井采煤礦地質環境保護與恢復治理技術初探
——以趙家寨煤礦為例

南懷方 趙碩碩

（河南省地質礦產勘查開發局測繪地理信息院鄭州450006）

井采煤礦地質環境保護與恢復治理技術初探
——以趙家寨煤礦為例

南懷方 趙碩碩

（河南省地質礦產勘查開發局測繪地理信息院鄭州450006）

礦產資源的不合理開發利用，產生了各種礦山地質環境問題。文章以新鄭市井采煤礦為例，從開采引發的地質災害、對含水層的影響與破壞、對地形地貌景觀的影響與破壞以及對土地資源的影響與破壞進行了現狀、預測分析，并提出了相應的預防、治理措施與建議。在礦山開發過程中保護礦山地質環境，以減少或防止礦山開采活動造成的地質環境影響與破壞，促進礦產資源的合理開發利用和經濟社會、資源環境的協調發展。

煤礦地質環境環境保護趙家寨

趙家寨井下開采煤礦位于鄭州市南23 km處，礦井自2004年開始建設，2009年正式投產。礦區登記面積48.96 km2，該礦主采二1煤層，礦山剩余服務年限30余年。礦井采用立井式開拓，罐籠提升，中央并列通風，采用走向長壁后退式采煤法開采。礦井設計生產能力為300萬t/a。

1 采礦活動對礦山地質環境的影響

1.1 地質災害危險性分析

據野外實地調查，礦田目前有地面沉（塌）陷5處，形成沉（塌）陷區0.57 km2，造成地質災害危險性較大；地裂縫18條，影響面積0.35 hm2，多見于塌陷區邊緣，規模為小型，地質災害危險性小；黃土崩（滑）塌地質災害3處，崩塌體小于200 m3，規模為小型，地質災害危險性小[1]。

礦山開采引發、加劇和遭受的地質災害主要為地面沉（塌）陷和地裂縫地質災害[2]。該礦田全部開采后，全區地面沉（塌）陷面積將達到19.46 km2，全區將出現長期或季節性積水面積18.36 hm2；另外，地表將新增地裂縫災害。因此預測全井田礦山開采引發地面沉（塌）陷和地裂縫危險性為大。全區開采后，預測直接經濟損失將達1.5億元。

縣級重點保護文物下設有保護煤柱，預測其遭受礦山開采引發地面沉（塌）陷和地裂縫危險性小。

1.2 對含水層影響分析

該礦開采對第四系孔隙潛水含水層、上、下石盒子組孔隙、裂隙承壓水含水層組影響較輕，對孔隙承壓水含水層、巖溶裂隙承壓水含水層影響為嚴重[3]。

地面沉（塌）陷區內二1煤、二3煤組頂板砂巖含水層結構被破壞，水位大幅下降；日疏干開采量為2160～2880 m3，二1煤層以下巖溶含水層水位下降91.81～95.01 m，礦坑排水對二1煤層以下巖溶含水層影響嚴重。

煤礦開采對第四系上更新統孔隙潛水含水層影響較輕，對其它地層孔隙、裂隙承壓水含水層組、巖溶裂隙承壓水含水層影響為嚴重[4]。

礦坑水排出地表經處理合格后做為生產生活用水，不予外排，礦山開采對礦區及其周邊地下水質影響程度較輕。該礦在矸石浸出液中有毒有害元素含量均很低，各項指標均低于規定的含量標準，因此矸石堆放對地下水的影響較輕。

預測礦區煤層開采后礦井排水影響范圍約為礦界外1 800 m～127 500 m（滲透系數取最大值27.1443 m/d。礦山開采對地下含水層的影響大于礦區范圍。礦區居民生產生活用水主要取自淺層地下水，因此對區內居民的生產生活用水造成影響較小。

1.3 對地形地貌景觀影響分析

該礦工業場地、交通線路占地0.28 km2。其中工業廣場占地改變了原有地貌形態，造成生態景觀系統在空間上的不協調性，對地貌景觀及周邊環境影響為嚴重，交通線路占地較少，對景觀影響較輕。井田開采形成地面沉（塌）陷呈碟狀，改變了以前平坦地貌形態。地裂縫累計影響面積1.479 hm2。地面沉（塌）陷及地裂縫對原生地形地貌景觀影響明顯，破壞程度為嚴重。

根據前述預測全區開采結束后，該礦將形成地面沉（塌）陷面積29.46 km2。開采后地表最大水平變形值將達到28.33 mm/m。因此全區開采形成的地面沉（塌）陷對原生地形地貌景觀破壞程度為嚴重。同時，該礦每年產生大量的矸石長期堆放對地貌景觀影響為較嚴重。

1.4 對土地資源影響分析

該礦土地資源占用與破壞因素為地面沉（塌）陷、地裂縫地質災害及工業場地占用土地。井田范圍內已形成較大面積采空區和地面沉（塌）陷，工業場地及礦業活動已造成土地破壞與水土流失，占用土地大部分為耕地[5]，該礦工業場地生產及地下采礦活動對評估區土地資源影響為嚴重。

礦山生產期工業廣場、出入場公路等設施將持續占用土地資源，井田煤炭開采將形成大面積采空區和地面沉（塌）陷區，礦業活動將加劇土地破壞與水土流失[6]。該礦開采終了后工業場地及地下采礦活動對評估區土地資源影響為嚴重。大面積的采空地面沉（塌）陷將改變礦區地貌，在地表出現下沉的同時，還將出現地面積水、伴生地裂縫等現象，同樣對土地資源產生嚴重影響。

2 礦山地質環境防治工程

2.1 地質災害防治工程

2.1.1 地面沉（塌）陷及地裂縫地質災害

進行地面變形監測，采取專業監測與簡易監測相結合方式開展[7]。首先設置固定的監測點進行水準測量，監測網點布設達到基本控制塌陷區形態，準確測量塌陷面積和下沉深度為宜。其次要對地裂縫、建筑物開裂采用人工現場調查、量測，提前采取預警、避讓，并及時維修。地面變形監測需長期、連續地監測，以便掌握地面不沉（塌）陷、地裂縫的形成發展規律，提早預防、治理。

在采礦過程中，調查采空區及空巷位置，預防采空區及空巷提前冒落，還應預留安全煤柱，利用礦渣回填采空區等措施，減少地面塌陷和地裂縫的發生。對于裂縫建筑物采取維修甚至搬遷措施，確保人員安全。

沉（塌）陷區使耕地發生較大幅度的變形，從而影響礦區的農業生產，穩定后應進行土地恢復治理工程。在塌陷的邊緣地帶出現的地裂縫及時進行回填處理，治理地裂縫一般采用填埋、灌漿、防滲處理。

2.1.2 崩（滑）塌地質災害

采取全面巡查和重點監測相結合的辦法，主要采用巡視法監測，據監測數據分析變化速度和發展趨勢，判斷發生采坑邊坡崩（滑）塌的可能性，及時制定防治方案。對受地質災害威脅較大區域的高陡邊坡設立監測點，重點監測邊坡重點在崩滑面（帶）等兩側點與點之間的相對位移量。

在可能發生崩（滑）塌區周圍用鐵絲網封閉，設置安全警示牌，防止人畜誤入。必要時應采取加固措施、削坡降低坡高、坡角，或修筑攔墻、疏浚礦區排水系統，消除誘發災害條件。

2.2 含水層破壞恢復治理工程

礦山開采對含水層影響嚴重。在地面塌陷坑、工業廣場修筑排水溝、引流渠、防滲漏處理等措施，防止有毒有害廢水、固廢淋濾液污染地下水；揭穿含水層的井巷工程，應采取止水措施，防止地下水串層污染[8]；采取帷幕注漿隔水、灌漿堵漏、防滲墻等工程措施，最大限度阻止地下水進入礦坑，減少礦坑排水量，保護地下水資源。

礦井水經沉淀處理后，主要作為井下生產用水，對環境影響不大。含水層破壞恢復治理主要依靠自然恢復。采礦過程中，對疏干排出的地下水進行處理，加以利用，用于礦山生產生活用水。礦山閉坑后停止對地下水抽排，在一定時期內可自然恢復。定期對含水層的監測，主要監測礦區地下水位、排水量及水質變化，防止污染含水層。

2.3 地形地貌景觀和土地資源破壞恢復治理工程

該礦區地形地貌景觀和土地資源破壞預防工程，主要體現在地面沉（塌）陷和地裂縫地質災害的預防及煤矸石綜合利用，以減輕對土地資源的破壞，同時減輕對地形地貌景觀的破壞。

地形地貌景觀和土地資源的恢復治理將結合地面塌陷、地裂縫綜合治理，地質災害治理工程的實施可以修補和恢復礦區地形地貌景觀及土地資源。礦山開采期間，挖方工程（魚塘）、道路工程、排水溝工程，在工程外側實施綠化，可以進一步美化地貌景觀。閉礦后，拆除工業場地廢棄的建筑物，清理平整地表，復耕或植樹種草以恢復土地功能。

3 建議

⑴礦山建設應貫徹國務院頒布的《地質災害防治條例》。礦山建設應做好地質災害的“防”與“治”，貫徹預防為主，防治結合的方針，突出“以人為本”，做好可能發生地質災害的防災預案。

⑵該礦山建設開采過程中存在引發、加劇，遭受地質災害的可能。礦山及全體職工一定要對地質災害的危險性和危害性有足夠清醒的認識，災害意識要時時在心，查之入微。

⑶加大科技投入，改進開采方法，優化生產工藝，盡可能的降低礦業開采對礦區環境的破壞，根本上減輕地面塌陷危害，減少地面裂縫數量與規模；加強對煤矸石和礦坑水的綜合利用研究，提高礦產資源綜合利用率。

⑷礦山建設中應加強礦山生態環境保護。礦山開采過程一定要把環境保護工作同步開展起來，努力創造綠色礦山，使生態系統和地質環境得到恢復和改善，做到人類、資源、環境協調發展[9]。

⑸對礦山生產期結束后礦山地質環境恢復與保持開展綜合研究，完善閉坑后礦山生態環境恢復工作。

[1]DZ/0238-2004地質災害分類分級（試行）[S]．北京：中國標準出版社，2004．

[2]任軍旗，鄭群有，方茜娟．礦山地質環境治理[J]．中國地質災防治學報，2008，19(3)：160－162.

[3]DZ/0133-94地下水動態監測規程[S]．北京：中國標準出版社，1994．

[4]武強，陳奇.礦山環境問題誘發的環境效應研究[J]．水文地質工程地質，2008，35(5)：81－85.

[5]GB/T 21010-2007土地利用現狀分類[S].北京：中國標準出版社，2007．

[6]TD/T1011-2000土地開發整理規劃編制規程[S]．北京：中國標準出版社，2000．

[7]李長洪，任濤，蔡美峰，等．礦山地質生態環境問題及其防治對策與方法[J]．中國礦業，2005，14(1)：29-33.

[8]GB12719-91礦區水文地質工程地質勘探規范[S]．北京：中國標準出版社，1991．

[9]DZ/T223-2011礦山地質環境保護與治理恢復方案編制規范[S]．北京：中國標準出版社，2011．

收稿：2014-05-09