對山西大平煤礦地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理的研究分析

房小夏

（山西煤炭進出口集團有限公司，山西太原030006）

習近平生態(tài)文明思想及綠色發(fā)展戰(zhàn)略為環(huán)境保護提供了良好的發(fā)展機遇。近年來，山西省實行礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案、礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案、土地復(fù)墾方案“三合一”編制及評審，體現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境保護“事前預(yù)防”的精神，從礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案設(shè)計階段就充分考慮到開采對地質(zhì)環(huán)境、土地的破壞，并提出恢復(fù)措施。本文根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》、《礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定》，以“預(yù)防為主、防治結(jié)合”、“在保護中開發(fā)、在開發(fā)中保護”、“誰開發(fā)誰保護，誰破壞誰治理”為原則，對山西大平煤礦地質(zhì)環(huán)境影響進行了分析，提出了恢復(fù)治理措施。

1 大平煤礦地質(zhì)環(huán)境條件現(xiàn)狀

山西大平煤礦位于沁水煤田襄垣礦區(qū)，批準開采3～15號煤層，生產(chǎn)規(guī)模為120.00×104t/a。礦區(qū)位于太行山復(fù)式背斜之西翼，沁水復(fù)式向斜東緣。含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。礦區(qū)內(nèi)自西南—東北方向分布有濁漳河西源支流。

礦區(qū)內(nèi)地表大部分被第四系松散沉積物所覆蓋，局部零星出露二疊系上統(tǒng)上石盒子組地層。地貌特征為黃土梁、黃土峁、黃土溝谷，地形復(fù)雜。井田區(qū)未發(fā)現(xiàn)滑坡、溝谷泥石流和崩塌的不良地質(zhì)作用。在已開采后遺留的大范圍采空區(qū)，存在著地面下沉的潛在威脅。

2 地質(zhì)環(huán)境影響及恢復(fù)治理分析

2.1 地裂縫、地面塌陷

大平礦區(qū)現(xiàn)狀條件下發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類型主要為地裂縫、地面塌陷。應(yīng)按《建筑物、鐵路、水體及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》留設(shè)保護煤柱，采空塌陷區(qū)設(shè)立警示牌；對未達到穩(wěn)定狀態(tài)的地裂縫及地面塌陷，宜采取監(jiān)測、示警及臨時工程措施；達到穩(wěn)定狀態(tài)的地裂縫及地面塌陷，應(yīng)采取防滲處理、削高填低、回填整平、植被重建等綜合治理措施。

依據(jù)地裂縫破壞程度，針對不同地層構(gòu)造和土層厚度，裂縫處理方案及工藝如下：

（1）對輕度破壞，土層較厚、裂縫未貫穿土層的土地，采用黃土填堵方法，首先將裂縫采用人工或機械兩種方式開挖，開挖寬度為裂縫兩側(cè)0.3～0.5m，開裂深度較淺的地裂縫全部挖開；較深的地裂縫應(yīng)分段開挖，即每深1.5m 沿裂縫向兩側(cè)放坡（1∶0.4）～（1∶1），留0.2～0.4m對稱臺階，開挖剝離的表土就近堆放在裂縫兩側(cè)，用新土充填裂縫；當充填高度距地表1m左右時，開始做第一次夯實，然后每充填40cm 左右夯實一次，直到與原地表基本平齊時為止，耕作層以下裂縫的回填要求夯實到干容重1.3t/m3以上。

（2）對地裂縫分布密度小、裂縫較大的區(qū)域，需對單個裂縫進行表土剝離，寬度為裂縫兩側(cè)各0.5m，深度視實際情況為0.5～1.1m不等，剝離的表土層就近堆放在裂縫兩側(cè)和平整土地的周邊。

（3）對破壞程度嚴重、裂縫穿透土層的土地，按反濾層的原理去填堵裂縫、孔洞。首先開挖至基巖頂面后用粗礫石填堵孔隙，其次用次粗礫，最后用礫、細砂，表層采用剝離土封堵。

（4）對于不完全采動區(qū)可采用人工階段性恢復(fù)治理，通過局部剝離表土，雜土填堵裂縫，平整土地，表土覆蓋；對于完全采動區(qū)在可采煤層全部開采結(jié)束且地表移動時間超過穩(wěn)定時間后，地表變形進入穩(wěn)定期，可以采用最終恢復(fù)治理方案。

2.2 含水層破壞

煤炭開采對地下水資源的影響主要表現(xiàn)為煤層開采后由于頂板的冒落，使采空區(qū)上覆含水層遭到損毀，原來儲存于含水層中的水在短時間內(nèi)疏干而造成地下水資源損失。全井田區(qū)域3號煤層開采為大部分帶壓開采，開采將對其上覆巖層含水層的水資源產(chǎn)生一定影響。

根據(jù)含水層結(jié)構(gòu)及地下水賦存條件，結(jié)合采礦工程，采取先探后采，為陷落柱和斷層留設(shè)防水煤柱等必要的止水措施，防止地下水串層污染，防止含水層破壞。另外，增強植被，抬升地下水位。根據(jù)地面塌陷治理恢復(fù)工作安排，大力開展植樹種草，擴大礦井內(nèi)植被覆蓋面積，達到涵養(yǎng)水源的目的，促進開采煤層以上含水層水位的回升。礦山開采結(jié)束后，及時停止抽排地下水，使地下水位逐漸得到恢復(fù)，基本達到區(qū)域地下水位平衡。

開采沉陷對地表水不會產(chǎn)生直接的影響，但是地表下沉和地表裂縫的產(chǎn)生會使地表潛水位下降，改變地表水的徑流方向，使農(nóng)作物受水份的影響而減產(chǎn)，生長受到影響。

2.3 地形地貌景觀影響與破壞

礦區(qū)內(nèi)沒有國家、省級以及地方劃定或擬申報的地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園、自然保護區(qū)，也沒有古建筑、文物、風景旅游區(qū)等保護性人文景觀，評估區(qū)內(nèi)208 國道從井田北部通過，太（原）焦（作）鐵路緊貼礦界東北側(cè)經(jīng)過?，F(xiàn)有4處工業(yè)場地，其中包括生活、生產(chǎn)區(qū)工業(yè)場地、矸石場、進風立井工業(yè)場地、回風井工業(yè)場地，現(xiàn)狀采礦活動主要對原生地形地貌景觀構(gòu)成影響，其主要表現(xiàn)為工業(yè)場地工程建設(shè)、矸石排放等對原生地形地貌景觀的改變，其次為煤層采空后產(chǎn)生的地面塌陷、地裂縫等地面變形現(xiàn)象。生產(chǎn)過程中應(yīng)建立監(jiān)測、預(yù)警體系。閉坑后，拆除場區(qū)內(nèi)不再使用的建筑物及設(shè)備。矸石場服務(wù)期滿后，清理、整治并覆土、恢復(fù)土地功能、恢復(fù)地形地貌景觀，與周邊自然景觀相協(xié)調(diào)。

2.4 土壤損害

大平礦的開采活動使地表產(chǎn)生沉陷變形和裂縫，使土壤本身的可利用性及其附著物遭到不同程度的損害。如耕地變得起伏不平或開裂，造成水、土、肥流失，促使土地沙化，耕作難度加大，同時導致土壤結(jié)構(gòu)板結(jié)，土壤重量平均直徑（MWD）減少、分形維數(shù)（FD）增大，土壤總孔隙度減小，土壤密度增大，使得土壤通透性降低，含水量減小，土壤肥力下降。礦區(qū)需經(jīng)過不斷的生態(tài)建設(shè)、水土保持和土地復(fù)墾生態(tài)恢復(fù)工作，有效控制與恢復(fù)損毀土地，減少土壤侵蝕和生產(chǎn)力下降等現(xiàn)象發(fā)生。

2.5 對植被的影響

山地和丘陵區(qū)地下煤層的開采沉陷主要使地表產(chǎn)生裂縫，損毀植物根系，地表植被出現(xiàn)枯萎或枯死的現(xiàn)象；其次，地表開采裂縫可能加速雨水和地表徑流的滲漏，使地表水位下降，從而影響植被對水分和養(yǎng)分的吸收，影響植被的生長，特別是在裸土區(qū)，土層較薄，水分補給和保水條件都較差；山區(qū)和丘陵區(qū)地表開采沉陷將引起原有的地表坡度的改變，部分地區(qū)的坡度可能變大，不同程度地影響了植物的生長。開采沉陷導致水土流失加劇，土壤的貧瘠化對植被和農(nóng)作物的生長存在潛在性和長遠性的影響。

3 結(jié)論與展望

通過對礦山地質(zhì)環(huán)境進行綜合治理，使裂縫、塌陷得到填充，土地得到平整，土壤得到改善，使破損山體得于恢復(fù)，地面林草植被增加，水土得于保持。進行土地復(fù)墾，恢復(fù)地形地貌景觀，可防止水土流失，再現(xiàn)耕地可耕作，荒坡荒溝可長草。地表變形區(qū)經(jīng)治理，改善區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，減輕對地質(zhì)地貌景觀的破壞，使得區(qū)內(nèi)部分土地使用功能得到良好利用。防治地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，最大限度地減少采礦對土地資源的破壞，保障礦區(qū)人民生命財產(chǎn)安全，符合當前政府提倡可持續(xù)發(fā)展政策，能夠促進經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，有利于和諧礦區(qū)、和諧社會的建設(shè)。

礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理是礦山可持續(xù)發(fā)展的重要保障。如何把保護環(huán)境的措施全面落到實處，來平衡資源與環(huán)境的關(guān)系，保證礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，是當前的一個重要工作。地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理應(yīng)像一個天平，一邊是煤炭資源開采，一邊是生態(tài)環(huán)境保護。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、信息獲取技術(shù)和工程施工設(shè)備與技術(shù)的不斷進步，地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理還有很大的發(fā)展空間。保證資源開采與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)，是實行“三合一”的初衷與目的，也符合全國“綠色礦山”建設(shè)規(guī)劃。