江西省某煤礦開采對礦山地質環境影響分析

王康

摘要：江西省某煤礦屬開采多年的小型礦山。在礦山經營生產過程中引發了地質環境問題，如地質災害、含水層的破壞等。采用定性與定量相結合的方法進行評估分析。

關鍵詞：采煤；地質環境；評估分析

1、礦山基本情況

該煤礦位于樂平市205°方位，直線距離16公里。隸屬樂平市樂港鎮管轄，礦區交通甚為方便。建于1959年，1967年投產。采用立井-暗斜井開拓。礦井采煤方法為走向長壁采煤。礦區面積9.12km²，準采標高-50m至-900m。現在生產水平為-600m--750m水平，開采B₃煤層。

2、礦山地質背景

2.1地層及構造。該礦區內的地層有二疊系下統茅口組、二疊系上統龍潭組和長興組、三疊系下統大冶組、侏羅系、白堊系及第四系。礦區內主要斷層有9條，構造復雜，斷層發育強烈，縱橫交錯，地層構造褶皺強烈，地層產狀變化大。地質構造復雜。

2.2水文地質條件。本礦區地表水系發育，地表徑流排泄條件較好，區內巖溶發育。礦床主要充水含水層和構造破碎帶富水性弱，主要水患為老窯、巖溶水。礦山巖溶裂隙發育，老隆水對礦山的威脅大。大氣降水為地下水的形成提供了充足的補給來源。根據礦井充水條件和水患因素，按《礦井水文地質規程》關于礦區水文地質類型劃分原則，該區水文地質條件復雜。

2.3工程地質條件。礦區內主要煤層圍巖及頂底板巖層巖性巖相變化較大，巖石穩定性較差。礦床圍巖以似層狀結構為主，裂隙發育中等。煤層頂底板和圍巖穩定性中等。該礦煤層屬不穩定煤層，該區工程地質條件復雜。

3、礦山地質環境影響分析

煤礦開采對礦山地質環境影響主要有地質災害、含水層的破壞、地形地貌景觀破壞和對土地資源的占用破壞四個方面。

3.1地質災害。

根據《地質災害危險性評估技術要求》（試行），該礦山發生地質災害的類型主要包括：崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等。

3.1.1崩塌、滑坡。本評估區屬丘陵地貌，地形起伏不平，評估區海拔標高174.26m—13.50m，區內植被發育。該區除地形低洼地段分布的第四系地層比較松散外，主要地層為二疊系下統茅口組、二疊系上統龍潭組和長興組、三疊系下統大冶組、侏羅系下統門口山組、白堊系下統。巖性為灰巖、砂巖等。礦山地面設施和礦山公路均位于礦區緩坡或開闊平地處，切坡未引發崩塌、滑坡等地質災害。根據野外實地勘查和以往資料的收集，礦區地表現無明顯的崩塌和滑坡現象，歷年來未有崩塌滑坡的記錄。

3.1.2溝谷泥石流。實地調查和訪問，礦區內未發現泥石流，礦山和附件區為低矮丘陵地區，標高多在20～40米，礦山上游無松散堆積物。不具備泥石流的形成條件。該內地勢平緩，產生泥石流的可能性很小。

3.1.3地面塌陷。①巖溶地面塌陷。礦井及周邊出露的地層二疊系茅口組為可溶性巖組，該地層巖溶塌陷易發程度進行量化評估。

茅口組硅質灰巖在礦區外南部以及礦區外東部出露，巖性為硅質灰巖夾硅質巖，含硅質成分高，局部見燧石，為可溶巖。根據巖溶地面塌陷易發程度量化評估標準，對礦區及周邊環境相關因子進行量化評估，其茅口灰巖分布區量化總得分為D=26，為地面塌陷易發區。因此，礦區及附近巖溶區易遭受巖溶地面塌陷的威脅，隱伏灰巖區易發生疏干地面塌陷，礦山應留設保護煤柱，以防采動灰巖區而發生井下水患災害及地表因灰巖水疏干而引發巖溶地面塌陷災害。②采掘引起的地面沉陷。區內煤層頂底板巖性以泥巖、砂巖、粉砂巖為主，多為半堅硬～堅硬巖組，裂隙不甚發育，整體穩固性相對較好，對礦床的開采影響較小。已建成的坑道歷經數年，均未發現冒落、垮塌現象。局部由于層間的破碎，裂隙發育，尤其是頂板巖性的完整性受到不同程度的破壞，使巖石的穩固性變差，易產生滑塌，對礦床的開采有一定的影響。對塌陷區的處理主要應以加強觀測，及時充填裂縫，防洪排澇，并加強綠化，防止水土流失和泥石流發生，對于礦區地表建筑物等應留設保護煤柱。礦山開采沉陷、移動范圍由礦層頂、底板圍巖穩定程度而定，根據煤礦采煤規程，本礦煤層上下盤最終沉陷角選取65°。依據目前煤層開采最終標高及煤層開采最終邊界位置做剖面。按礦井實際煤層開采情況分別圈定采掘移動帶總面積約8.74km²。經調查目前移動盆地未引起地面建筑物的損壞。

3.1.4自然斜坡穩定性。礦區及工程建設附近有2處自然斜坡，根據斜坡對礦山開采的影響程度對礦區存在的兩處自然斜坡（1—1′、2—2′）進行評估。①自然斜坡位于礦區東部，坡向約260。，斜坡坡度16°，該自然斜坡段山頂高程89.9m，山腳高程約35m，斜坡高度54.9m，斜坡長約190m，地層巖性以石英粉砂巖、細粒砂巖，泥巖及粉砂巖組成。地層產狀280°∠34°，斜坡結構類型為順向坡。巖石強風化深度3m7m，裂隙不甚發育，巖體結構類型為層狀。殘坡積層厚度較薄，為4—6 m，植被覆蓋率80%以上。該自然斜坡現狀穩定性中等。②自然斜坡位于礦區東部，坡向約250°左右，斜坡坡度11°，該自然斜坡段山頂高程53.4m，山腳高程約37m，斜坡高度16.4m，坡長約82m，地層巖性以石英粉砂巖、細粒砂巖，泥巖及粉砂巖組成。地層產狀265°∠32°，斜坡結構類型為順向坡。巖石強風化深度2m—5m，裂隙不甚發育，巖體結構類型為層狀。殘坡積層厚度較薄，為3—5.5 m，植被覆蓋率80%以上。該自然斜坡現狀穩定性中等。

以上兩段對工程有影響的自然斜坡用經驗法對其進行自然斜坡穩定性量化評估，評估結果見表3-1-2所示。

根據對兩自然斜坡進行穩定性量化評估，對照邊坡穩定性分級，結果表明兩自然斜坡在自然條件下，斜坡穩定性中等，雖區內歷史上也未發生過滑坡和崩塌地質災害現象，但是該自然斜坡穩定性中等，有發生滑坡崩塌的可能性，礦山在強降雨天氣時需做好監測，預測的措施。

3.1.5人工邊坡穩定性。礦山在進礦公路旁側形成人工切坡兩處，編號為QP1和QP2。對此邊坡根據人工邊坡穩定性量化評估標準，對人工切坡穩定性進行評估。①切坡：坡向為15°，自然斜坡坡高43m，坡度15°。巖性為第四系亞粘土，節理裂隙較發育。基巖強風化層厚度2～3m。基巖表層殘積土層厚度4m，切坡坡長約45m。切坡面巖性主要為亞粘土。地層產狀280°∠34°，斜坡結構類型為斜向坡。②切坡：坡向為85°，自然斜坡坡高50m，坡度18°。巖性為第四系亞粘土，節理裂隙較發育。基巖強風化層厚度3m。基巖表層殘積土層厚度4.5m。人工切坡高約為8m，切坡坡度50°，切坡坡長約55m。切坡面巖性主要為亞粘土。地層產狀280°∠34°，斜坡結構類型為斜向坡。

根據評估結果表明，兩人工切坡穩定性中等，在強降雨等因素影響下有發生崩塌、滑坡的可能。

3.1.6矸石堆穩定性。調查發現礦區矸石堆與煤場相距不遠，矸石依山堆放，廢石松散，松散度為1.3。由于矸石堆放時無進行有序分階壓實處理造成矸石堆比較松散，綜合評價矸石堆的穩定性較差，如不進行合理的防治，易發生矸石場失穩。

3.2采礦活動對含水層的影響

礦山開采對地下含水層遭到一定的破壞和影響，現依次對各含水層進行分析如下：第四系孔隙潛水。巖性主要有殘積層、坡積層、紅土礫石和近代沖積層，根據抽水資料，q=0.079L/s.m，K=2.492 ndd。礦山開采對該含水組的影響較小。白堊系下統礫巖及砂礫巖裂隙承壓含水層。主要含水層在中下部，且含水性不均一。該含水組富水性較強，但其距礦區的主采煤層很遠，對礦坑涌水量影響不大，因此礦山開采對該組含水層的影響不大。侏羅系下統裂隙承壓含水層為一較弱的含水層，礦山開采對該含水層的影響不大。大冶、長興灰巖巖溶裂隙承壓含水層。該含水層直接影響到C煤組的開采，根據鉆孔水文地質資料綜合分析，該含水組與淺部相比巖溶率低，巖溶規模小，富水性差，連通性差。因此開采活動對該含水層的影響弱。二疊系上統龍潭組層間裂隙承壓含水層為一弱含水層，礦山開采對該含水層不會產生影響。茅口灰巖裂隙巖溶含水層。根據鉆孔水文地質資料顯示：凡是斷層影響或斷層直接切割茅口灰巖時，其水位及消耗量均發生異常。該含水組的富水性很不均一，富水性的差異變化很大。目前礦山開采活動對該含水組的影響不大，礦山在開采過程中必須做好礦坑涌水事故的預防工作。綜上所述，礦業活動對礦區含水層的影響程度分級為較嚴重。

3.3礦山采礦活動對地形地貌景觀的破壞

礦區采用地下開采方式，對原生的地形地貌景觀破壞較小，礦區及周邊無自然保護區、人文景觀、風景旅游區等。采礦活動對地形地貌景觀影響較輕。

3.4礦山采礦活動對土地資源的破壞

礦區內的土地利用類型主要以林地為主。該煤礦的開發建設不可避免地要破壞及占用原地形地貌和植被。該煤礦生產建設中破壞土地的面積、類型及土地類型見表3-4-1。

綜上所述，礦業活動占用林地約7.3公頃，對土地資源影響程度分級為嚴重。

結束語：煤礦開采堅持以防為主，防治結合。嚴格控制礦產資源開發對地質環境的擾動和破壞，最大限度地減少或避免由此引發地質環境問題。礦產資源的開發采用“污染物減量、資源再利用和循環利用”技術，使破壞的土地、水域等經過治理，能作為自然資源再具有經濟價值。