山西某煤矿的矿山地质环境保护与恢复治理研究及对策

2014-07-25刘润斌陈凤杰

山西煤炭 2014年10期

刘润斌，陈凤杰

（1.山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，太原 030045；2.山西煤炭管理干部学院，太原 030006）

矿山地质环境的恢复治理工程是涉及到地质、采矿、环境、农林、水利、旅游、生态、建筑等多学科的实用型环境工程，是近年来的新兴工程，其任务复杂艰巨，有探索性[1-4]。山西省中阳县某煤矿由于多年开采形成诸多地质环境问题，制约着矿山的正常发展，危及周边村民的生命财产安全。为了确保当地经济健康发展，防治采煤带来的环境地质问题，实现经济效益、社会效益、环境效益的全面提高，开展矿山环境保护和恢复治理工迫在眉睫。

1 矿山概况

1）矿山基本情况。该煤矿位于中阳县城西北18 km的张子山乡（属中阳县张子山乡管辖）。井田地处晋西北黄土高原（属温带大陆性气候），四季分明，昼夜温差较大。井田内植被较发育（无大河流），南川河由井田西侧流过。1991-2011年，年平均降水量437.2 mm，年平均蒸发量1 712 mm，年平均气温16.3℃，每年5-8月为雨季，年平均风速2.1 m/s。井田涉及7个村庄，有耕地548.8 hm2。井有主立井、副立井、回风立井，排矸场现存少量矸石及炉渣。目前正采4号煤层，大面积的采空区主要位于井田东部。设计服务年限23.5 a。

2）地质环境背景。井田位于河东煤田中部，地层自老到新有奥陶系中统峰峰组（O2f）；石炭系中统本溪组（C2b)、上统太原组（C3t）；二叠系下统山西组（P1s)、下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）；上第三系（N）、第四系（Q）地层。井田地质构造简单，褶皱、断层、裂隙构造均不发育。主要充水水源为奥灰水及采空区积水，充水通道主要为导水裂隙带、构造及封孔质量不佳的钻孔等。该煤矿主采4号煤层，其直接顶板泥岩为软弱岩石，稳定性差。

3）井田土地类型及植被。根据中阳县国土资源局2011年的《第二次土地调查土地利用现状图》数据，井田内土地类型为：旱地、其他园地、有林地、其他林地、其他草地、铁路用地、农村道路、坑塘水面、田坎、裸地、采矿用地、村庄。植被类型为：乔木以油松、侧柏、杨树、刺槐等为主，灌木以荆条、酸枣、胡枝子、蔷薇、刺梅等落叶阔叶灌木为主，草类以白羊草、黄背草、苜蓿等蒿类为主。阴坡植被覆盖率高于阳坡，自然植被覆盖率45%，植物种类相对丰富。区域植被类型属山地中生落叶阔叶灌丛区，群落结构为：林地植被、草地植被、农田植被、路际植被四种类型。当地乡土树（草）种主要以油松和刺槐等人工林为主；适生草本植物：白羊草、沙打旺、羊胡子、荆条；适生灌木植物：柠条、胡枝子、连翘、紫穗槐等。

2 矿山地质环境主要问题

1）地质灾害。主要有地面塌陷及滑坡等，根据野外实地调查，地面塌陷并不明显，这与开采规模较小、开采方式落后、回采率低有关；荒坡上的地面塌陷，因形成时间长、受雨水冲刷和自然风化、加之自然植被覆盖，也不易辨认。调查中发现4个较典型的滑坡，均为土质滑坡，见图1。随着矿山大面积的开采，区内会形成大面积的地面塌陷及滑坡，因此生产中应加强对地面塌陷及滑坡的监测和防治，确保人民生命财产安全。

图1 滑坡照片

2）地形地貌景观破坏。该矿目前建设项目主要有：矿井主副井工业场地、行政办公建筑、生活福利建筑、排矸场地等。场地修建时分台阶整平，有较大量的挖填方工程，排矸场目前有少量煤矸石，对地形地貌景观造成较重不良影响，排矸场见图2。

图2 排矸场照片

3）土地资源的破坏。该矿目前土地类型主要为：旱地、林地、草地、村庄、采矿用地等，土地面积共581.99 hm2。该矿主副井工业场地占用土地类型为采矿用地，排矸场占用土地类型为林地和草地，对土地资源的影响较轻。

3 矿山地质环境恢复治理的方法对策

1）地质灾害治理工程。这是该矿主要的对策之一，规划应重视地面塌陷及滑坡等的恢复治理，要充填塌陷裂缝及治理已有滑坡，使矿山服务年限期满后，地质环境得到很好的恢复。①地面塌陷治理工程：首先沿着地表塌陷裂缝剥离表土，剥离宽度为裂缝两侧各0.3～0.5 m，剥离土层就近堆放在裂缝两侧；然后充填裂缝、平整土地，当充填高度距地表1m左右时，应开始用木杆做第一次捣实，然后每充填40cm左右捣实一次，直到略低于原地表，再将之前剥离的表土赋予其上。塌陷坑、裂缝较小时，就近取土填埋、整平，保证其自然排水通畅。②滑坡治理工程：治理方法主要是对滑坡体上部进行减荷卸载，在滑坡体后缘修建排水沟，并进行防渗处理。

2）地形地貌及土地资源治理工程。矿山服务年限期满后，对排矸场内矸石进行清运，对风井工业场地进行拆除、并覆土恢复土地功能。据粗略估算，种植杨树按1 500株/hm2，覆土约8 000 m3，补种杨树约2 000株。

3）矿山地质环境监测工程。主要是对地面塌陷、崩塌等地质灾害，地形地貌及土地资源破坏等进行监测。监测方法为对地形地貌景观进行人工现场调查，现场测量监测；对采矿引发的地面沉降观测，采取布置地面沉降观测站进行长期观测。