朱莊礦地質環境評估與綜合治理方案研究

趙權

(淮北礦業集團朱莊煤礦,安徽淮北 235047)

朱莊礦地質環境評估與綜合治理方案研究

趙權

(淮北礦業集團朱莊煤礦,安徽淮北 235047)

為了保證礦山企業的可持續發展,并最大程度的減小井工開采帶來的一系列環境影響,文章通過具體的實驗依據,以朱莊煤礦為研究基礎,對煤炭開采后的環境影響進行評估并對治理方案研究與分析,對煤炭企業安全、高效、經濟開采及巷道支護等技術的研究具有重要的意義,并為以后類似條件的礦井環境評價與治理提供了參考依據.

環境評價 環境治理 可持續性發展

1 前言

礦山地質環境問題指受采礦活動影響而產生的地質環境破壞的現象，主要包括礦區地面塌陷、地裂縫、崩塌、含水層破壞，地形地貌景觀破壞等.隨著我國礦山事業的不斷發展，隨之而來的礦山地質環境問題及地質災害問題日益嚴峻，如何解決這一問題，是當前迫切需要解決的問題[1]。

2 礦山環境分析與評估

2.1 評估范圍與級別

本次評估范圍為礦區開采與使用范圍及受開采后地質影響范圍、影響程度等，同時考慮礦區內部工程建設、地質災害等造成的影響.朱莊煤礦位于淮北市相山東約9km處的礦山集鎮境內，建成于1951年，地理位置東經116°50'16"～116°52'52"，北緯33°59'03"～33°56'37"，井田南北寬3.8km，東西長5.2km，面積約20km2，東部有烈山、大鼓山、老鴉山、白頂山等，西部有相山、陳將山等，為地下水和地表水的天然分水嶺.礦區內地勢平坦。

2.2 評估級別

2.2.1 評估范圍內重要程度分級

①朱莊礦評估范圍內有居民長期居住，分為6個工人村集中居住；②礦區附近建有鐵路2條、鄉村公路，省級公路五條；③礦區內無重要風景名勝區和自然保護區；④礦區內無重要、較水資源區，經礦區使用和破壞的土地類型為農田、林地等。

綜和上訴實際情況，按國家2011年8月31日起發布的《礦山地質環境保護與恢復治理方案編制規范》[2]中“評估區重要程度分級”，該礦區為較重要區。

2.2.2 地質環境條件評估

(1)礦區地處淮北平原中部，屬季風暖溫帶、半溫潤氣候.冬季寒冷干燥多風，夏季炎熱多雨，春秋兩季溫和，年平均氣溫14.5℃.每年1～3月和11月、12月份氣溫在年平均氣溫以下，4～10月份在平均氣溫以上。

(2)淮北礦區位于蘇魯豫皖交界地區，東有郯廬大斷裂，西有阜陽～麻城斷裂，北有秦嶺緯向構造帶，南有宿南斷裂(五河-利辛斷裂).據全國地震烈度區劃，淮北礦區大部分地區在Ⅵ度范圍內，東部少數地區在Ⅶ度范圍內.礦區內部工程建設無破壞生態環境及礦區地質構造等現象產生。

(3)朱莊礦井田位于閘河復式向斜南段，以寬緩的褶皺構造為主，斷裂構造不堪發育，整個井田構造呈近“米”字型.南部為朱暗樓短軸向斜的北翼，向西分別有：戴莊背斜、任圩向斜、任莊背斜，最西部為李樓向斜的深部(-500m以下)，與楊莊煤礦相鄰的井田南部邊界還有后任向斜、戴圩孜向斜、西魯莊背斜等。

(4)朱莊井田煤系地層為石炭二迭系，以二迭系為主，無基巖露頭，全被厚為45.02～83.76m的第四系沖積層所覆蓋.第四系含水層水、地面塌陷區水、河水，由于第四系底部有一層粘土夾礫石層，隔水性能好，對煤系地層無補給關系.二迭系砂巖裂隙含水分布均衡，裂隙發育程度高的富水性強，一般的較弱，是可采煤層的直接充水源.煤系內小斷層構造較為發育，揭露時多有淋水和滴水現象.太原群巖溶裂隙含水組位于六煤層底板以下45～60m，為承壓含水層，富水性較強，壓力較大，且于奧陶系灰巖水具有水力聯系，是威脅六煤層安全開采和礦井安全的主要因。

(5)朱莊煤礦井田含煤地層為石炭系、二迭系，以二迭系下石盒子組為主，山西組次之，石炭系太原組煤層不可采，本溪組不含煤.區內煤系地層總厚約988m，含煤18層，平均總厚約12.23m，含煤系數為1.24%，其中下石盒子組四、五煤層，山西組六煤層為該井田可采煤層，平均總厚度8.5m.

綜上所述，按礦山地質環境保護與恢復治理方案編制規范》中“井工開采礦山地質環境條件復雜程度分級”，礦山地質環境條件為中等。

2.2.3 礦山生產規模評定

朱莊煤礦始建于1959年10月，1961年10月建成投產，設計生產能力75萬噸/年，服務年限62年.2000年核定生產能力200萬噸/年，現年生產原煤已達210萬噸。

綜上所述，按礦山地質環境保護與恢復治理方案編制規范》中“礦山生產建設規模分類”該項目為大型礦山。

總結上述，該評估區為較重要區，礦山地質環境條件為中等，礦山規模為大型礦山，按礦山地質環境保護與恢復治理方案編制規范》中“礦山地質環境影響評估精度分級”，評估級別為二級。

3 礦山地質環境保護與綜合治理

3.1 保護與治理原則

①堅持“預防為主、防治結合”的原則[2]。②堅持“在保護中開發、在開發中保護”的原則。③堅持“依靠科技進步、發展循環經濟、建設綠色礦業”的原則。④堅持“誰開發誰保護，誰破壞誰治理”的原則[3]。

3.2 礦山環境保護與綜合治理方案設計

設計方案分為保護與治理兩方面.根據礦山具體的環境和施工條件，保護為礦山現場施工時的環境保護和地面的環境保護，治理包含開采過程中和開采后的治理以及礦山達到服務年限正式關閉后的地面景觀及生態恢復三部分[4]。

圖1 矸石充填塌陷積水區Figure.1 Gangue filling subside seeper area

圖2 居民保障性住房Figure.2 Residents of affordable housing

圖3 綠色植物栽培Figure.3 Green plant cultivation

圖4 朱莊礦頤樂園Figure.4 Yi park of Zhuzhuang mine

3.3 礦山施工時環境保護與治理

對于正在開采中的礦井，保護分為井下施工和地面保護兩部分。井下施工保護主要影響因素有開采方法、開采速度、井下現場環境的改善等；地面保護主要為地面建筑物、設備、土地以及水資源等的保護[5]。

朱莊礦井下開采方法為傾斜長壁采煤法，綜合機械化采煤，采煤工作面全部采用掩護式液壓支架支護，雙滾筒采煤機割煤，采空區處理方式為自然垮落，全礦開采速度為圓班8-12m；掘進工作面有綜掘和炮掘.支護方式有U型鋼支護、錨索網+噴漿支護聯合支護、工字鋼架棚支護等多種支護方式，應用于不同種類的巷道之中.全礦綜合機械化掘進與炮掘圓班共進尺30-50m。

綜合機械化的使用使煤炭開采過程中安全系數大為提高，推進速度加快，頂板支護性能高，為井下作業和地面環境的保護均帶來了便利。但朱莊礦采空區仍沿襲傳統采煤作業中的自然垮落法處理，井下施工便利的同時，帶給地面環境很大的破壞性，如地表塌陷、房屋等建筑物的破壞以及水資源的破壞等諸多問題。針對朱莊礦的具體施工方式及生產環境，現提出以下保護措施：

①井下巷道設計過程中，注意原有巷道的聯合使用，在不影響正常生產的前提下，不設計開拓新的巷道。②提高井下巷道的支護質量，減小巷道變形量，保證巷道使用過程中的安全性。③對廢棄巷道封閉式管理，懸掛警戒牌.同時采用矸石充填法，向巷道內充填廢棄矸石，減小巷道變形量。④采煤工作面采空區可采用充填開采法，針對現場具體施工環境和安全經濟等方面綜合考慮，選擇相應的充填方式。⑤加強開采過程中地面建筑物及設備的保護，如挖掘防裂帶、墻體加固、設備懸掛處理等不同形式的加固措施。

針對對已發生或存在的礦山地質環境問題，采取相應的治理措施，消除問題隱患，恢復美化礦山環境，建設綠色礦業基地。礦山關閉后達到采礦場、矸石山與附近環境相協調，建立與區位條件相適應的環境功能。針對朱莊礦，提出以下具體治理措施：

(1)對于已經出現的地表沉陷現象，采用井下廢舊矸石充填的方法，將塌陷處填平壓實。充填時，先于沉陷積水處傾倒大量矸石，經壓路機軋平軋實后，鋪設軌道，井下矸石升井后，直接通過軌道運輸至地表沉陷區充填，并于新充填區繼續軋實并續接軌道，如此，直至沉陷積水區全部填平，并覆蓋表土.見圖1。

(2)建設居民保障性住房。在地表塌陷填實后，采用水泥灌漿等方式加固底板，并建設職工保障性住房，樓層高度不高于15m.朱莊礦現建設居民保障性住房一千五百多套，使用后未發現墻體裂痕、倒斜、表皮潮濕、脫落等現象，效果良好。見圖2。

(3)開展實施覆土綠化，改善礦山環境[6].具體施工步驟為：①填平、壓實過程：用廢石、尾礦把平臺、塌陷坑填平壓實，具體充填方法同上。②填土過程：把剝離的土壤或從別處取來的土壤平鋪于廢石、尾礦之上，土壤的厚度應不小于50cm，填平壓實，每填土10厘米厚灑水壓實，再次覆土，保證土壤的質量應能滿足植被的生長需求。③栽種植被：根據地方規劃，可以植樹，可以種草，亦可以考慮間種，但是植被種類要和土壤氣候相匹配.植樹間距一般2m。④澆水灌溉，保證成活率：尤其首次栽種，一般都要澆水，也可選擇在雨天來臨前一天進行栽種，借用雨水澆灌.作物要選擇適合該地區氣候及土壤性質的進行種植。⑤保苗成活：植被種植后，精心維護.要有專人看管，以防止牲畜踏吃，或被人砍伐。對于死苗還要采取補栽補種措施，見圖3。

朱莊礦經綠化后，居民生活條件大為改善，表土覆蓋后種植農作物和景觀植物等，不僅增加了附近居民的經濟收入，同時改善了礦區居民生活環境，小區附近的覆土區可建造公園、花園等，并輔助修建居民健身器材.經建設后，該礦工人六村現已被推薦為省級文明社區，經綠化建設后的頤樂園被推薦位省級文明示范花園。綠化效果顯著，見圖4。

4 結語

預測評估認為，礦山開發對礦山地質環境影響程度“較重”，礦山開采可能引發、加劇及本身可能遭受的地質災害是坍塌掉塊、不穩定邊坡、泥石流等，其地質災害的危險性“中等”。對礦山環境影響程度為“中等”。治理方案已正式實施，并取得了很大的經濟和社會效益。

近年來，由于我國經濟的迅猛發展，對于煤炭等資源的需求加大，導致礦山開產量急劇升高，對環境造成了一定的破壞。因此，加強礦山環境地質的研究，推進“資源節約型、環境友好型、生態型”的礦山建設勢在必行。今后的環境評估與治理應向礦山環境地質問題的形成機理研究和礦山環境地質問題評價指標體系研究，建立科學、實用的礦山環境地質問題評價指標體系，制定礦山環境地質問題評價指標，建立多指標、多層次的綜合評價模型，以及不同類型礦產礦山環境地質問題評價模型，為礦山地質環境監督、管理及預警提供技術平臺。

[1]司震,鮑綏斌.對創建本質安全型和諧礦井的幾點思考[J].煤炭工程,2007,10(6)：79-82.

[2]DZ/T0223-2011,《礦山地質環境保護與恢復治理方案編制規范》[S].

[3]杜春寧,陳東科,杜翠鳳.煤礦本質安全管理綜合評價體系模型與應用[J].重慶大學學報(自然科學版),2008,31(02)：33-36.

[4]陳一洲,唐立梅.小型礦山地質災害危險性評估技術探討[J].防災科技學院學報,2007,9(01)：79-82.

[5]韓華,孫保衛,王峰,等.礦山環境治理地質災害危險性評估技術探討[J].城市地質,2006(01).

[6]陳繩武.礦山環境保護[M].成都科技大學出版社,1987.

To guarantee sustainable development of mine enterprise,and maximum reduce series environment effects with wells workers in mining,through specific experimental evidence based on Zhu Zhuang coal mine,this article research and analysis the environmental impact of coal mining after the assessment and management program,t is important to study the coal enterprise safety,efficiency,economy of mining and roadway supporting technology,and provides reference for the evaluation and management of mine environment with similar conditions.

environmental assessment comprehensive ecological improvement Sustainable development

趙權(1983.5—),男,(漢族),黑龍江省雞西人,學士,從事礦井開采研究。