矿山地质环境保护与治理恢复

2021-12-28钟文龙

科学与信息化 2021年31期

关键词：整平煤矸石覆土

钟文龙

江西省煤田地质局二二四地质队江西新余 336600

引言

新时期背景下，随着矿山地质环境保护意识不断增加，在进行矿山地质环境保护治理工作开展的阶段需要积极利用先进的科学技术策略恢复环境生态能力。所以对矿山地质环境保护的要点以及治理恢复方案进行研究，探寻出科学有效的方法是本文的研究重点。

1 目前我国因开采而常发生的地质灾害类型

1.1 山体滑坡

一般来看，山体滑坡大多是因山体受到破坏而出现，随着重力的因素进而滑落。此类自然灾害经常出现，主要的影响因素是外部环境以及土地的开发。例如如果山体受到较为严重的强降雨侵袭，那么即会出现山体滑坡的情况，加之该区域未能落实好绿化方面对植被的保护，自然灾害的危害性会更大。与此同时，矿区地质开采也会对山体造成不良的影响，长此以往则会引发更为严重的山体破坏，这样一来势必会影响到区域的交通以及人们的正常生活。

1.2 泥石流

一般来看，泥石流多发于山沟地区，暴雨天气下这些区域的泥沙和石块即会受到强烈的冲刷，进而形成泥石流等自然灾害。之所以会出现这样的情况，主要有以下几个方面的原因：其一，人们未能对区域环境进行高效的治理，进而影响到了环境的稳定性，尤其是绿化植被方面；其二，过度开发土地资源，未能高效地利用土地。这些问题务必要精细地做出处理，否则必定会对矿山整体的开发造成严重的不良影响。

1.3 地面塌陷

如果出现地面塌陷，那么很大可能会出现地面下沉的情况。一般来看，地面塌陷同样与外界环境以及人为破坏有着很大的关系。具体来说，出现这样的灾害，多与人们未能节制利用地下水和过度开采有关，进而破坏了该地区的地质环境。地质环境受到破坏，地面塌陷出现的可能性大大增加，因此应加强地质环境的管理和维护。

2 矿山地质环境保护与治理的目标和任务

2.1 矿山环境治理目标

在进行矿山环境恢复治理的过程中，需要按照矿山的地质条件将针对性的治理方案构建出来。同时要将采矿引起的环境问题作为主要的治理对象，综合性的选择有效的方式进行处理。对于综合治理方式来说，其最终的治理目标为[1]：对采取引起的环境问题，治理效果要满足100%的治理需求，且在矿山开采时要按照生态保护原则做好相关防护工作，严格按照“谁开采、谁治理”的原则作业；矿山开采完毕后，针对顽固的环境问题，需要综合采取科学技术恢复其生态功能，减少环境破坏问题扩大。总的来说具体目标要点有以下内容。

2.1.1 废弃物综合利用目标：该矿产生的固体废料主要有煤矸石，其可用于建材的制造，通过煤矸石制砖技术的应用，即能起到变废为宝的环保效果。

2.1.2 土地资源治理恢复目标：加强矿区占用和破坏土地的恢复治理，确立更为严格高效的治理目标。

2.1.3 地质灾害隐患防治目标：所实行的开采应重视相应的治理，对于存在的安全隐患应重点防控，以为治理工作的稳定与高效提供切实的保障。

2.1.4 矿山环境保护目标：对于矿区内没有受到破坏的区域，应通过一切可用的措施进行维护，以确保其生态的稳定。

2.2 矿山环境治理任务

2.2.1 预测地面塌陷区的治理：加强塌陷坑的回填和覆土工作，以为自然植被的高效恢复提供切实的保障；

2.2.2 工业场地治理：加强临时建筑物的拆迁以及垃圾废料的清理，同时还应关注自然植被的恢复工作，那些废弃的井口也应进行科学封闭。

2.2.3 监测任务：根据矿山开采的具体特点，对老采空区和地面塌陷等部分的地质灾害监测，另外也应关注地下水的水质和水位的监测工作。

3 矿山地质环境治理工程

3.1 地面塌陷的治理工程

对于地面塌陷的治理手段有很多种，常见的有填充处理、碾压处理、覆土处理以及绿化处理。在塌陷区治理的过程中，需要对周边区域的地形、地貌等相关条件进行考虑，要满足治理以后与原始自然条件一致的需求，塌陷治理时需要与空旷区域形成一个自然的角度，不能出现凹凸不平的情况，当前常用的塌陷治理方式有以下几种：

3.1.1 充填复垦法。通常情况下，矿山开采很大程度上会形成较多的废石弃渣，这些材料可用于地表采空区域的充填处理。而后通过碾压整平以及覆土等的土地恢复，即能起到生态保护的效果。此类方法既能高质量地处理塌陷区的复垦和生态恢复，同时也能科学地处理矿山的废弃物堆积。正是由于这样的应用效果，此类方法在当前国内的相关治理中得到了广泛的应用。

3.1.2 压力注浆法。出现地面沉降或是地面塌陷的情况，一般可通过水泥砂浆灌入塌陷体的方式进行治理。同时，也可通过先回填后灌浆的方式进行，以起到改善岩体应力状态的效果，从而有效地遏制沉降和塌陷的持续恶化。

3.1.3 地下采空区充填法。一般来看，地面塌陷等的灾害预防应加强开采技术和采矿工艺的科学利用。就充填采矿法来说，其主要包括两种，一种是边开采边充填，一种是先开采后充填。生产开采的过程中，极易引发地面塌陷，塌陷坑的最大深度一般为2.5m，而这方面的治理应重点关注[2]。根据矿区地面塌陷的现实情况以及所用的充填材料确定充填复垦的具体方案，以为后续工作的稳定实施提供切实的保障。对于地面塌陷的预防，应高度重视煤炭开采的相关流程，这样即能起到较为精细的维护和防控。因相应的采煤多为房柱式，因此涉及的煤柱的设置应重点关注大巷和采空区等区域的地面裂缝的预防，且应加强高大采空区的回填处理。对于地面塌陷的治理来说，其主要通过充填复垦和牧草种植的方式进行，前期通过爆破震动和塌陷坑充填的方式进行，后期主要以恢复生态环境为主。

3.2 工程治理措施

在矿山地质环境保护治理恢复工作开展的阶段中，工程治理的方式有很多种例如爆破震动工程以及坍塌坑线填充工程、塌陷区碾压整平工程，不同的处理方法涉及的技术类型是不同的，以下对常见的基础类型进行分析。

3.2.1 爆破震动工程。当前我国对采空区塌陷主要采用爆破震动的方式进行处理，相应的处理主要涉及抽柱放顶爆破和地表塌陷爆破两种。前者对岩性单一均质的采空区域比较适宜，且应保证井下爆破操作较易进行和具备良好的爆破条件。后者对上覆较大厚度岩层的采空区域较为适用，即便井下爆破难度较大且条件复杂，也能较为稳定地进行。鉴于地表分布的第四系地层厚度较大且有着砂石和砾石等岩性组合，相对来说岩石的岩性条件比较复杂。因此，采用地表塌陷爆破进行更为适宜。

3.2.2 塌陷坑充填覆土工程。在塌陷坑充填覆工程开展时，需要是合理利用矿区开采中的废弃物直接的填充到塌陷的区域当中。一般情况下，塌陷填充方式可以分为两组类型，即是：预填煤矸覆土、新填土覆盖。针对预埋方式来说主要是在生产实践当中，把预测塌陷区域的地表熟土提前的进行挖掘而后将其在预测塌陷的区域堆放，以便在后续问题出现时能够直接出来。对于新填煤矸石覆土来说，主要是在实践阶段出针对出现的煤矸石，将其直接填充到指定区域，而后对其进行整平、填充压实。对于那些趋于塌陷的部分，应通过预填煤矸石的方法进行。首先将地表熟土取出，而后在爆破震动处理后对塌陷坑进行煤矸石的充填，最后将取出的熟土上覆到煤矸石上当，这样即能稳步地进行覆土造田的工作[3]。需要注意的是，地表的熟土通常应控制在0.3m~0.5m，这样才能有效地保障植被的正常发育；对于那些尚未形成塌陷的预测塌陷区域，应通过新填煤矸石覆土的方法进行，出现塌陷的区域则应通过充填复垦实施。对于塌陷坑的充填施工，应保证回填高度与地表标高保持一致。煤矸石的回填则应分层进行，每充填0.5m应进行一次碾压整平，煤矸石的压实度应控制在 80%以上。需要注意的是，煤矸石的最大粒径应控制在300mm以下，大于300mm 的则应进行粉碎处理，以最大限度地保障后续操作的稳定。另外，涉及的松散密度，通常不得小于1100kg/m3，有机质的含量则应控制在5%以下，如此即能有效地保障植被的正常发育。

3.2.3 塌陷区碾压整平工程。鉴于塌陷坑均为分层充填，因此处理以后就应进行碾压，相应的操作可通过履带式拖拉机和蛙式打夯机以及羊角碾配合进行[4]。具体操作的过程中，应先由履带式拖拉机进行初步碾压。而后通过蛙式打夯机对地面夯实，最后采用羊角碾实施碾压，以保障地面处于既定的平整状态。碾压的过程以及各项参数都应精细严格地控制，压实度方面也应控制在最佳的状态，这样才能切实地保障治理效果的稳定与高效。

3.3 生物治理措施。采取人工方式对原有的植物群落进行恢复或是重新构建出一个全新的植物群落是生物工程的主要内容。

3.3.1 具备超强的适应能力，选择的树种不仅需要具备抵抗矿区干旱以及寒冷气候，而且还能适应多温气候。

3.3.2 植物一定要具备寿命长、成长速度快特点，能够满足矿区治理的长期防护需求。

3.3.3 植物根系一定要密实，能够实现保水固土的目标。

3.3.4 植物枝叶一定要繁茂，因为枝繁叶密能够有效地抵御风沙、水流的冲击，达到水土流失控制的需求。

3.3.5 具备一定的固氮能，从而将矿区的土壤性能改善，提升土地的肥沃度。

3.3.6 成活率要高，种植方便，如此可以控制投入成本。

3.3.7 树种类型要为常见植物，保有量一定要大。

最后根据上述原则，以及对于实际自然状况，树种的选用主要包括油松、沙棘和柠条等。在矿区塌陷区域内，充填覆土、碾压整平后，进行植树造林，打造出一片经济林，以种植油松为主，油松林的行间种植沙棘等，形成乔木、灌木之间五行一带的带状混交种植[5]。其中，油松的行距为3m，株距为2m；沙棘的行距为0.4m，株距1m矿区部分区域已经开始进行种植工作，且效果明显。按照上述的要求，在结合实际自然条件基础下，在树种选择时可以选择柠条、油松、沙棘等植物。在进行矿区塌陷处理时，在覆盖土得到完全填充且碾压成形之后，即可在地表上进行植物种植。需要注意的是在进行植物种植时一定要控制好植物之间的间隔路路，就拿油松植物来说，其行距一般设计为3m，植株距离设计为2m。但是具体的距离设定，还需要按照实际的情况进行定夺。