豫西“三软”煤层地质勘探工程环境地质影响分析

赵复翔 吴少锋

（河南宝雨山煤业有限公司，河南 洛阳471300）

1 概述

本矿井位于低山丘陵区，地势南北高，中部低，地面坡降大。地层以寒武系上统为基底，沉积了石炭系上统本溪组、太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组、石千峰组，三叠系刘家沟组，其上被第四系所覆盖。本矿井浅层地下水化学类型以HCO3-Ca 为主，矿化度2820～3310mg/L。浅层地下水水质年变化及多年变化不大，水质较好。深层地下水水化学类型以HCO3-Ca 型水为主，其次为HCO3-Ca·Mg 型，矿化度2590～3840mg/L。深层地下水受人为污染影响较小，地下水质多年无明显变化，水质较好。

1.1 环境水文地质

本矿地下水沿着岩层倾斜方向，由西北流向东南，北部露头带是区内地下水富集的重要补给边界。其边界随宝雨山煤矿、何庄煤矿的排水强弱而变化，若两矿排水强度相当，中间必然有一个较稳定的分水岭存在；若宝雨山煤矿排水强度，袭夺边界外部分地下水，成为补给边界，反之则成为排泄边界。由于受构造控制和影响程度不同，区内各处的水文地质条件亦有差异，东单斜构造，断层不发育，水文地质条件较简单；由单斜构造逐渐过度为地垒式宝雨山背斜构造，断层比较发育，水文地质条件相对复杂。

依据岩性特征及地下水类型，自下而上共分8 个含水层，即：寒武系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层、太原组灰岩岩溶裂隙含水层、山西组砂岩孔隙裂隙含水层、下石盒子组砂岩孔隙裂隙含水层、上石盒子组中下部砂岩孔隙裂隙含水层、平顶山砂岩孔隙裂隙含水层、金斗山砂岩孔隙裂隙含水层及第四系砂砾石孔隙含水层。

矿井废水、工业场地生产生活污水若随意排放，将会对水环境产生不良影响，浅层地下水将会受到一定的污染。污染源主要来自矿坑排水、生活污水、生活垃圾和矸石的淋滤水等。

1.2 地面变形与沉降

矿井开采煤层为山西组二1 煤层，最大厚度为13.06m，煤层倾角一般17～22°，属于缓倾斜煤层；矿井开采后将发生地面变形与沉降，地面变形将对一定范围内的地面建筑、公路、管线等设施产生影响。因此，宝雨山煤矿要根据采区布设和矿井总体规划，提前对地面设施进行搬迁、保护，合理留设地面建筑物、公路等设施的保护煤柱，以防造成不必要的损失，同时加强土地复垦方面的研究工作，吸取已有的国内外先进技术经验，搞好塌陷土地综合利用工作。

1.3 井下开采安全问题

矿区主采的二1 煤层厚0～12.78m，平均厚4.02m，倾角17～22°。矿井为高瓦斯矿井，煤层有煤尘爆炸性，属不易自燃煤层。由于11 采区无煤带的存在，矿井通常采用走向长壁式采煤法，矿井采用悬移顶梁机采放顶煤采煤工艺。根据本矿井煤层赋存特征、顶底板岩性情况及悬移支架放顶煤矿井的生产使用情况，工作面支护均选型XDY-1B 型悬移顶梁液压支架；炮采工作面选用HDJA-1000 金属铰接顶梁配DZ16-25/80 的单体液压支柱支护，采用全部冒落法管理顶板的方式。

由于矿井断层较发育较复杂，断层带附近含煤地层及可采煤层顶底板岩石力学强度较差，井巷掘进和地下开采中，可能产生坑道顶板冒落、片帮、底鼓等不良工程问题，威胁采矿人员和机械设备，对矿山生产造成影响。

1.4 固体废物对环境的影响

矿井生产中主要的固体废物有煤矸石、锅炉灰渣以及少量的生活垃圾。随着矿井的不断开采将有大量的煤矸石采出，矿井内各煤层夹矸、顶、底板矸石多为灰黑色、黑色炭质泥岩、泥岩。根据化验资料分析为低水分、高灰分、低硫分为主、弹筒分析基发热量属一等煤矸石。主要煤层夹矸发热量一般都大于5.00MJ/kg，因此，这些可用作流化床锅炉中沸腾煅烧煤矸石水泥或同时供热或发电，以减少矸石对环境的影响。矿井正常开采期间采出的煤矸石将要占用一定的土地资源。煤矸石中含有一定的有害物质，特别是铅、汞、铬、镉、砷等重金属经氧化、分解、溶滤等生化作用，某些有害成分随大气降水淋滤渗透到土壤中，携带有害成分的颗粒随风飘迁或进入水体；某些组分氧化、分解释放出有害气体，在卸矸和处理利用过程中产生的有害气体和粉尘等，是煤矸石对土地和环境有可能产生不良影响的几个方面。因此，矿井在开发建设中要加强对土地利用和环境保护的综合研究。锅炉灰渣运至矸石堆弃场作定点堆弃处理，生活垃圾由宝雨山煤矿统一处置。

1.5 矿井有害物质

据微量有害元素As、Cu、Pb、F、Cl 等测试成果表明，各有害微量元素一般在煤层顶、底板岩石或煤层的顶、底部，其浓度含量高，Cu、Pb 的含量一般在10-30μg/g，As、Cl、F 含量相对偏高。煤炭的储备、搬运、洗选、燃烧及其它加工利用过程中，煤或煤矸石中的微量元素都要发生变化，有的有害微量元素在风力、雨水淋滤等因素的作用下，其含量不断减少，一部分随气体、飘尘或粉尘进入大气，另一部分入渗进入土壤和含水层。同时在产生的粉、飘尘中均含有一定量的有害微量元素物质，这些气体在大气中要发生光化学作用，污染空气。

1.6 地震与矿井稳定性

本矿井属于三级地震区。地震烈度为2.9 度。历史上未发生过强烈的地震。据县志记载，1809 年夏地震，烈度大于Ⅵ度。根据国家地震局物探队记载，1827 年3 月23 日发生一次地震，属有感地震。根据《（GB18306-2001）中国地震动峰权区划图》，矿井所在地地震动峰值加速度0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度，属于地壳相对稳定区。综合分析认为矿井属较稳定区域，地震对矿井影响不大，有利于矿山生产建设。

1.7 地质灾害

矿井内可能出现的地质灾害有：地裂缝、地面塌陷。受生产矿井顶板冒落影响，地表将会出现地裂缝、地面建筑出现墙体开裂等环境地质问题。矿井开采的二1 煤层顶板以砂岩、泥岩为主，岩体稳定性较好；二1 煤层底板以砂质泥岩为主，岩体稳定性中等。五3 煤层顶、底板主要为泥岩和砂质泥岩，岩石的抗剪、抗压和抗拉强度均较二1 煤层弱，总体属中等稳定性顶、底板。矿区内落差大于10m 断层，按走向大致可分为北西、北东及近东西向断层组。断层性质以高角度正断层为主，次为逆断层。矿区内的断层及其破碎带是地下水富存空间，也是地下水的运移通道。现状条件下，地表塌陷不明显，矿山地质环境问题类型少，危害小。矿区内形成一定面积的采空区，部分区域正在回采，采动影响较强烈。地处低山丘陵区，微地貌形态较复杂，地形起伏变化大。不利于自然排水，地形坡度一般为22°～35°，相对高差大，地面倾向与岩层倾向多为斜交。因此，矿山地质环境条件复杂程度为复杂。

1.8 土地损毁对生态环境的影响和破坏

矿山地质环境保护与治理因地制宜、因害设防，采矿活动引发矿山地质灾害主要为地面塌陷及其伴生地裂缝，设计采取“挖深垫浅”方式实现地貌形态恢复，并辅、生态绿化等开展综合治理。方案实施后，地面塌陷和地裂缝治理有效恢复了土地利用率和生产力，并有助于增加当地生态环境容量。对矿山地质环境问题进行综合治理，地裂缝、地面塌陷得到回填（填充），土地得到平整，土壤得到改善，使破损土体得以恢复，地面林草植被增加，水土得以保持促进和保持。茂盛的草木能净化空气，调节气侯，美化环境，并能促进野生动物的繁殖，改善生物圈的生态环境。对塌陷回填后的土地进行复垦，可以防止水土流失，再现耕地可耕作，绿化治理区可营造优美的生活生产环境，使生态环境更加协调，取得较好的环境效益。

1.9 环境地质影响分析

矿井开采过程中，会存在以下环境地质问题：a.煤层埋藏较浅的部位，放顶后采空区上方会出现地表塌陷和地裂缝。b.开采过程中产生的井下废水、煤矸石占地及粉煤灰造成的浅层水、地表水污染和空气污染。c.矿井长期疏排，造成地下水位下降，形成降水漏斗。

2 结论

综上所述，采矿可产生局部地表变形，但对地质环境破坏不大；矿井内无重大污染源，地表水、地下水水质较好；矿坑排水对附近水体有一定的污染；煤矸石化学成份基本稳定；矿井内出现影响矿井安全的滑坡、崩塌、山洪泥石流等物理地质现象的可能性较小。建议采取措施进行综合治理，以免严重污染环境，废水要采取沉淀、过滤等净化方法，不可直接排放；煤矸石应堆放在非耕地的低洼处，并在周围架设隔离带。