淮北市矿山地质环境问题及防治对策研究

张品楠,雷柱平,祝 愿

(安徽省地质环境监测总站,安徽 合肥 230001)

淮北市矿山地质环境问题及防治对策研究

张品楠,雷柱平,祝 愿

(安徽省地质环境监测总站,安徽 合肥 230001)

淮北市矿产能源分布集中,以煤炭为主,其煤质优良,是华东地区重要的能源基地,从矿山地质灾害,占用损毁土地资源地形地貌景观破坏,含水层影响与破坏,矿山废水、废渣对环境影响四个方面入手,对淮北市矿山地质环境影响现状进行论述并提出防治对策。

矿山地质环境;矿山地质灾害;土地资源破坏;含水层破坏

淮北地处安徽省北部,区内交通便利,属暖温带半湿润季风气候区,区内河流属淮河水系,大部分地区为冲积平原,地势由西北向东南倾斜,地形平坦,高程为22.5～37.0 m,地形坡降1/5 000～1/8 000,受煤矿采空塌陷影响,局部地面塌陷形成湖泊和湿地。地层属华北地层大区晋冀鲁豫地层区淮河地层分区淮北地层小区,主要为震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、第三系、第四系,除第三系地层隐伏于第四系之下外,其余地层在地表均有不同程度的出露。其大地构造单元属中朝准地台淮河台坳,次级单元为淮北陷褶断带中部的宿县凹断褶束。淮北矿集区位于新华夏系与东西构造的复合部位,煤田受其控制总体走向为北东东向,地质构造较复杂,褶皱、断裂较发育,并伴有不同程度的岩浆活动[1]。煤系地层为石炭系和二叠系。

1 开发利用现状

淮北市现有在册矿山70余个,其中大中型矿山30余个。煤是淮北市最具优势的矿产资源,煤炭储量丰富、煤种齐全、煤质优良、分布广泛,矿床规模较大,全市共有煤炭矿山40余个。金属矿产主要有铁、铜、金等,零星分布;非金属矿产主要有水泥用灰岩和高岭土,矿石质量好,资源潜力大,全市有非金属矿山30余个[2-3]。

2 矿山地质环境问题

受采矿活动影响,造成矿山地质环境问题主要有四方面:矿山地质灾害,占用损毁土地资源与地形地貌景观破坏,含水层影响与破坏,矿山废水、废渣对环境影响。

2.1 矿山地质灾害

矿区由矿山开采引发的矿山地质灾害类型主要有采空塌陷、岩溶塌陷、崩塌等[4]。

2.1.1 采空地面塌陷

淮北市内因采矿引发的地面塌陷共计49处,其规模特大型17处,大型7处,中小型26处;塌陷区总面积170 km2,塌陷深度2～15 m。由于多次重复塌陷,塌陷坑大多连成一体,呈北东向集群式或长列式展布,其形状呈不规则的多边形(图1)。据不完全统计,地面塌陷造成被迫搬迁的村庄近300个,涉及16个乡镇,135个行政村50多万人;塌陷公路40.8 km(不含乡村公路);损坏公路桥梁15座,造成部分河段堤坝毁坏;导致城市道路、给水管网、排水管网、电力线路、通讯线路等城市基础设施损毁;直接经济损失达十几亿元。

2.1.2 岩溶塌陷

淮北市自2000年以来,共发生岩溶塌陷地质灾害3处,规模均小型。主要分布于烈山区烈山镇青谷、濉溪县刘桥镇王堰村赵楼和周口村姜洼,塌陷坑形态多为近圆形或椭圆形,直径2～10 m,坑壁近于直立,塌陷深度一般0.5～7 m,塌陷坑一般呈长条状集中分布组成岩溶塌陷区,累计影响面积0.10 km2。

2.1.3 崩塌

自2005年以来,区内由矿山开采诱发的崩塌地质灾害共计4处;主要分布于烈山、杜集区境内,地处低山丘陵区,地面标高50～200 m。崩塌体积80～1 500 m3,均为小型崩塌。

图1 采空塌陷分布图Fig.1 Mined collapse distribution map1.煤矿;2.金属矿山;3.非金属矿山;4.现状塌陷区。

2.2 占用损毁土地资源与地形地貌景观破坏

淮北市矿山开采对土地资源的影响与破坏面积达185 km2,影响与破坏土地资源的方式主要有三种:一是地面塌陷破坏土地资源;二是挖损土地资源;三是压占土地资源。

2.2.1 地面塌陷破坏土地资源

塌陷区内地势低凹,地形高低不平,部分塌陷区常年积水区或季节性积水,造成土地资源失去原有功能。地面塌陷深度<1.5 m的区域,地表处于地下水(水位埋深2～3 m)侵蚀面以上,除地面发生变形倾斜、坡度增大、易造成水土流失外,仍可以耕种;地面塌陷深度在1.5～2.5 m的塌陷区,呈季节性积水,部分耕地在枯水期的秋冬季节可季节性耕种;地面塌陷深度>2.5 m的塌陷区,呈常年性积水变成水面,原有土地资源的功能全部改变,全部成为坑塘水面。

2.2.2 挖损土地资源

淮北市挖损土地资源的矿山主要为露天开采矿山,分布在北部丘陵地带,以开采建筑石料为主,其直接开挖剥离表层土,是露天开采矿山破坏土地资源的典型方式。

2.2.3 压占土地资源

淮北市矿山压占土地资源主要表现在矿山工业广场、煤矸石堆场、废石堆场、石料场、矿山道路等矿山建设工程所占用的土地资源,累计压占土地资源面积约14 km2。

矿山开采破坏土地资源及地形地貌的同时,也不可避免地在很大程度上影响和破坏植被资源及生态环境,采空地面塌陷造成地面变形,影响与破坏的植被主要为农作物。露天采场直接挖损破坏原有地形地貌景观,相山北段、烈山、青龙山、大山头、老猫洞、龟山等山体挖损严重;工业广场、煤矸石堆、废石堆等压占土地,改变原有地形地貌景观。

2.3 含水层影响与破坏

淮北市内煤矿均为井工开采,全面陷落法管理顶板,影响与破坏含水层结构的矿业活动主要是巷道开拓和地下采掘。煤矿开采形成采空区后,其上部形成冒落带、碎裂带、弯曲下沉带;冒落带、碎裂带一般发生在煤系碎屑岩岩层中,对该含水岩组结构破坏性最大;而弯曲下沉带则处于上部松散岩类孔隙含水层组,会造成含水层弯曲变形,受影响较严重;对下部碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组结构一般不会产生影响与破坏。含水层结构遭受破坏以后,崩落带、碎裂带则成为地下水通道,沟通了上、下含水层的水力联系,改变了原有地下水动力平衡,造成局部水文地质条件发生变化[5]。地下水涌入采矿坑道,增大矿坑排水量,易导致上覆含水层地下水水位大幅下降,引发地面沉降地质灾害。淮北市南部临涣、海孜、童亭、杨柳、青东等大中型煤矿,中心水位达170～240 m,漏斗面积达300 km2;淮北市中部和北部刘桥矿、任楼煤矿等大中型煤矿,中心水位降深190～380 m,影响范围超过400 km2。

2.4 矿山废水、废渣对环境的影响

2.4.1 矿山废水排放及综合利用概况

矿山废水主要为采煤矿山产生的矿坑水、洗煤水。矿山矿坑水产出水量约5 564.8万t/a,治理率100%,循环利用率约63.4%,主要用于井下降尘、消防、洗煤和地面绿化等。其中,修建洗煤厂的洗煤水全部闭路循环利用零排放;矿坑水排放量2 104.13万t/a。矿区大中型矿山均建有相应规模的污水处理站,废水经处理后均达标排放到矿区附近的塌陷积水区及地表水体;小型矿山几乎未建污水处理站,废水未经处理直接排放。

2.4.2 矿山废渣排放及综合利用概况

矿山废渣主要为煤矸石、粉煤灰。区内共有矸石山20余处,粉煤灰场3处。煤矸石年综合利用量占产出量的85.03%,粉煤灰年综合利用量占产出量的100%。区内现有的矸石堆、粉煤灰场、尾矿堆基本上都设置有挡土墙、集水沟池等防护措施,并且对淋滤水采取了收集并循环利用措施,同时对煤矸石、粉煤灰的综合利用率较高,部分矸石山已清运完毕,使得矸石堆、粉煤灰场、尾矿堆的数量和占用面积逐渐减少。

2.4.3 废水、废渣对周边环境的影响

采集矿山影响范围内的河流地表水样7个,Ⅳ类水3个,Ⅴ类水4个;采集矿山排放废水口的水样12个,Ⅲ、Ⅳ类水各3个,Ⅴ类水占取样总数的6个;地表水超标的化学成分主要为总磷、溶解性总固体、总硬度、游离二氧化碳、氟化物、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、耗氧量BOD5等,多为生活、矿坑水残留及矿区工业废水污染所造成。采集矿坑水水样10个,Ⅲ、Ⅳ类水共3个,Ⅴ类水7个;浅层地下水水样10个,Ⅲ、Ⅳ类水共4个,Ⅴ类水6个;中深层地下水水样8个,Ⅲ、Ⅳ类水5个,Ⅴ类水3个。地下水超标的化学成分以悬浮物、溶解性总固体、硫酸盐、硫化物、氟化物、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、锰离子、细菌为主。采集矿山影响范围内的土壤样品20件,除杨庄煤矿和任楼煤矿取样点为Ⅲ类土壤外,其余均达Ⅱ类土壤标准,其结果与区域土壤化学指标相近,各项化学指标均在正常值范围内。

3 矿山地质环境保护与治理对策建议

(1) 加强地方法规制度建设,完善矿山地质环境保护与治理相关政策与制度,使矿山地质环境保护与治理工作有法可依,有章可循,依法保护与治理矿山地质环境,使矿山地质环境保护与治理步入法制轨道,并进一步明确各级政府、职能部门及矿山企业的责任义务,全面推动矿山地质环境治理保护与治理工作。

(2) 完善矿山地质环境管理体系,加强矿山地质环境的监测、调查、治理项目的管理和监督。健全矿山地质环境管理结构,明确矿山地质环境治理活动中的责任主体,对矿山地质环境监测治理项目多个环节进行管理。

(3) 完善矿山地质环境治理项目的投资、融资渠道,着力探索构建“政府主导、政策扶持、社会参与、开发式治理、场化运作”的矿山地质环境恢复和综合治理新模式,充分体现“谁投资、谁受益”的政策性措施。全面落实矿山企业环境治理备用金制度,完善保证金有效的投入机制,提高矿山企业对地质环境恢复治理的主动性和积极性,促进矿山企业开发伴随的矿山废弃物的处理、回收、综合利用技术以及水土环境污染防治和生态恢复等技术广泛应用,使保证金真正有效地发挥作用。

(4) 尽快开展矿山地质环境动态调查与监测工作,重点监测地面塌陷地质灾害和地下水环境,建立健全监测网,定期采集、分析监测数据,为合理开发矿产资源、保护矿山地质环境、实施矿山地质环境监督管理提供基础资料和依据。

(5) 加强矿山地质环境保护的宣传教育,充分利用电视、广播、报纸等新闻媒体,大力宣传矿山地质环境保护法律法规、治理成效以及取得的社会、经济、环境效益,提高全民保护矿山地质环境的意识。

(6) 将采煤塌陷区治理与城市发展、生态环境建设、工业生产、现代农业生产有机联系在一起,因地制宜。稳沉区采用挖深垫浅、回填等工程措施进行治理,尽可能恢复土地资源,开发高效农业;非稳沉区采用简单整理,改变植物种殖方式、种类,充分利用塌陷区土地资源[6]。

4 结束语

淮北市作为华东地区重要的能源基地,在开采煤炭资源为国家经济发展作出突出贡献的同时,也极大地破坏了生态环境,现阶段地面塌陷矿山地质环境问题最为严重,民用建筑、交通、电力、水利、通讯等基础设施损毁,大量土地资源遭到破坏,预计到2020年地面塌陷面积将达230 km2。因此,在淮北市开展矿山地质环境问题调查评价及防治对策研究有着积极的社会、经济和环境效益。矿山地质环境治理工作是一项长期的、复杂的系统工程,只有在充分分析矿山地质环境问题的基础上,认清矿山地质环境治理工作的紧迫性,摸清矿山地质环境治理工作中存在的问题,在资金、政策及技术方面给予相应的支持,充分调动矿山业主的积极性和主动性,鼓励企业、社会及个人齐参与,才能促进走“生态矿山”、“绿色矿山”建设之路,实现经济可持续发展。

[1] 丁海亮,薛孔还,沈泮欣,等.安徽省两淮地区煤矿开采环境地质论证报告[R].合肥:安徽省地质环境监测总站,1993.

[2] 安徽省国土资源厅.安徽省矿山地质环境保护与治理规划(2006—2015年)[Z].合肥:安徽省国土资源厅,2006.

[3] 江来利,邱瑞容,王晓梅,等.安徽省矿产资源总体规划(2008—2015年)[Z].合肥:安徽省国土资源厅,2010.

[4] 黄江华,王少龙,王建国,等.淮北市地质灾害防治规划(2006—2020)[Z].淮北:淮北市国土资源局,2006.

[5] 杨兆军,田进忠,吴绍君,等.安徽省淮北市供水水文地质勘察报告[R].合肥:安徽省地质矿产局第一水文地质工程地质队,1989.

[6] 许雪洁,黄江华,郑立博,等.淮北市(城市规划区)矿山地质环境治理规划(2009—2020年)[Z].淮北:淮北市国土资源局,2009.

(责任编辑：陈姣霞 于继红)

Study on Mine Geological Environment Problems andCountermeasures in Huaibei City

ZHANG Pinnan,LEI Zhuping,ZHU Yuan

(AnhuiInstituteofGeo-environmentMonitoring,Hefei,Anhui230001)

Huaibei City mineral energy distribution concentrated on coal with excellent quality,is an important energy base in East China.This paper discusses the current situation of mine geological environment in Huaibei and puts forward the countermeasures,from the four aspects,such as mine geological hazards,occupation of damaged land resources and devastation of landforms and landscape,aquifer influence and destruction,mine wastewater and waste residue on environmental impact.

mine geological environment; mine geological hazards; land resources damage; aquifer damage

P642.26; X141

A

1671-1211(2017)05-0568-03

2017-05-15;改回日期2017-06-13

张品楠(1984-),女,工程师,水工环地质专业,从事矿山地质环境方面的工作。E-mail:37175435@qq.com

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20170824.1748.042.html数字出版日期2017-08-24 17:48

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.05.012