淺析平朔集團有限公司東露天礦地質環境

賈術峰 劉太忠 顏玉坤

摘 要：礦井的開發是社會經濟環境的有利影響，主要表現在促使本區經濟結構的轉變，對區域經濟的社會環境的發展水平將起到促進作用。其不利影響就是進一步加劇生產區域的環境污染，如水資源、空氣污染，甚至造成滑坡、泥石等自然災害。

關鍵詞：露天礦；環境污染；滑坡、泥石流；排土場；環境保護

引言

平朔集團有限公司東露天礦是一資源/儲量為166400萬噸的大型煤田。煤礦設計能力為2000萬噸，目前生產能力約為1600萬噸。其主要可采煤層為4、9、11三個煤層，根據東露天礦勘探地質報告，該煤礦煤層埋藏較淺，煤層最大埋深約為200米，區內構造簡單，共發現斷層5條，其中2條大于30米，三條斷層落差均在0～5米，而F1斷層為井田邊界斷層，落差為0～45米，陷落柱2個，褶曲均為寬緩的向、背斜，其地層傾角為5～7°。

煤層總可采厚度約39米，適合露天開采，近似境界剝離量8978 Mm3，平均剝采比5.39t/m3。礦井開發為社會提供了大量煤炭資源，給國家帶來了巨大的經濟效益和社會效益。同時也將產生地面沉降和塌陷、環境污染等環境地質問題。因此開展礦山環境地質評價，對合理開發煤炭資源，減少煤炭開采對環境地質造成的影響，保護生態環境，預防地質災害的發生，促進國民經濟可持續發展具有重要的意義。

2 煤礦的環境污染

2.1 水污染

根據礦井的勘探報告，大氣降水是本區地下水和地表水的主要補給來源。

地表水主要有西部的馬關河，東部的馬營河。馬關河為常年性清水河流，其清水流量全部由上、下石盒子組含水層中的地下水補給，清水流量比較穩定，上游流量為8-20L/s，下游流量為40-60L/s。馬營河屬季節性河流，平時基本無水，雨季時洪水流量較大，該河床附近一帶為太原組砂巖出露區，是區外地表水補給地下水的重要地段。

地下水的含水層由下而上主要有奧陶系石灰巖含水層、太原組砂巖含水層、山西組砂巖含水層、基巖風化殼含水層和第四系全新統沖洪積含水層。

奧陶系石灰巖含水層的石灰巖中巖溶發育極不均勻，巖溶裂隙面光滑平整，沿裂隙面有時形成串珠狀、蜂窩狀溶洞，但連通性差，富水性一般較弱。

太原組、山西組砂巖含水層為分布在各煤層間的砂巖孔隙裂隙水，根據勘探階段的抽水試驗，其富水性一般較弱，屬承壓水。山西組水化學類型屬HCO3-K+Na·Ca型，礦化度為0.41g/L，PH值為7.67，總硬度為159.28mg/L；另外，水中SO42-和Cl-含量較高。太原組水化學類型屬HCO3-Ca·K+Na·Mg型，礦化度為0.38-0.708g/L，PH值為6.89-7.38，總硬度為312.81-437.43mg/L。太原組、山西組砂巖含水層具體特征見表1。

表1 太原組、山西組砂巖含水層特征表

基巖風化殼含水層中砂巖風化裂隙較為發育，但分布不均勻，含水性一般較弱，區內不少泉水均出自本層，最大泉流量可達5.6L/S，據鉆孔抽水資料，單位涌水量q=0.0005L/s.m，滲透系數k=0.00228m/d，水位標高1341.95m，總體富水性較弱。屬無壓～微承壓含水層。水化學類型為HCO3-Ca·Mg型，偶而可見HCO3-K+Na·Ca·Mg型，礦化度一般為0.20-0.40g/L，PH值為7.53-8.36，總硬度為130-200mg/L。

礦坑水水化學類型為HCO3-K+Na·Ca·Mg型，礦化度為0.267g/L，PH值為8.36，總硬度為133.51mg/L。水中含有F、As揮發酚及氧化物等有害物質，按地面水質衛生要求，水中氟化物超標。

第四系全新統沖洪積含水層巖性為砂礫石間夾少量粘土，孔隙發育，連通性好，透水性強，含水較豐富，為近地表的一個良好含水層。

地下水的補給全部依賴于大氣降水，但由于受上覆紅土層的阻隔作用，使基巖含水層的補給入滲量極為有限，所以其大部分補給量來源于區外補給區的直接滲漏。

地下水的排泄主要以泉的形式零星點狀排泄和馬關河地表水集中排泄。上、下石盒子組含水層除以泉的形式分散排泄外，還沿馬關河河床線狀泄流集中排泄，山西組及其下部太原組和奧灰巖含水層主要以地下逕流的形式沿地層傾向從北而南排向區外。

經對區內溝底煤礦和區外木瓜界煤礦礦坑水長期觀測分析，溝底礦礦坑水直接排于煤礦西側沖溝，在沖溝的中部全部滲入地下，僅在下雨的時候隨地表水流進馬關河中。木瓜界礦礦坑水直接排入馬關河中。礦坑水水質化驗分析，水中含有F、As揮發酚和氟化物等有害物質，按地面水水質衛生要求，水中氰化物超標。煤礦礦坑水直接排于地表入滲，使地下水水質惡化，直接排入河里，使河水受到污染，經對馬關河上、下游采取水樣分析，水中所含有害物質明顯偏高。

2.2 滑坡、泥石流

根據勘探報告，東露天礦按構成露天邊坡巖層的巖性、物理力學性質和結構面的發育程度劃分，東露天礦田的露天邊坡屬于第一類～第二類一型，屬較穩定邊坡。利用Bishop法對本區東露天采場邊坡計算分析結果，邊坡角為35°，穩定系數1.31～1.51。內排土場采用同樣計算方法，內排土場邊坡角20°的穩定系數為1.40。

東露天礦在剝離上覆蓋層時采用逐層剝離的方法，松散層采用挖掘機直接剝離，基巖采用放炮將巖石炸松軟后再挖掘，每15m高為一工作平臺，而邊坡角幾乎垂直，內排土場是由卡車倒土形成的自然邊坡角，這都大于安全邊坡角，一旦雨季到來，如果有連續幾天且雨量較集中的天氣，就會造成邊坡塌方，甚至形成泥石流，危害煤礦生產，危及人的生命安全。

2.3 煤質污染

勘探報告僅對煤層中的硫含量進行了化驗測試，而對其它有害元素沒有提及，我們就僅對硫進行評述。

4號煤層原煤全硫含量在0.13～1.01%，平均含量0.48%，含量小于0.5%即特低硫煤占全樣的68%，其含量在0.5～1.00%之間的占全區的31%，分布在首采區的中西部，可單獨成片，屬于煤質變化程度小的煤層。9號煤層原煤全硫在0.69-3.56%，平均2.32%，以2.0～3.0%的中高硫煤分布為主，1.5～2.0%的中硫煤次之，低硫煤面積最小，硫分的變化標準差為0.660。11號煤原煤全硫變化在0.79～5.75%，屬低硫至高硫煤之間，平均3.02%，硫分的變化標準差為0.856。中高硫煤點數占61.1%，高硫煤占29.2%。

原煤綜合樣4號煤以有機硫含量為主，其次為硫化鐵硫；9號煤、11號煤層則以硫化鐵硫為主，有機硫含量次之，硫酸鹽硫含量甚微。從4號煤層至11號煤層，有機硫與硫化鐵硫呈明顯的增高特征。1.6比重洗選后硫化鐵硫降幅最大，表明黃鐵礦硫以結晶粒狀及結核狀產出易脫除；有機硫則不易脫除，降幅較小，甚至浮煤有機硫含量大于原煤含量。

煤層的煤質的灰分和硫、磷的含量一般較高，尤其是9煤層，多為高磷、硫煤，硫含量超過3%，為了能快速開采煤層，附近的幾個露天礦都在提前剝離上覆土層，使煤層盡早地暴露在空氣中，另有開采出來的煤不能及時地運輸出去，或送至選煤廠而不能及時洗選的，暴露在空氣中的煤層很快被風化、氧化而產生自燃，這不僅浪費國家資源，還對大氣環境造成嚴重的污染。

2.4 砂塵

由于處于植被較少的地段，剝離蓋層時使用大量運輸車輛，和對巖層的爆破，使得蓋層的土層和巖石層變得松軟，排土場的土質較為松軟，極易形成揚塵。據當地氣象記錄，40天左右的大風，颶風天有2天左右，風沙日在29天以上，多集中于冬春季節，風向多為西北，最大風速可達21.7m/s。

同時運輸車在大風中塵土飛揚，加上大量運輸車隊的尾氣排放，使得整個礦區籠罩在煙塵之中，距筆者觀察，一天之內，礦區飄落的塵土和煤灰厚度就可達到1～2cm。

3 防治措施

本區屬黃土低山丘陵區，生態環境脆弱，水土流失較嚴重。在該區進行大規范的露天開采，更加劇了水土流失，尤其是各種突發性地質災害現象隨時可能發生，這不僅會造成自然環境的破壞，使生態系統失去平衡，更嚴重的還會危及礦山生產及人身安全，因此，必須采取積極穩妥的防治措施。

（1）嚴格按國家有關政策法規和技術規程、規范等采取相應的防治措施。

（2）對小煤礦采空區采取調查與物探相結合等方法，查明其分布范圍，并采用爆破等方法強制采空區頂板冒落，同時加強小煤礦采空區內積水和瓦斯的抽排工作，確保建設和生產的安全進行。

（3）嚴禁有害有毒物質的隨意排放，對“三廢”進行綜合治理，如增設廢水處理系統，建立污水處理站，對礦坑廢水、采空區積水以及流經礦坑、排土場的水進行污水處理，經檢驗合格后再進行排放，發展以煤矸石為主的建材業等。

（4）合理布置排土場位置，采取加固基底，對排土場的邊坡加固，修筑擋土墻，修筑排水渠等措施，以控制由排土場而引發的滑坡、泥石流等不良地質災害的發生。

（5）建立地質災害監測系統，對地質災害易發區定時專人巡回監測，發現問題及時采取措施。

（6）對開采場及運輸道路進行灑水，運輸車輛采取覆蓋運輸，以防揚塵的發生。嚴格控制礦山生態環境變化，防止水土流失，搞好礦山復墾和環保工作。

（7）建立健全地下水觀測系統，進一步加強環境地質、水文工程地質勘察與研究。

4 結束語

要消除這些污染，是一個長久而又艱難的課題，它是一個綜合治理的過程。對于煤質污染我建議有關領導不能一味追求經濟效益，應根據煤礦的實際開采能力、運輸能力、選煤廠的洗選能力、煤倉的儲備有能力，合理布置回采工作面，合理配制采煤量和運輸機械，同時在運輸過程中，采用對道路、渣土灑水和車輛渣土的覆蓋運輸，避免揚塵污染，盡量縮短采出的煤在空氣中暴露時間，避免煤炭在空氣中產生自燃，才能為自己和周圍的人留下一片潔凈的天空和干凈的空氣。

參考文獻

[1]桂和榮，陳陸望.礦區地下水水文地球化學演化與識別[M].地質出版社，2007.

[2]戎秋濤，翁煥新.環境地球化學[M].地質出版社，1990.

[3]張國良.礦區環境與土地復墾[M].中國礦業大學出版社，1997.

作者簡介：賈術峰（1987，7-），男，安徽宿州人，2010年畢業于安徽理工大學地質工程專業，地質助理工程師。

劉太忠（1967，10-），男，安徽宿州人，1994年畢業于長興煤田職工地質學校地質專業，地質工程師。

顏玉坤（1963，10-），男，安徽宿州人，1988年畢業于淮南礦業學院，地質高級工程師。