煤礦地質(zhì)勘探技術及地質(zhì)環(huán)境綜合治理探析

張 鵬， 劉 亮， 江 輝， 張 杰， 曹 竹

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質(zhì)隊， 四川 綿陽 621000）

引言

針對煤礦開采階段誘發(fā)的地質(zhì)災害問題，我國有關部門對煤礦地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量加大了管理。但是由于我國煤礦類型較多，開采類型也較為多樣。根據(jù)煤礦開采類型及區(qū)域地質(zhì)環(huán)境差異，治理措施也需要有一定變化。為保證煤礦地質(zhì)環(huán)境治理效果，對地質(zhì)環(huán)境勘探技術在煤礦地質(zhì)環(huán)境治理中的應用進行適當分析非常必要。

1 煤礦地質(zhì)勘探技術

1.1 微動測深勘查

微動是一種在時間域和空間域都極不規(guī)則的震動現(xiàn)象。依據(jù)觀測形式的不同，微動測深探查主要分為以下幾種形式:單點勘查、測線勘查、平面探査。

1.2 采區(qū)地面地震勘探

現(xiàn)已成熟的探測技術包括三維地震勘探、瞬變電磁法、礦井直流電法和鉆探。在地表條件允許的前提下，三維高分辨率地震勘探技術是首選方法。

1.3 雷達勘探技術

雷達勘探技術就是要借助雷達的功能，按照地下介質(zhì)的電阻率，包括介電常數(shù)的不同，利用電磁脈沖高頻率的反射來探測目標物體和不同的地質(zhì)現(xiàn)象應用雷達勘測技術，可以確保清楚地反映岀探測區(qū)域內(nèi)煤。

1.4 電阻率法

電阻率法是根據(jù)不同巖土的介質(zhì)所具備的不同導電性來觀測并研究人工電流場的分布情況，以達到探尋煤礦和了解地質(zhì)構造的目的。

1.5 瞬間變磁技術

瞬間變磁技術是運用電磁波的原理，不需要接觸到煤礦就可以進行探測工作[1]。

2 基于煤礦地質(zhì)勘探的煤礦地質(zhì)環(huán)境綜合治理措施

1）XX礦區(qū)概況。

XX礦區(qū)開采區(qū)范圍30.25 hm2，主要為復采原大礦殘遺煤礦井，開采標高為-32～-320 m，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構造為單斜構造模式。為緩傾斜近距離煤層群開采模式。受煤層走向長壁開采的影響，XX煤礦原始結構及裂隙的發(fā)育程度均發(fā)生了一定程度的變化[2]。

2）基于煤礦地質(zhì)勘探的煤礦地質(zhì)環(huán)境治理方案設計。

3）由于XX煤礦在持續(xù)不間斷開采作業(yè)中，XX煤礦區(qū)采空塌陷范圍也在不斷拓展。因此，在實際XX煤礦的開采作業(yè)中，相關作業(yè)人員可以利用微動測深+GPS勘探方法，從土地占壓、地表塌陷、塌陷積水等方面，確定XX煤礦開采區(qū)域內(nèi)的主要地質(zhì)環(huán)境問題。依據(jù)勘測情況，可得出XX煤礦開采區(qū)域主要地質(zhì)環(huán)境問題為土地占壓、地表塌陷、塌陷積水等問題。

4）依據(jù)XX礦區(qū)地質(zhì)勘測結果，可將XX煤礦開采區(qū)劃分為工業(yè)廣場占地、東北部采空塌陷區(qū)、東部采空塌陷區(qū)、南部采空塌陷區(qū)及西部采空塌陷區(qū)等幾個模塊。其中工廠占地主要采取就地整平、造林治理的方式，主要治理面積為5.6 hm2；東、東北、南、西部采空塌陷區(qū)治理面積分別為1.80 hm2、2.3 hm2、5.99 hm2、4.98 hm2。主要治理措施為土地就地整平、回填整平[3]。同時還可以設置復墾區(qū)道路、水渠工程。

5）基于煤礦地質(zhì)勘探的煤礦地質(zhì)環(huán)境綜合治理方案實施。

首先，根據(jù)勘察結果，在工業(yè)廣場地質(zhì)環(huán)境治理期間，相關人員可在拆除廢棄煤礦井生產(chǎn)生活設施的基礎上，對廢棄煤礦井進行適當篩選，投入其他礦山開采模塊，以降低煤礦開采作業(yè)經(jīng)濟損耗及固體廢棄物。同時將階段煤礦開采作業(yè)產(chǎn)生的廢棄礦體進行集中處理。并綜合采取占地、復墾的措施，平整煤礦開采后土地，進行林地復墾或者其他休閑場地的復墾[4]。

其次，由于XX礦區(qū)內(nèi)東北部、東部、南部采空塌陷區(qū)域塌陷深度較小。且多數(shù)煤礦開采地表土已回填完畢。同時考慮到XX煤礦開采區(qū)域多數(shù)土地為旱地，可直接采用平地機，利用就地碾壓整平的方式，將區(qū)域內(nèi)塌陷采空區(qū)域復墾為林地。

最后，由于XX煤礦開采區(qū)域東南部具有大量煤矸石堆放，為避免煤矸石堆放對下層土壤造成的污染情況，可利用履帶式鏟運機+平地機套作的形式，對XX煤礦開采區(qū)煤矸石堆放位置進行平整處理。保證XX煤礦開采區(qū)煤矸石堆放位置標準高度在0.58 m以下。隨后采用耕作土進行復墾[4]。而針對局部低洼地區(qū)，可首先采用煤矸石或開采固體垃圾進行回填，在達到XX煤礦開采區(qū)設計標準高度下0.58 m后，覆蓋0.35 cm表層土。最后將XX煤礦開采區(qū)域復墾為林木用地。

6）基于煤礦地質(zhì)勘探的煤礦地質(zhì)環(huán)境綜合治理效益通過微動測深勘探方法及GPS測量方法的應用，對XX煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境進行了全面勘探，查明了XX煤礦開采階段存在的地質(zhì)環(huán)境問題以及潛在風險因素，設置了完整的XX礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理方案，為XX煤礦開采區(qū)域地質(zhì)環(huán)境綜合治理提供了有效的借鑒。通過礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理方案的實施，XX煤礦開采區(qū)域地質(zhì)環(huán)境得到了較為良好的恢復。

3 結語

綜上所述，在煤礦開采階段進行地質(zhì)勘探技術的合理應用，可以確定煤礦開采階段地質(zhì)層變化，調(diào)整開采方案，避免煤礦開采過度導致的地質(zhì)災害問題。因此，在煤礦開采過程中，煤礦開采作業(yè)人員可合理利用微動測深勘探方法或GPS勘探方法，實時觀測煤礦開采階段地層結構及構造變化，保證煤礦地質(zhì)環(huán)境結構穩(wěn)定，為煤礦開采作業(yè)安全進行提供依據(jù)。