对山西大平煤矿地质环境恢复治理的研究分析

房小夏

（山西煤炭进出口集团有限公司，山西太原030006）

习近平生态文明思想及绿色发展战略为环境保护提供了良好的发展机遇。近年来，山西省实行矿产资源开发利用方案、矿山地质环境保护与恢复治理方案、土地复垦方案“三合一”编制及评审，体现了生态环境保护“事前预防”的精神，从矿产资源开发利用方案设计阶段就充分考虑到开采对地质环境、土地的破坏，并提出恢复措施。本文根据《地质灾害防治条例》、《矿山地质环境保护规定》，以“预防为主、防治结合”、“在保护中开发、在开发中保护”、“谁开发谁保护，谁破坏谁治理”为原则，对山西大平煤矿地质环境影响进行了分析，提出了恢复治理措施。

1 大平煤矿地质环境条件现状

山西大平煤矿位于沁水煤田襄垣矿区，批准开采3～15号煤层，生产规模为120.00×104t/a。矿区位于太行山复式背斜之西翼，沁水复式向斜东缘。含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。矿区内自西南—东北方向分布有浊漳河西源支流。

矿区内地表大部分被第四系松散沉积物所覆盖，局部零星出露二叠系上统上石盒子组地层。地貌特征为黄土梁、黄土峁、黄土沟谷，地形复杂。井田区未发现滑坡、沟谷泥石流和崩塌的不良地质作用。在已开采后遗留的大范围采空区，存在着地面下沉的潜在威胁。

2 地质环境影响及恢复治理分析

2.1 地裂缝、地面塌陷

大平矿区现状条件下发育的地质灾害类型主要为地裂缝、地面塌陷。应按《建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》留设保护煤柱，采空塌陷区设立警示牌；对未达到稳定状态的地裂缝及地面塌陷，宜采取监测、示警及临时工程措施；达到稳定状态的地裂缝及地面塌陷，应采取防渗处理、削高填低、回填整平、植被重建等综合治理措施。

依据地裂缝破坏程度，针对不同地层构造和土层厚度，裂缝处理方案及工艺如下：

（1）对轻度破坏，土层较厚、裂缝未贯穿土层的土地，采用黄土填堵方法，首先将裂缝采用人工或机械两种方式开挖，开挖宽度为裂缝两侧0.3～0.5m，开裂深度较浅的地裂缝全部挖开；较深的地裂缝应分段开挖，即每深1.5m 沿裂缝向两侧放坡（1∶0.4）～（1∶1），留0.2～0.4m对称台阶，开挖剥离的表土就近堆放在裂缝两侧，用新土充填裂缝；当充填高度距地表1m左右时，开始做第一次夯实，然后每充填40cm 左右夯实一次，直到与原地表基本平齐时为止，耕作层以下裂缝的回填要求夯实到干容重1.3t/m3以上。

（2）对地裂缝分布密度小、裂缝较大的区域，需对单个裂缝进行表土剥离，宽度为裂缝两侧各0.5m，深度视实际情况为0.5～1.1m不等，剥离的表土层就近堆放在裂缝两侧和平整土地的周边。

（3）对破坏程度严重、裂缝穿透土层的土地，按反滤层的原理去填堵裂缝、孔洞。首先开挖至基岩顶面后用粗砾石填堵孔隙，其次用次粗砾，最后用砾、细砂，表层采用剥离土封堵。

（4）对于不完全采动区可采用人工阶段性恢复治理，通过局部剥离表土，杂土填堵裂缝，平整土地，表土覆盖；对于完全采动区在可采煤层全部开采结束且地表移动时间超过稳定时间后，地表变形进入稳定期，可以采用最终恢复治理方案。

2.2 含水层破坏

煤炭开采对地下水资源的影响主要表现为煤层开采后由于顶板的冒落，使采空区上覆含水层遭到损毁，原来储存于含水层中的水在短时间内疏干而造成地下水资源损失。全井田区域3号煤层开采为大部分带压开采，开采将对其上覆岩层含水层的水资源产生一定影响。

根据含水层结构及地下水赋存条件，结合采矿工程，采取先探后采，为陷落柱和断层留设防水煤柱等必要的止水措施，防止地下水串层污染，防止含水层破坏。另外，增强植被，抬升地下水位。根据地面塌陷治理恢复工作安排，大力开展植树种草，扩大矿井内植被覆盖面积，达到涵养水源的目的，促进开采煤层以上含水层水位的回升。矿山开采结束后，及时停止抽排地下水，使地下水位逐渐得到恢复，基本达到区域地下水位平衡。

开采沉陷对地表水不会产生直接的影响，但是地表下沉和地表裂缝的产生会使地表潜水位下降，改变地表水的径流方向，使农作物受水份的影响而减产，生长受到影响。

2.3 地形地貌景观影响与破坏

矿区内没有国家、省级以及地方划定或拟申报的地质遗迹、地质公园、自然保护区，也没有古建筑、文物、风景旅游区等保护性人文景观，评估区内208 国道从井田北部通过，太（原）焦（作）铁路紧贴矿界东北侧经过。现有4处工业场地，其中包括生活、生产区工业场地、矸石场、进风立井工业场地、回风井工业场地，现状采矿活动主要对原生地形地貌景观构成影响，其主要表现为工业场地工程建设、矸石排放等对原生地形地貌景观的改变，其次为煤层采空后产生的地面塌陷、地裂缝等地面变形现象。生产过程中应建立监测、预警体系。闭坑后，拆除场区内不再使用的建筑物及设备。矸石场服务期满后，清理、整治并覆土、恢复土地功能、恢复地形地貌景观，与周边自然景观相协调。

2.4 土壤损害

大平矿的开采活动使地表产生沉陷变形和裂缝，使土壤本身的可利用性及其附着物遭到不同程度的损害。如耕地变得起伏不平或开裂，造成水、土、肥流失，促使土地沙化，耕作难度加大，同时导致土壤结构板结，土壤重量平均直径（MWD）减少、分形维数（FD）增大，土壤总孔隙度减小，土壤密度增大，使得土壤通透性降低，含水量减小，土壤肥力下降。矿区需经过不断的生态建设、水土保持和土地复垦生态恢复工作，有效控制与恢复损毁土地，减少土壤侵蚀和生产力下降等现象发生。

2.5 对植被的影响

山地和丘陵区地下煤层的开采沉陷主要使地表产生裂缝，损毁植物根系，地表植被出现枯萎或枯死的现象；其次，地表开采裂缝可能加速雨水和地表径流的渗漏，使地表水位下降，从而影响植被对水分和养分的吸收，影响植被的生长，特别是在裸土区，土层较薄，水分补给和保水条件都较差；山区和丘陵区地表开采沉陷将引起原有的地表坡度的改变，部分地区的坡度可能变大，不同程度地影响了植物的生长。开采沉陷导致水土流失加剧，土壤的贫瘠化对植被和农作物的生长存在潜在性和长远性的影响。

3 结论与展望

通过对矿山地质环境进行综合治理，使裂缝、塌陷得到填充，土地得到平整，土壤得到改善，使破损山体得于恢复，地面林草植被增加，水土得于保持。进行土地复垦，恢复地形地貌景观，可防止水土流失，再现耕地可耕作，荒坡荒沟可长草。地表变形区经治理，改善区内生态环境质量，减轻对地质地貌景观的破坏，使得区内部分土地使用功能得到良好利用。防治地质灾害发生，最大限度地减少采矿对土地资源的破坏，保障矿区人民生命财产安全，符合当前政府提倡可持续发展政策，能够促进经济和社会的可持续发展，有利于和谐矿区、和谐社会的建设。

矿区地质环境恢复治理是矿山可持续发展的重要保障。如何把保护环境的措施全面落到实处，来平衡资源与环境的关系，保证矿区的可持续发展，是当前的一个重要工作。地质环境恢复治理应像一个天平，一边是煤炭资源开采，一边是生态环境保护。随着大数据、云计算、信息获取技术和工程施工设备与技术的不断进步，地质环境恢复治理还有很大的发展空间。保证资源开采与生态环境的协调，是实行“三合一”的初衷与目的，也符合全国“绿色矿山”建设规划。