平顶山市城市周边矿山地质环境问题及治理措施分析

陈怀玉，王道山，姜辉莉

平顶山市城市周边矿山地质环境问题及治理措施分析

陈怀玉1，王道山1，姜辉莉2

(1.河南省有色金属地质矿产局第二地质大队，河南 郑州 450016；2. 河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，河南 郑州 450016)

平顶山市位于河南省中西南部，是以能源、原材料工业为主体综合发展的新兴工业城市，城区周边煤炭资源丰富，目前共有煤矿31座。煤炭资源是平顶山市的经济命脉，极大促进了地方经济发展，但同时引起煤矿塌陷区和露天采坑等环境地质问题，造成大面积地形地貌、林地、植被破坏；大面积的煤矿塌陷区造成大量农田毁坏，农田水利等基础设施破坏，矿山地质环境严重恶化，给城区居民财产和生命安全构成极大威胁。针对城市周边主要矿山地质环境问题，结合城市发展规划，应采取因地制宜、分区综合治理，政府主导、多渠道筹集资金和环境综合治理与生态保护相结合等科学合理措施，将平顶山市城市周边矿山环境治理工作与城市发展、土地利用、生态旅游城市建设和生态保护相结合，对矿山地质环境进行恢复治理，改善城区居民生存环境，促进城市和经济的发展，对将平顶山建设成生态旅游城市具有重要意义。

矿山地质环境问题；危害；治理措施；平顶山市；城市周边

平顶山市位于河南省中西南部，是以能源、原材料工业为主体综合发展的新兴工业城市，具有得天独厚的地理位置，丰富的自然资源。平顶山地处京广、焦枝两大铁路干线之间，并有漯宝铁路与两大干线相连，另有兰南、宁洛、郑尧高速穿境而过，公路交通四通八达，交通十分便利。城区周边矿产资源主要为煤、水泥灰岩。

平顶山市城区周边煤炭资源丰富，目前共有煤矿31座，其中平煤集团的大型生产矿山7座，中型生产矿山3座，地方小型停产整顿矿山21座，水泥灰岩停产关闭矿山10座。煤炭资源是平顶山市的经济命脉，矿产资源的开发虽能促进地方经济的飞速发展，却存在着不可回避的地质环境问题——煤矿塌陷区和露天采坑。露天采矿造成大面积地形地貌、林地、植被破坏；大面积的煤矿塌陷区造成大量的农田毁坏，众多住宅、学校、医院、商店、公路、铁路、桥涵、供电设施、通讯设施、地下管道、农田水利等基础设施破坏，矿山地质环境严重恶化，城区居民生活质量下降，给城区居民财产和生命安全构成极大威胁。因此积极采取措施对矿山地质环境进行恢复治理，改善城区居民生存环境，促进城市和经济的发展，对建设生态旅游城市具有重要意义。

1 地质环境背景

1.1 自然地理

1.1.1 气象

平顶山市属于暖温带大陆性季风气候，四季分明。年平均降雨量为801.0 mm，年最大降雨量为1 288.50 mm。全年无霜期226 d。多西北风和东北风，风速最大风速可达24 m/s，最大冻土深度14.0 cm，最大积雪厚度22.0 cm。

1.1.2 水文

平顶山市辖区属淮河流域，沙河水系。主要河流为湛河、乌江河。主要支流有城东河、月台河。

湛河位于平顶山市南部，西高皇以东称湛河，西高皇以西称乌江河，自西向东横穿市区，汇入沙河，全长42.3 km，流域面积265 km2。年平均流量3.72 m3/s。

1.2 地形地貌

平顶山市地处豫中山地与豫中平原过渡地带，为低山丘陵地貌，地势呈北高南低，自西向东有平顶山、落凫山、擂鼓台、龙山、 张寨山、马峰山、焦赞寨山，两山间形成狭长的走廊式洼地。其基本地貌轮廓是北部为低山，西南部和南部有丘陵 ，东部、西部和东南部为宽广平坦的冲积平原。

1.3 地层岩性与地质构造

1.3.1 地层岩性

1)中元古界汝阳群(Pt2ry)

露云梦山组(Pt2y)：主要岩性为肉红、灰白色石英砂岩夹少量紫红、灰绿色页岩，主要分布白龟山水库北岸、锅底山等地，厚度137～152 m。

2)新元古界震旦系(Z)

露罗圈组(Zl):岩性为一套冰碛泥砂质砾岩、泥钙质砾岩、含砾砂岩夹砂岩、页岩及纹泥状泥质白云岩组合，主要分布在风凰山及平顶山市区南部北渡山等地，厚度91.2 m。

3)古生界

主要岩性为紫红色砂岩、白云质灰岩、云斑灰岩、暗紫色云母页岩、灰绿色页岩夹海绿石砂岩、厚层鲕状灰岩、白云岩。主要分布于白龟山水库北岸北渡山、姚孟、朱砂洞、井营、杨营、徐洼北、东小山等地，厚度450 m。

(2)石炭系(C)

主要岩性为铝土页岩、粘土岩，厚5～10 m。

(3)二叠系(P)

主要岩性为砂质泥岩、泥岩、砂质页岩、黑色页岩、紫红色粘土岩、灰岩、长石石英砂岩、长石砂岩、砂岩、粉砂岩及煤层。主要分布在平顶山市区北部山区，厚280 m。

(4)新生界

主要岩性为泥灰岩及砂砾岩、粘土岩及第四系冲洪积物砂砾石、粘土、粉质粘土砂等，平顶山市东部、南部分布较广。

1.3.2 地质构造

平顶山市所处大地构造单元：中朝准地台、华熊台凹陷、渑池—确山陷褐段束的漯河—车村断裂北盘的平顶山凸起部分，其西北为宝丰、郏县坳陷带，东北部为襄城、临颖坳陷带，西南侧为叶县坳陷带。

1)断裂

断裂走向北西有：锅底山正断层(F5)、九里山断裂(F3)、牛庄逆断层、十矿逆断层、任庄正断层、辛店正断层。走向北西有：井营断层(F4)。

2)褶皱

平顶山市位于李口集向斜南西翼，李口集向斜东起襄县，向西经郏县李口、宝丰赵官营，轴向为北西西-南东东向。东南端封闭，北西端展开。两翼大致对称，北东翼倾向南西，倾角5°～15°；南西翼倾向北东，倾角10°～25°，为一开阔的向斜构造。

1.4 水文地质条件

主要含水层为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水、基岩裂隙水和岩溶裂隙水四种类型。可分为五个含水带：全新统砂砾卵石潜水含水带；下更新统中细砂、泥质砂砾卵石中深层含水带；二叠系砂岩风化裂隙和构造裂隙中的碎屑岩类裂隙含水带；汝阳群长石石英砂岩、石英砂岩风化裂隙和构造裂隙中的基岩裂隙水和寒武系岩溶裂隙含水带。

2 主要地质环境问题

2.1 地面塌陷

平顶山市城市周边采空塌陷区，总体呈东西展布，中部和东部主要分布在平安大道以北，西部主要分布在凌云路以西，建设路以北。由于多煤组、多煤层重复开采，形成地面塌陷四处，塌陷区总面积为88.76 km2，塌陷中心最大塌陷深度12.3 m。分布于十一矿与七矿间塌陷区面积20.29 km2；分布于五矿与二矿间塌陷区面积13.96 km2；分布于一矿与八矿郝庄间塌陷区面积49.88 km2；分布于八矿辛店南与建设路北塌陷区面积4.63 km2。

2.2 地裂缝

地裂缝主要为采空塌陷区伴生地裂缝，地裂缝受塌陷控制作用明显，沿塌陷区周边呈带状发育，延伸长短不一，宽度0.1～0.4 m。

2.3 滑坡

煤矿开采产生大量的废弃矿渣，废弃矿渣大量就原地、山坡或沟谷堆放，其结构松散，形成高陡不稳定斜坡，加上自然风化作用和人工开挖破坏坡脚，遇有强降雨诱发，极易产生滑坡地质灾害，威胁下方居民、建筑物和道路。其中四矿矸石山2005年5月，曾发生过自燃滑坡，造成重大人员伤亡事故。

2.4 崩塌

水泥灰岩在开采过程中，在露天采坑内，形成高度数十米、坡度70°以上的高陡边坡。在雨季结构面与卸荷裂缝组合导致边坡失稳，易产生崩塌。

2.5 地下含水层破坏

煤矿疏干排水造成含水层结构、地下水位下降和水均衡破坏，大量的废弃矿渣堆放，矿渣淋滤水污染地表水及浅层地下水。平顶山城区周边矿山平均年排水量约4 646.24万 m3。煤层开采深度最深达1 160 m，煤矿开采不断疏排地下水，对二叠系碎屑岩类裂隙含水层、石炭系碎屑岩类裂隙含水层、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层造成破坏,导致地下水位下降180～235 m。在李口集向斜南翼形成一个沿轴向长达40 km左右，宽2～4 km的降落漏斗，影响城区周边生产生活供水。固体废弃物淋滤液对地下水水质污染严重。煤矿疏干排水对地下含水层破坏严重。

2.6 地形地貌景观破坏

2.6.1 水泥灰岩露天采场破坏地形地貌景观

水泥灰岩露采场形成数十米深凹陷采坑，裸露边坡造成山体破损，原始的植被景观破坏，对地形地貌景观破坏严重，过去山清水秀的地方因滥采变成了满目疮痍的荒山，且易诱发崩塌地质灾害。

2.6.2 煤堆、矸石山和固体废弃物破坏地形地貌景观

煤堆、矸石山和固体废弃物堆放和工业场地破坏了原生地形地貌景观，对地形地貌景观破坏严重。

2.6.3 地面塌陷破坏地形地貌景观

平顶山市城市周边地面塌陷深度2.9～12.3 m，塌陷造成部分耕地季节性或常年性积水，使土地不能耕种，粮食减产或绝产，严重破坏生态环境，对地形地貌景观破坏严重。

2.7 压占及损毁土地资源

因矿业开发引起的土地破坏点多面广，程度各不相同。矿山占用、改变和破坏土地总数量8 296 hm2。煤矸石山占用土地80.2 hm2，煤矿工业场地占用土地720 hm2，地面沉陷改变及破坏土地5 451 hm2，露天采场数十处，压占及损毁土地资源125.12 hm2。

3 治理措施及防治对策

平顶山市城市周边矿山环境治理工作，应与城市发展规划、土地利用规划、生态旅游城市建设、生态保护相结合，提出了科学、合理、可行的治理措施。

3.1 科学合理的总体规划

科学合理的总体规划是搞好矿山环境治理工作的根本保证，根据平顶山市城市发展规划、土地利用规划、生态旅游城市建设、矿山地质环境保护规划，结合实际，按照土地复垦、环境恢复、生态保护、土地开发、坚持以人为本的原则，将平顶山市城市周边矿山环境治理划分为：生态农林治理区、香山景区治理区、矿山公园治理区、工业贸易治理区、生态住宅治理区。

3.2 因地制宜，分区综合治理

平顶山市城市周边矿山环境问题点多面广、程度不一，各治理区段规划用地目的不同，其治理措施也不同。

3.2.1 生态农林综合治理区

生态农林综合治理区以恢复耕地、林地为主。采用原地复垦法，对塌陷区进行回填、覆土、修复平整、修渠排水，在雨季不再积水，恢复土地功能，发展生态农业。对无法排水的塌陷区，进行挖深垫浅，浅部复垦成耕地，深部深挖建塘，发展水产养殖，塘边坡地植树种花，美化环境。

3.2.2 香山景区综合治理区

香山景区综合治理区以恢复地形地貌为目标。结合景区建设，对香山景区周边的露天采坑、塌陷区，利用废弃煤矸石、废渣、旧城改造的建筑垃圾进行回填、覆土，种植果树、景观树，改善景区的生态环境，增添旅游景点，同时达到防灾减灾的目的。

3.2.3 矿山公园综合治理区

矿山公园综合治理区是为了改善塌陷区的生态环境，提升塌陷区土地利用价值。把大面积积水区，深挖改造成人工湖，改善水环境，同时对周边的土地回填复垦，建设公园广场、修筑道路、种植花草、景观树等。把塌陷区建设成优美的湿地矿山公园，为城市居民健身、休闲、娱乐提供场所。

3.2.4 工业贸易综合治理区

为了促进平顶山市经济发展，开发利用塌陷区土地，提高塌陷区土地利用价值，对交通条件好、塌陷基本稳定的地段，利用棚户区改造的建筑垃圾，进行分层回填碾压、夯实、修筑道路、排水系统、植树绿化等，合理规划建设农产品贸易区、工业建材贸易区、商业贸易区、工业电器贸易区、花卉市场、餐饮服务区等，发展地方经济。

3.2.5 生态住宅综合治理区

为了改善城市周边市民的居住条件和生活环境，利用物探手段探查采空区和冒落带的工程地质条件，并结合塌陷区地质灾害危险性评估和采空塌陷区地基稳定性评价,选择工程地质条件较好地段，采用合理的地基处理措施和结构形式，进行开发建设多层或小高层生态住宅小区，改善塌陷区居民的居住条件和生活环境，使塌陷区变成美丽的生态住宅区。

3.3 政府主导，多渠道筹集资金

矿山环境治理成立由政府统一领导、统一部署、统一指挥的组织机构，多渠道筹集资金。(1)矿山地质环境恢复治理保证金。利用矿山企业向指定专户缴纳保证金对塌陷区进行治理；(2)吸收社会资金。利用治理区的土地开发建设吸收社会资金进行环境治理；三、财政资金。地方财政配套资金和积极申报矿山环境治理专项财政资金，保证平顶山市城市周边矿山环境治理工作的持续开展。

3.4 环境综合治理与生态保护相结合

平顶山市城市周边矿山环境综合治理与香山景区建设、矿山公园建设、新农村建设、土地开发、矿山地质环境恢复治理、生态农业以及环保、交通、水利等紧密结合起来。科学合理的规划、有效保护耕地、改善生态环境、设置景观旅游点、发展循环经济，促进城市健康发展。

3.5 加强综合研究，采用新技术、新方法

平顶山市城市周边的塌陷区具有很好的利用价值和开发前景。采用地质灾害危险性评估和采空塌陷区地基稳定性评价等先进的技术方法，对塌陷区工程地质条件进行综合研究，对塌陷区工程地质稳定性进行综合评价，划分不同的工程地质单元，为城区周边环境治理科学规划提供重要依据。

3.6 设置矿山环境动态监测系统

对平顶山城市周边煤矿塌陷区全面布设监测网，建立、建全矿山地质环境监测系统，对煤矿塌陷区进行全面系统的动态监测。通过全面系统的动态监测，全面掌握采矿活动对地质环境影响和破坏，为政府监管和矿山环境治理提供科学依据。

4 结语

通过调查研究，平顶山城市周边矿山多，矿山地质环境问题较为突出，历史遗留问题没有得到根本改善，且矿山地质环境治理是一项长期而复杂的系统工程。笔者通过分析研究该地区主要矿山地质环境问题特征，结合平顶山市矿山地质环境治理规划，针对性的提出多种综合防治措施，这些措施能够为平顶山市的生态环境的恢复提供有力保障，为平顶山市城市周边地质环境恢复治理提供借鉴作用。

[1]白朝军，刘玉梓，等.河南省平顶山矿区地质环境调查报告.2005.

[2]平顶山市矿山地质环境保护规划(2011～2020年).

[3]平顶山市新华区矿山地质环境保护规划(2011～-2020).

[4]平顶山市卫东区矿山地质环境保护规划(2011～2020).

[5]矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范(DZ/T0223-2011).

2017-04-22

陈怀玉(1971-)，男，河南郸城人，高级工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质勘查研究及地质灾害评估、勘查、设计、治理等相关工作。

P641.4+3

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1004-1184(2017)04-0180-03