礦山環境恢復與治理方案研究

王欣榮，馬國芳

（平頂山天安煤業股份有限公司一礦環保中心，河南 平頂山467001）

1 引言

近年來，由于自然作用和人為因素導致了礦山生態環境惡化，造成了人類生命財產損失，人類賴以生存的資源、環境受到了嚴重破壞。20世紀80年代以來，隨著國民經濟持續穩定的高速增長對礦產品的需求量也日益增大，市場經濟條件下礦山片面追求經濟效益，開采技術及設備落后等［1，2］，導致了礦山開采環境不斷惡化，礦山環境問題不容忽視，因此急需對礦山環境進行保護恢復和治理。

礦山地質環境保護與治理是礦山資源開發過程中的重要組成部分，是消除礦山資源開發對周邊環境影響的必要手段，是遏制、減少、避免礦山資源勘查開采活動破壞礦山地質環境，保護人民生命和財產安全，促進地區礦產資源合理開發利用和經濟社會資源環境協調發展的重要途徑［3，4］。本文針對平頂山天安煤業股份有限公司一礦礦山環境保護與恢復治理進行研究，詳細介紹了該礦目前礦山開采及地質現狀，存在的主要環境問題，并提出了有針對性的治理措施。

2 礦山開采及地質概況

2.1 礦山開采

平頂山天安煤業股份有限公司一礦于1957年12月動工興建，1959年12月礦井簡易投產，1971年達到設計產量。1981年由煤炭部129地質隊對一、四、六礦深部進行補充勘探，1987年提交了《一、四、六礦深部擴勘報告》。經原煤炭部［88］煤生字第80號批準，平煤股份一礦井田深部邊界擴大到五（丁）組煤層－600m，四（戊）組煤層－650m，二（己）組、一（庚）組煤層－800m等高線。井田地質儲量為41426.9萬t，服務年限79年。經1974年和1987年兩次擴建，礦井設計生產能力提高到400萬t/年，1993年達產。

表1 平頂山天安煤業股份有限公司一礦可采煤層特征一覽

2.2 地質概況

該井田含煤地層為石炭系太原組，二疊系山西組和上、下石盒子組。自上而下劃分為甲、乙、丙、丁、戊、己、庚等7個煤組。含煤地層總厚780m，含煤7組43層（有編號的煤層23層），其中甲、乙煤組無可采煤層。煤層總厚約26m。含煤系數為3.3%，可采煤層5組10層，總厚約15m，可采含煤系數為1.92%。煤層間距基本穩定。

現階段煤礦開采煤層為丁6煤層，戊煤組。

丁6煤層為該井田主要可采煤層之一，位于下石河子組丁煤段中部，上距丁5煤層10m左右，沉積穩定，發育良好。該煤層一水平已全部采完，二、三水平煤厚1.09～3.64m，平均煤厚2.01m，屬全區可采穩定煤層。該煤層結構簡單，含夾矸0～2層，厚0～0.45m。

戊煤組位于下石河子組戊煤段中上部。該井田戊組煤層最為發育，厚度大，為主要可采煤層，但結構復雜，分叉合并現象普遍。

該礦可采煤層特征如表1所示。

3 主要環境問題

礦山開采主要對礦區植被資源及地貌景觀影響嚴重。在開采過程中形成的壓占土地資源、破壞地表植被主要包括工業廣場壓占土地資源、煤矸石堆放及礦區道路占地等方面。

3.1 礦山開采對植被及地貌景觀的影響

該礦采煤塌陷面積達23km2，礦區附近廣大地區大面積耕地被破壞，無法耕種，有的成為積水洼地。采礦活動，不僅破壞了土地資源，使耕地減少，還造成農作物大幅度減產，品質下降（圖1）。

圖1 采空塌陷引起的耕地變形

3.2 矸石堆放對礦區環境的影響

該礦建有3處矸石山，矸石存放量220萬t，年排放量15萬t，當矸石堆積量過大時，由于其結構松散，遇大暴雨等激發條件，有可能失穩發生崩塌災害，主要危害對象為矸石山前緣的土地、人員及建筑，另外，工業廣場附近矸石山，因南側開挖坡腳用于制磚，使矸石山南側坡度變陡，存在崩塌隱患。因此，其危險嚴重。

3.3 工業廣場對礦區環境的影響

該礦工業廣場主要布置有綜合辦公樓、浴室、食堂等行政福利建筑。工業場地建設對地貌景觀影響程度小，但占壓破壞土地資源為耕地，因此，工業廣場及其他附屬場地對礦山地質環境影響較為嚴重。

4 礦山地質環境保護與恢復治理技術措施

4.1 總體部署

由于該礦地質災害以地面塌陷和地裂縫為主，因此，采用的治理措施是：“一疏、二平、三改造”。“一疏”就是挖溝開渠，建設主、支渠配套工程，旱能澆，澇能排的水利系統，疏排塌陷區內積水；“二平”即為對已疏開積水區的土地采用平整和梯田平整治理，復墾還耕；“三改造”即對無法排除塌陷區積水的區域，采取就地取土、建魚塘、墊高土地造菜田的方法進行改造。規劃出常年積水區開挖魚塘，將棄土墊洼地進行造菜田，拉矸石圍魚塘鋪路和修墊簡易公路，建成養殖、種植生態工程系統。同時按照“宜農則農、宜林則林、宜魚則魚、宜建則建”的原則，建立水域養殖型、果林種植型、基地建筑型、疏排水復耕型、景上娛樂型等土地利用類型的復耕模式。

4.2 土地復墾與地裂縫治理工程

該治理區內北部屬傾斜平原區，南部起地勢漸高至低丘陵地段。開采結束后北部將形成陷坑，治理區微地貌將被改變，南部主要地質環境問題以地裂縫為主。治理工作將在塌陷基本穩定后進行。結合塌陷區南高北低的地貌特點及塌陷深度、范圍，兼顧土地現狀，按經濟技術合理原則，采用“挖高填低法”實施工程治理。對于南部地裂縫，則以人工實施充填為主。該項工作預計平整與復耕土地1850畝、填埋裂縫850畝、道路與溝渠工程400m。

4.3 固體廢棄物綜合利用工程

該礦的固體廢棄物主要有煤矸石、鍋爐灰渣與生活垃圾等。正常生產期煤矸石年排放量約15萬t，鍋爐灰渣年排放量830t，生活垃圾年排放量596t，對固體廢棄物綜合利用工程如下。

4.3.1 煤矸石

該礦現有矸石處置場3處，位于現有工業場地南部、北一風井、北二風井，目前矸石山累計堆存量約220萬t。除用于矸石磚材料外，多余煤矸石規劃用于鋪路路基的下料，開采后期，多余煤矸石則規劃用于塌陷土地的治理，在充填塌陷區造地時只能作為耕作土的底土層，其上應鋪設0.5～0.7m厚的心土層和表土層，以利于耕種。具體工作流程見前述土地復墾工程。

煤矸石的臨時堆放要有序，合理使用土地資源，杜絕亂堆濫放，矸石山應及時進行治理綠化，矸石堆放坡角不宜大于30°，堆放高度小于10m。及時將固體廢物外運，避免堆高后產生滑塌。臨時矸石堆放場應經常灑水，以抵制粉塵的產生。

4.3.2 鍋爐灰渣與生活垃圾

礦井正常生產期，鍋爐灰渣產生量為830t/年，擬在修路或生產矸石磚方面加以利用。生活垃圾主要由工業場地的辦公樓、食堂、單身宿舍等部門排放，排放量為596t/年，生活垃圾擬運至專用垃圾處置場處置。

5 結語

平頂山天安煤業股份有限公司一礦地質環境保護與恢復工程實施后，有效增加了耕地面積，緩解了當地土地少的緊張局面，改善了礦區居民的生存條件、生活空間和生活環境，提高了生活質量；同時也有效改善了該區域的經濟發展，經濟投資的外部環境，促進了礦區和諧，保護和改善了礦區生態環境，實現了社會、經濟、環境的有機統一。

［1］馬愛民，謝亞瓊.礦山地質環境保護與恢復治理方案編制中幾個技術問題的探討［J］.中國環境管理干部學院學報，2009，19（2）：10～13.

［2］張 興，王凌云.礦山地質環境保護與治理研究［J］.中國礦業，2011（8）：52～55.

［3］黃 成，江中樂，韓政興.江西某煤礦礦山地質環境保護與恢復治理研究及對策［J］.科技信息，2011（5）：21～23.

［4］袁希平.淺談礦山環境恢復治理［J］.湖北社會科學，2008（2）：178～180.