地下开采矿山地质环境保护问题及治理措施探究

2019-09-25张丽娜

山西化工 2019年4期

张丽娜

（山西清泽阳光环保科技有限公司，山西太原 030023）

引言

矿产资源具有稀缺性、不可再生性、区域分布不均衡等特质，矿山地下开采能够有效满足社会生产对于矿产资源的需求，然而在开采矿山的过程中产生了严重的资源掠夺与环境破坏问题，违背国家的生态建设目标。在此应加强对地下开采所产生环境问题的评估，并采取有效治理措施，实现经济与生态效益的兼顾。

1 矿山概况与地质环境影响评估

1.1 矿山概况介绍

以某矿山的地下开采工程为实例，该矿山所处区域为亚热带季风气候，土壤为第四系坡积物，厚度处于3m～4m范围内，地势为中部高、东西侧低的丘陵地貌，地形坡度为10°～40°、相对高差为199.98m，地表水系主要为季节性溪流，乔木、灌木类植被覆盖在区域地表处。该区域矿层属煤系地层，倾角为17°，矿层地质特征如表1所示，全含煤岩系厚度为7.42m～34.37m。

表1 矿层地质特征

1.2 地下开采对矿山地质环境造成的影响评估

1.2.1 矿山地质环境存在问题

从地质灾害层面入手，由于其井下开采面积约为6.7hm2，在矿山开采后会形成较大的地下采空区，进而因地面开裂产生多处裂缝，对地质环境构成一定影响；从含水层角度入手，该区域矿井的涌水量均值为240m3／d，在雨季可达480m3／d，在矿山开采的过程中极易损坏隔水层，而矿坑排水也将导致地下水位下降，对含水层造成较大影响；从地形地貌角度入手，在矿山地下开采过程中极易破坏井口建筑物、矿渣堆场，破坏边坡稳定性，严重影响地貌景观；从土地资源角度入手，矿山地下开采作业需要完成作业区、办公区、矿渣堆场的建设，严重侵占区域范围内的林地资源，其开挖作业也会使区域范围内土壤受到挖损破坏［1］。

1.2.2 地质环境影响现状评估

结合矿山开采引发的地质环境问题，可将地质环境影响现状划分为较严重、较轻两个等级（分级标准如表2所示），分别为B区和C区，其中B区面积为24.72hm2，在评估区域内占比9.6%；C区面积为232.28hm2，在评估区域内占比90.4%。其中B区主要位于采空区与矿渣堆场，造成严重危害的原因是大量废弃矿渣堆放在地表，采空区面积扩大影响地质结构的稳定性，以及排水工程破坏原有含水层。

表2 地质环境影响的分级标准

1.2.3 矿山地质环境影响预测评估

针对地下开采对矿山地质环境的影响进行预测，其有可能出现的地质环境问题大体分为以下几类：其一是地面塌陷问题，大面积采空区极易对采矿活动构成威胁，引发顶板垮落、冒顶事故，且在岩移范围不断扩张的趋势下增加地表变形程度、产生塌陷坑，其中地表张裂变形带高度的计算公式为：

其二是岩崩问题，矿山爆破将影响到岩体内部应力，加大卸荷裂缝宽度与深度，增大岩崩几率，但对于该区域的影响面积预测为0.14hm2，属于较轻影响。其三是泥石流问题，倘若矿山所在区域发生强降雨，雨水持续冲刷矿渣堆场将引发泥石流灾害，但该区域周边以荒山为主，因此影响程度较低。通过针对该矿山所在地区的地质环境影响情况进行预测，可以大体划分出较严重、较轻两个等级，其中较严重区域占地面积为31.79hm2，在整体评估区域占比为12.37%；影响较轻区域占地面积为225.21hm2，占比87.63%。由此可以判断，在该区域地下开采矿山对于地质环境的影响程度较轻，但需加强对开采区、矿渣堆场等重点区域的恢复治理，将地下开采对含水层、地形地貌的影响降至最低。

2 矿山地质环境保护的具体治理措施

2.1 健全地质环境保护机制，完善管理制度

一方面，基于可持续发展与环保原则进行矿山地下开采作业标准的建设，投入资金技术强化新型矿山开采技术的研发，完善矿山地质环境管理制度、矿山地质环境治理恢复基金制度，吸纳社会资本从事环境治理工作，并针对矿山开采情况进行定期勘察与评估，强化地质环境保护，实现对矿山地质环境问题的有效治理。另一方面，应针对矿产资源开采作业程序进行规范化设置，依据专家评估结果作为审核依据，综合运用3S、遥感技术进行矿山地质环境的勘察预测，确保规划方案的有效落实，实现对矿山环境的动态管理与保护。

2.2 推行多元化治理工程，落实具体治理要求

2.2.1 地面塌陷治理

通常矿区地质塌陷主要发生在采空区，对此需增加区域巷道顶板的厚度，利用混凝土砌筑岩石封闭墙，实现采空区的有效分隔，并选取截排水沟布设在塌陷移动盆地外围处，防范地表水渗入采空区。同时，还应在地下开采过程中及时利用废矿石、矿渣做回填处理，必要时可选取金属锚杆、金属网进行顶板支护，实现顶板加固处理，待矿山闭坑后针对采空区进行封闭处理。

2.2.2 边坡失稳治理

要求矿山开采人员务必依照预先制定好的开采方案执行具体作业，针对岩石破碎地区酌情减小坡高，并围绕边坡顶部位置约的部位布设截排水沟，实现对地表水的有效拦截，防止渗入边坡影响其稳定性。同时，针对部分裸露边坡进行绿化处理，选取藤类植物、根系发达植物强化边坡结构的稳固性，并针对部分较为脆弱的边坡位置进行挡土墙的布设，实现对废石、弃土堆的有效拦截。此外，还需围绕边坡进行监测点的布设，以此实现对边坡的动态监测，便于及时采取工程措施实现边坡治理，提高边坡稳定性。

2.2.3 泥石流治理

在废石、弃土堆外围处布设截排水沟、设置挡土墙，以降低其结构失稳的风险；同时在下游山沟位置修筑拦砂坝，选取适宜种植的植物进行区域绿化处理，针对废石、弃土堆进行复垦规划，以此改善水土流失情况，防范泥石流灾害的发生［2］。

2.2.4 土地复垦与绿化

针对土地资源破坏问题进行治理，主要采用复垦、绿化等举措进行矿山整治；同时，通过加装净化装置实现对区域范围内地表径流废水的排污净化处理，保障水质达标后方可排放；此外，还需加强矿区的绿化景观建设，以此恢复地质地貌景观，营造良好的生态空间。

2.3 细化地质环境监测要点，完善资金技术支持

从地面塌陷监测层面入手，应以采空区上部为基准，在外扩25m、50m的范围内创设5条监测线、50个固定监测点，完善监测期限的设计。以边坡监测为例，其监测内容如表3所示。从含水层监测层面入手，以每10d为周期开展常态化监测，动态收集区域范围内水质、水量、水位等参数信息，并加强对开采巷道处地下水渗流情况的监测。从崩滑泥监测层面入手，结合专项监方案进行矿渣堆场临界状态的监测，便于及时采取应急处理方案减轻灾害影响，实现对地质环境的有效保护［3］。