦區(qū)煤層為褐煤，變質程度較低，而且煤的硬度較軟。對于煤層自燃情況采取灑水的方式進行滅火，煤層自燃會使煤體軟化膨脹，再加上滅火灑水的影響，會使自燃煤體強度大幅度降低，這對煤層臺階的邊坡穩(wěn)定性帶來了不利影響。

1.8 空氣污染和噪聲污染的影響

采煤、剝離、排棄和重型汽車運輸會產生一定揚塵使采坑及其周圍地區(qū)受到不同程度的污染。生產設備和交通運輸產生的噪聲對作業(yè)環(huán)境影響較大，對外環(huán)境有一定的影響。

2 礦山地質環(huán)境治理的特點

2.1 礦山地質環(huán)境治理的系統(tǒng)性

礦山地質環(huán)境問題情況復雜、影響因素多，因此礦山地質環(huán)境治理是一項復雜的系統(tǒng)工程，治理必須統(tǒng)籌考慮整個礦區(qū)，考慮各種影響因素，同時要結合礦區(qū)的開發(fā)利用方案、初步設計、采剝設計、防排水規(guī)劃等，統(tǒng)籌考慮、合理安排，使治理工作在時間上有序銜接，在空間上形成一個點、線、面有機結合的整體。

2.2 礦山地質環(huán)境治理的時效性

礦山地質環(huán)境問題隨著露天礦的開采不斷發(fā)生變化，在制定治理措施時，須充分考慮后續(xù)的采剝排工程對治理區(qū)的影響，考慮各種影響因素可能造成的治理措施的有效性和有效時間，從而把握治理的時間切入點，制定切實可行、經(jīng)濟的治理措施，使治理效率最大化和投資效率最大化。

2.3 礦山地質環(huán)境治理的緊迫性

礦山地質環(huán)境問題點多面廣，危害程度各不相同，應按“輕重緩急”的原則，優(yōu)先對危害程度高、對周邊環(huán)境影響大的應盡早盡快進行治理，任其發(fā)展將帶來更大的危害。

2.4 治理措施的有效性

在考慮治理措施時，應充分考慮礦區(qū)的地理環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、地質條件等各種因素的影響，有的治理措施設計時只考慮符合規(guī)范要求，但并不符合實際情況，實施后發(fā)現(xiàn)效果不佳或起不到效果。

3 礦山地質環(huán)境治理的原則及措施

礦山地質環(huán)境問題點多面廣，隨著采礦活動的開展而不斷發(fā)展變化，同樣的問題在不同區(qū)域的表現(xiàn)形式也各不相同，結合不同區(qū)域的特點，按照“治理分區(qū)，工程分級、因地制宜”的原則，制定有針對性的治理措施。

3.1 治理分區(qū)

通過評估礦山地質環(huán)境問題的影響范圍、危害程度，結合礦山環(huán)境發(fā)展變化趨勢，將礦區(qū)礦山地質環(huán)境治理區(qū)域劃分為治理區(qū)、恢復區(qū)和防治區(qū)3級。

治理區(qū)，重在“治”，主要針對已存在變形失穩(wěn)的邊坡區(qū)域、存在礦山地質環(huán)境治理問題且發(fā)展速度快影響大的區(qū)域。

恢復區(qū)，重在“復”，主要針對采場排土場到界區(qū)域、運輸?shù)缆穬蓚鹊?。以植被恢復、土地復墾恢復礦區(qū)生態(tài)環(huán)境為主。

防治區(qū)，重在“防”，以預防為主，通過治理措施或工程，消除小問題小隱患，防止其影響和危害發(fā)展擴大。

3.2 工程分級

根據(jù)治理措施的投入、時效等因素，將治理措施分為治理工程、維護工程和臨時工程3類。

3.3 因地制宜

對于因地層巖性、產狀、軟弱結構面等地質因素造成的礦山地質環(huán)境問題，其影響因素是客觀存在無法改變的。通過加強監(jiān)測，及時掌握其變形規(guī)律和發(fā)展趨勢，做到實時預警預報；對存在失隱、滑坡危險的區(qū)域實施清方減載、加固等工程治理。

對于因采剝排工程造成的影響，則通過優(yōu)化設計、調整工藝，將影響降至最低。對采場排土場的到界區(qū)域，植樹造林固土護坡，提高邊坡穩(wěn)定性和避免水土流失；對有復墾條件的排土場到界區(qū)域，客土恢復耕地，提高土地利用率。

建立完善防排水系統(tǒng)，避免水對其的影響；對采場工作幫，不適合建設永久或長期性排水溝，但又急需解決臺階排水問題，采取開挖臨時排水土溝疏干排水，是最經(jīng)濟的方法。排土場新到界區(qū)域，由于排棄物松散，易發(fā)生不均勻沉降，先開挖臨時土溝疏干排水，易下滲區(qū)域輔以防水土工布，同時加強監(jiān)測，根據(jù)沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷排棄物確定永久或長期性排水溝的建設。

4 結 語

礦山由于礦石類型、賦存條件、開采方式、地質環(huán)境容量的不同,對礦山地質環(huán)境的破壞程度不同,因而治理方法、治理措施、治理思路應結合礦山實際情況。在礦山開發(fā)過程中，堅持預防為主、綜合治理，系統(tǒng)的、有針對性的采取合理、經(jīng)濟、可行的治理措施，只有將工程措施與生物措施緊密結合才能切實解決礦山地質環(huán)境問題與地質災害隱患，保護和改善礦山環(huán)境，創(chuàng)造良好的礦區(qū)生產生活環(huán)境。

［1］馬明，陳路良，馬娟．布沼壩露天礦西幫邊坡穩(wěn)定性分析［J］．煤炭技術，2015（1）：227-230.

［2］趙建康，張?zhí)煳?，馬明．布沼壩露天礦西幫清方減載設計及實施［J］．露天采礦技術，2014（9）：51-54.

［3］張?zhí)煳?小龍?zhí)兜V區(qū)邊坡工程綜合治理［J］.露天采煤技術，2000（2）：14-15.

［4］馬明，艾暢，王俊，等．水浸基底排土場邊坡穩(wěn)定性研究［J］，煤炭技術，2015（9）：212-215.

［5］陳明，盧文波，舒大強，等．爆破振動作用下邊坡極限平衡分析的等效加速度計算方法［J］．巖石力學與工程學報，2009，28（4）：784-790.

［6］張?zhí)煳模艖c祥，冀憲成，等．爆破振動對露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響［J］．金屬礦山，2016（3）：48-52.

［7］楊國梁，楊仁樹，車玉龍．周期性爆破振動下圍巖的損傷累積效應［J］．煤炭學報，2013，38（1）：25-29．

［8］何理，鐘冬望．爆破載荷作用下的巖質邊坡動力穩(wěn)定系數(shù)［J］．武漢科技大學學報，2011，34（4）：317-320．

【責任編輯：張 夙】

Analysis of geological environment governance factors and controlm easures in m ine

GU Yukui,CHEN Luliang
(Yunnan Province Xiaolongtan Mining Bureau,Kaiyuan 661699,China)

Through the analysis of influencing factors of mine geological environment problems in mining area,the article summarized the characteristics of mine geological environmental governance work,and discussed the governance work,in order to provide support formine geological environmental governance.

mine geological environment;influence factor;analysis;controlmeasure

X141

B

1671－9816（2017）09－0094－03

2017-06-20

古玉葵（1975—），男，碩士，畢業(yè)于昆明理工大學地質工程專業(yè)，現(xiàn)任云南省小龍?zhí)兜V務局地質高級工程師。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.025

古玉葵，陳路良.礦山地質環(huán)境治理影響因素分析與治理措施［J］.露天采礦技術，2017，32（9）：94-96.