矿山地质环境保护与治理恢复措施研究

吕红红

(西山煤电(集团)有限责任公司屯兰矿，山西 太原 030299)

引 言

当前社会处于资源开发、环境保护以及生态问题解决相矛盾的时期，矿产资源作为我国经济发展的关键动力，在大力开发矿产资源尤其是煤炭资源的同时，导致煤矿所在区域的生态被破坏，环境被污染，严重影响当地居民的正常生产和生活。因此，在发展经济大力开采矿产资源的同时需注重对环境的保护和生态平衡问题的解决[1]。结合当前煤矿开采与环境保护同步走的原则，本文以屯兰矿为例对其实际开采中的地质环境问题进行分析的基础上，对应性的提出地质环境治理与恢复的措施。具体阐述如下：

1 工程概况

屯兰矿设计生产能力由原每年450万t变更为400万t。屯兰煤矿的水平标高为750 m；矿区所属水系为黄河水系，所在地为大陆性温带半天干旱气候。目前，工作面可供开采的煤层包括有02#、03#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#。，目前开采煤层包括有2#、3#、8#。探测，屯兰矿正常涌水量为203 m3/h，最大涌水量为223 m3/h；正常排水能力为439.9 m3/h；最大排水能力为461.7 m3/h。本文着重对屯兰抗的地质环境进行保护并对其现阶段的环境问题进行治理并恢复。屯兰矿所含的地质条件可总结为如下：

1)第一层为白垩系志丹群第二组、第三组岩石层，该岩石层的主要颜色为紫红色，岩层的主要成分包括有粉砂岩和细砂岩。经探测，第一层岩石层的最大厚度为582 m，最小厚度为148 m，岩层的平均厚度为320 m；

2)第二层为白垩系志丹群第一组岩石层，该岩层中间夹杂砂质泥岩，岩层的最大厚度为436 m，最小厚度为47 m，平均岩层厚度为165 m；且该岩层为倾斜状，最大倾角为11°，最小倾角为5°。

3)第三层为侏罗系中统岩层，该岩层中包含有可开采的煤层，主要成分包括有砂岩、泥岩和炭质泥岩等；

4)第四层为三叠系延长群岩层，该岩层的完成性较差，主要以层状结构为主，且其对应的围岩的稳定性较差[2]。

2 矿山地质环境治理工作的安排

矿山地质环境的保护及生态问题治理工作的核心是对其地质灾害进行综合治理，从根本上解决屯兰矿当前所存在的地质隐患，减小屯兰矿实际开采中地质灾害，延长矿区的生产年限，保证工作面煤层被全部开采。矿山地质环境的治理包括有对地质灾害的防治、矸石堆治理、地形地貌景观的防治以及对地质环境进行监测。

2.1 地质灾害

针对矿山地质环境的治理可从如下几个方面进行：

1)为避免矿山裸露边坡再次发生灾害，对矿山的裸露边坡种植树木、植被的方式进行治理；

2)根据矿区地面塌陷的实际情况对其进行区分后分别采用相应的方式对进行防治。对于工作面开采完成后未达到沉稳状态的地面塌陷问题，对其中的裂缝进行回填的手段进行防治；对工作面开采完成后已经达到沉稳状态的地面塌陷问题，采用大规模的机械手段对其进行治理，确保治理完成后可复垦使用；

3)由于矿区开采导致周边公路塌陷，在对已塌陷公路进行回填、路面铺设等手段治理外，还需对矿区周边未出现塌陷的公路进行监测，预防公路的塌陷[3]。

2.2 矸石堆

矸石作为煤矿生产不可避免的产物，一般将其集中堆放于矸石排放场。对于堆放的矸石堆而言，其不仅会污染地下水，而且堆积高度过大时存在滑坡的隐患。因此，煤矿生产所产生的矸石治理基于边排放边治理的原则。具体操作为：堆积煤矸石时对煤矸石进行分层碾压，并在矸石堆四周留设一定宽度的排水沟，避免由于雨水得不到及时排泄导致矸石堆的稳定性被破坏出现崩塌、滑坡的事故[4]。此外，留设排水沟还能在一定程度上解决煤矸石污染地下水的问题。

2.3 地质环境的监测

对于现阶段已发生的地质灾害问题可采取对应的防治措施进行治理实现对地质环境的恢复工作。但是，在实际生产过程中有很多地质灾害问题并未完全显现出来，因此，需加强对矿区地质灾害的监测，并根据监测结果采取相应的预防措施，以防地质灾害事故的发生。

3 主要矿山地质环境保护的防治工程

上文主要对屯兰矿地质环境保护的主要内容进行阐述，并简要提出对应的治理方案。本节将对矿山主要的地质环境保护工程进行具体分析。

3.1 地质灾害的防治

结合对屯兰矿地质灾害类型的调查研究，着重对裸露边坡和地面塌陷两种地质灾害进行防治。

3.1.1 裸露边坡的治理

屯兰矿在工业广场及其周边工程的生产导致大量裸露边坡的产生，因此急需对裸露边坡进行治理。根据屯兰矿裸露边坡的规模大小，拟采用种植植被的方式对其进行治理。具体种植的植被类型包括有青杨(2 000棵)、沙棘(5 000棵)和草子等。

3.1.2 地面塌陷的治理

对于屯兰矿而言，属于地面塌陷的地质灾害主要分为塌陷区裂缝、塌陷区耕地、塌陷区林地、塌陷区草地、塌陷区村庄以及塌陷公路等。不同类型的地面塌陷问题，具体采取的治理恢复措施如下:

塌陷区裂缝：将裂缝周年的土壤就近堆放；采用黄土或者矸石对裂缝进行回填；为裂缝周边区域增加排灌措施；

塌陷区耕地：根据当地耕地的塌陷程度采取不同的治理恢复措施。其中，当耕地塌陷的坡度小于7°时，对塌陷区表面的土地进行平整处理即可；当耕地塌陷的坡度大于7°，需对塌陷区耕地修筑梯田，并对恢复后的表面种植树木。

塌陷区林地：对于已塌陷的林地而言，首先将塌陷区域表面的树木进行扶正处理；然后，根据塌陷程度选用最佳植被对其进行治理恢复。根据屯兰矿所属地区的气候条件，较为合适的植被为油松、柠条以及沙棘[5]。此外，根据林地的具体塌陷程度分为中度塌陷区和重度塌陷区分别种子不同数量的植被，如表1所示。

表1 塌陷区林地种植植被治理

3.2 矸石堆的防治

对于煤矿生产所排放出的矸石对其分层后进行碾压堆放，从而提升其稳定性。而且，为避免由于雨水堆积导致矸石堆出现滑坡等事故在其周边增加排水沟。结合屯兰矿矸石堆的实际情况，依据《水土保持综合治理技术规范》设计与其相匹配的排水沟，具体排水沟长度为1.44 km。断面形状，如图1所示。

图1 矸石堆排水沟断面结构图

如图1所示，矸石对排水沟底部宽度为0.5 m；顶部宽度为0.8 m；深度为0.5 m。为增加排水沟的稳定性，采用M10浆砌石对其底板和侧墙进行加固，对应底板和侧墙的厚度均为0.4 m；同时，排水沟内侧采用水泥砂浆进行处理。

3.3 地质灾害的监测

地质灾害监测的主要目的是对可能存在的灾害进行预测，并提前采取相应的预防措施。地质灾害的监测分为简易监测和专业监测。其中，简易监测主要采用卷尺、钢尺等简单测量工具对规模较小的塌陷区进行定时测量，测量项目包括有塌陷区的面积、深度，裂缝的尺寸以及地下水的位移等；专业监测采用全占仪、激光测距仪以及经纬仪等高端测量设备对大规模的塌陷区进行定时测量，主要对塌陷区的形态、面积以及深度等参数进行测量。

4 结语

煤矿开采会对周边的区域地质环境造成破坏，从而影响周边居民的正常生产和生活。因此，为实现煤矿开采和环境保护兼顾发展的原则，需在开采前、开采中以及开采后对地质环境进行保护，确保其恢复至可正常生产、生活的状态。