浅析平朔集团有限公司东露天矿地质环境

贾术峰 刘太忠 颜玉坤

摘 要：矿井的开发是社会经济环境的有利影响，主要表现在促使本区经济结构的转变，对区域经济的社会环境的发展水平将起到促进作用。其不利影响就是进一步加剧生产区域的环境污染，如水资源、空气污染，甚至造成滑坡、泥石等自然灾害。

关键词：露天矿；环境污染；滑坡、泥石流；排土场；环境保护

引言

平朔集团有限公司东露天矿是一资源/储量为166400万吨的大型煤田。煤矿设计能力为2000万吨，目前生产能力约为1600万吨。其主要可采煤层为4、9、11三个煤层，根据东露天矿勘探地质报告，该煤矿煤层埋藏较浅，煤层最大埋深约为200米，区内构造简单，共发现断层5条，其中2条大于30米，三条断层落差均在0～5米，而F1断层为井田边界断层，落差为0～45米，陷落柱2个，褶曲均为宽缓的向、背斜，其地层倾角为5～7°。

煤层总可采厚度约39米，适合露天开采，近似境界剥离量8978 Mm3，平均剥采比5.39t/m3。矿井开发为社会提供了大量煤炭资源，给国家带来了巨大的经济效益和社会效益。同时也将产生地面沉降和塌陷、环境污染等环境地质问题。因此开展矿山环境地质评价，对合理开发煤炭资源，减少煤炭开采对环境地质造成的影响，保护生态环境，预防地质灾害的发生，促进国民经济可持续发展具有重要的意义。

2 煤矿的环境污染

2.1 水污染

根据矿井的勘探报告，大气降水是本区地下水和地表水的主要补给来源。

地表水主要有西部的马关河，东部的马营河。马关河为常年性清水河流，其清水流量全部由上、下石盒子组含水层中的地下水补给，清水流量比较稳定，上游流量为8-20L/s，下游流量为40-60L/s。马营河属季节性河流，平时基本无水，雨季时洪水流量较大，该河床附近一带为太原组砂岩出露区，是区外地表水补给地下水的重要地段。

地下水的含水层由下而上主要有奥陶系石灰岩含水层、太原组砂岩含水层、山西组砂岩含水层、基岩风化壳含水层和第四系全新统冲洪积含水层。

奥陶系石灰岩含水层的石灰岩中岩溶发育极不均匀，岩溶裂隙面光滑平整，沿裂隙面有时形成串珠状、蜂窝状溶洞，但连通性差，富水性一般较弱。

太原组、山西组砂岩含水层为分布在各煤层间的砂岩孔隙裂隙水，根据勘探阶段的抽水试验，其富水性一般较弱，属承压水。山西组水化学类型属HCO3-K+Na·Ca型，矿化度为0.41g/L，PH值为7.67，总硬度为159.28mg/L；另外，水中SO42-和Cl-含量较高。太原组水化学类型属HCO3-Ca·K+Na·Mg型，矿化度为0.38-0.708g/L，PH值为6.89-7.38，总硬度为312.81-437.43mg/L。太原组、山西组砂岩含水层具体特征见表1。

表1 太原组、山西组砂岩含水层特征表

基岩风化壳含水层中砂岩风化裂隙较为发育，但分布不均匀，含水性一般较弱，区内不少泉水均出自本层，最大泉流量可达5.6L/S，据钻孔抽水资料，单位涌水量q=0.0005L/s.m，渗透系数k=0.00228m/d，水位标高1341.95m，总体富水性较弱。属无压～微承压含水层。水化学类型为HCO3-Ca·Mg型，偶而可见HCO3-K+Na·Ca·Mg型，矿化度一般为0.20-0.40g/L，PH值为7.53-8.36，总硬度为130-200mg/L。

矿坑水水化学类型为HCO3-K+Na·Ca·Mg型，矿化度为0.267g/L，PH值为8.36，总硬度为133.51mg/L。水中含有F、As挥发酚及氧化物等有害物质，按地面水质卫生要求，水中氟化物超标。

第四系全新统冲洪积含水层岩性为砂砾石间夹少量粘土，孔隙发育，连通性好，透水性强，含水较丰富，为近地表的一个良好含水层。

地下水的补给全部依赖于大气降水，但由于受上覆红土层的阻隔作用，使基岩含水层的补给入渗量极为有限，所以其大部分补给量来源于区外补给区的直接渗漏。

地下水的排泄主要以泉的形式零星点状排泄和马关河地表水集中排泄。上、下石盒子组含水层除以泉的形式分散排泄外，还沿马关河河床线状泄流集中排泄，山西组及其下部太原组和奥灰岩含水层主要以地下迳流的形式沿地层倾向从北而南排向区外。

经对区内沟底煤矿和区外木瓜界煤矿矿坑水长期观测分析，沟底矿矿坑水直接排于煤矿西侧冲沟，在冲沟的中部全部渗入地下，仅在下雨的时候随地表水流进马关河中。木瓜界矿矿坑水直接排入马关河中。矿坑水水质化验分析，水中含有F、As挥发酚和氟化物等有害物质，按地面水水质卫生要求，水中氰化物超标。煤矿矿坑水直接排于地表入渗，使地下水水质恶化，直接排入河里，使河水受到污染，经对马关河上、下游采取水样分析，水中所含有害物质明显偏高。

2.2 滑坡、泥石流

根据勘探报告，东露天矿按构成露天边坡岩层的岩性、物理力学性质和结构面的发育程度划分，东露天矿田的露天边坡属于第一类～第二类一型，属较稳定边坡。利用Bishop法对本区东露天采场边坡计算分析结果，边坡角为35°，稳定系数1.31～1.51。内排土场采用同样计算方法，内排土场边坡角20°的稳定系数为1.40。

东露天矿在剥离上覆盖层时采用逐层剥离的方法，松散层采用挖掘机直接剥离，基岩采用放炮将岩石炸松软后再挖掘，每15m高为一工作平台，而边坡角几乎垂直，内排土场是由卡车倒土形成的自然边坡角，这都大于安全边坡角，一旦雨季到来，如果有连续几天且雨量较集中的天气，就会造成边坡塌方，甚至形成泥石流，危害煤矿生产，危及人的生命安全。

2.3 煤质污染

勘探报告仅对煤层中的硫含量进行了化验测试，而对其它有害元素没有提及，我们就仅对硫进行评述。

4号煤层原煤全硫含量在0.13～1.01%，平均含量0.48%，含量小于0.5%即特低硫煤占全样的68%，其含量在0.5～1.00%之间的占全区的31%，分布在首采区的中西部，可单独成片，属于煤质变化程度小的煤层。9号煤层原煤全硫在0.69-3.56%，平均2.32%，以2.0～3.0%的中高硫煤分布为主，1.5～2.0%的中硫煤次之，低硫煤面积最小，硫分的变化标准差为0.660。11号煤原煤全硫变化在0.79～5.75%，属低硫至高硫煤之间，平均3.02%，硫分的变化标准差为0.856。中高硫煤点数占61.1%，高硫煤占29.2%。

原煤综合样4号煤以有机硫含量为主，其次为硫化铁硫；9号煤、11号煤层则以硫化铁硫为主，有机硫含量次之，硫酸盐硫含量甚微。从4号煤层至11号煤层，有机硫与硫化铁硫呈明显的增高特征。1.6比重洗选后硫化铁硫降幅最大，表明黄铁矿硫以结晶粒状及结核状产出易脱除；有机硫则不易脱除，降幅较小，甚至浮煤有机硫含量大于原煤含量。

煤层的煤质的灰分和硫、磷的含量一般较高，尤其是9煤层，多为高磷、硫煤，硫含量超过3%，为了能快速开采煤层，附近的几个露天矿都在提前剥离上覆土层，使煤层尽早地暴露在空气中，另有开采出来的煤不能及时地运输出去，或送至选煤厂而不能及时洗选的，暴露在空气中的煤层很快被风化、氧化而产生自燃，这不仅浪费国家资源，还对大气环境造成严重的污染。

2.4 砂尘

由于处于植被较少的地段，剥离盖层时使用大量运输车辆，和对岩层的爆破，使得盖层的土层和岩石层变得松软，排土场的土质较为松软，极易形成扬尘。据当地气象记录，40天左右的大风，飓风天有2天左右，风沙日在29天以上，多集中于冬春季节，风向多为西北，最大风速可达21.7m/s。

同时运输车在大风中尘土飞扬，加上大量运输车队的尾气排放，使得整个矿区笼罩在烟尘之中，距笔者观察，一天之内，矿区飘落的尘土和煤灰厚度就可达到1～2cm。

3 防治措施

本区属黄土低山丘陵区，生态环境脆弱，水土流失较严重。在该区进行大规范的露天开采，更加剧了水土流失，尤其是各种突发性地质灾害现象随时可能发生，这不仅会造成自然环境的破坏，使生态系统失去平衡，更严重的还会危及矿山生产及人身安全，因此，必须采取积极稳妥的防治措施。

（1）严格按国家有关政策法规和技术规程、规范等采取相应的防治措施。

（2）对小煤矿采空区采取调查与物探相结合等方法，查明其分布范围，并采用爆破等方法强制采空区顶板冒落，同时加强小煤矿采空区内积水和瓦斯的抽排工作，确保建设和生产的安全进行。

（3）严禁有害有毒物质的随意排放，对“三废”进行综合治理，如增设废水处理系统，建立污水处理站，对矿坑废水、采空区积水以及流经矿坑、排土场的水进行污水处理，经检验合格后再进行排放，发展以煤矸石为主的建材业等。

（4）合理布置排土场位置，采取加固基底，对排土场的边坡加固，修筑挡土墙，修筑排水渠等措施，以控制由排土场而引发的滑坡、泥石流等不良地质灾害的发生。

（5）建立地质灾害监测系统，对地质灾害易发区定时专人巡回监测，发现问题及时采取措施。

（6）对开采场及运输道路进行洒水，运输车辆采取覆盖运输，以防扬尘的发生。严格控制矿山生态环境变化，防止水土流失，搞好矿山复垦和环保工作。

（7）建立健全地下水观测系统，进一步加强环境地质、水文工程地质勘察与研究。

4 结束语

要消除这些污染，是一个长久而又艰难的课题，它是一个综合治理的过程。对于煤质污染我建议有关领导不能一味追求经济效益，应根据煤矿的实际开采能力、运输能力、选煤厂的洗选能力、煤仓的储备有能力，合理布置回采工作面，合理配制采煤量和运输机械，同时在运输过程中，采用对道路、渣土洒水和车辆渣土的覆盖运输，避免扬尘污染，尽量缩短采出的煤在空气中暴露时间，避免煤炭在空气中产生自燃，才能为自己和周围的人留下一片洁净的天空和干净的空气。

参考文献

[1]桂和荣，陈陆望.矿区地下水水文地球化学演化与识别[M].地质出版社，2007.

[2]戎秋涛，翁焕新.环境地球化学[M].地质出版社，1990.

[3]张国良.矿区环境与土地复垦[M].中国矿业大学出版社，1997.

作者简介：贾术峰（1987，7-），男，安徽宿州人，2010年毕业于安徽理工大学地质工程专业，地质助理工程师。

刘太忠（1967，10-），男，安徽宿州人，1994年毕业于长兴煤田职工地质学校地质专业，地质工程师。

颜玉坤（1963，10-），男，安徽宿州人，1988年毕业于淮南矿业学院，地质高级工程师。