江西省某煤礦開采對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)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(jīng)營生產(chǎn)過程中引發(fā)了地質(zhì)環(huán)境問題，如地質(zhì)災(zāi)害、含水層的破壞等。采用定性與定量相結(jié)合的方法進(jìn)行評(píng)估分析。

關(guān)鍵詞：采煤；地質(zhì)環(huán)境；評(píng)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(zhèn)管轄，礦區(qū)交通甚為方便。建于1959年，1967年投產(chǎn)。采用立井-暗斜井開拓。礦井采煤方法為走向長(zhǎng)壁采煤。礦區(qū)面積9.12km²，準(zhǔn)采標(biāo)高-50m至-900m。現(xiàn)在生產(chǎn)水平為-600m--750m水平，開采B₃煤層。

2、礦山地質(zhì)背景

2.1地層及構(gòu)造。該礦區(qū)內(nèi)的地層有二疊系下統(tǒng)茅口組、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M和長(zhǎng)興組、三疊系下統(tǒng)大冶組、侏羅系、白堊系及第四系。礦區(qū)內(nèi)主要斷層有9條，構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育強(qiáng)烈，縱橫交錯(cuò)，地層構(gòu)造褶皺強(qiáng)烈，地層產(chǎn)狀變化大。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。

2.2水文地質(zhì)條件。本礦區(qū)地表水系發(fā)育，地表徑流排泄條件較好，區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育。礦床主要充水含水層和構(gòu)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(fā)育，老隆水對(duì)礦山的威脅大。大氣降水為地下水的形成提供了充足的補(bǔ)給來源。根據(jù)礦井充水條件和水患因素，按《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》關(guān)于礦區(qū)水文地質(zhì)類型劃分原則，該區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜。

2.3工程地質(zhì)條件。礦區(qū)內(nèi)主要煤層圍巖及頂?shù)装鍘r層巖性巖相變化較大，巖石穩(wěn)定性較差。礦床圍巖以似層狀結(jié)構(gòu)為主，裂隙發(fā)育中等。煤層頂?shù)装搴蛧鷰r穩(wěn)定性中等。該礦煤層屬不穩(wěn)定煤層，該區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜。

3、礦山地質(zhì)環(huán)境影響分析

煤礦開采對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響主要有地質(zhì)災(zāi)害、含水層的破壞、地形地貌景觀破壞和對(duì)土地資源的占用破壞四個(gè)方面。

3.1地質(zhì)災(zāi)害。

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)要求》（試行），該礦山發(fā)生地質(zhì)災(zāi)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(píng)估區(qū)屬丘陵地貌，地形起伏不平，評(píng)估區(qū)海拔標(biāo)高174.26m—13.50m，區(qū)內(nèi)植被發(fā)育。該區(qū)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(tǒng)茅口組、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M和長(zhǎng)興組、三疊系下統(tǒng)大冶組、侏羅系下統(tǒng)門口山組、白堊系下統(tǒng)。巖性為灰?guī)r、砂巖等。礦山地面設(shè)施和礦山公路均位于礦區(qū)緩坡或開闊平地處，切坡未引發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)野外實(shí)地勘查和以往資料的收集，礦區(qū)地表現(xiàn)無明顯的崩塌和滑坡現(xiàn)象，歷年來未有崩塌滑坡的記錄。

3.1.2溝谷泥石流。實(shí)地調(diào)查和訪問，礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)泥石流，礦山和附件區(qū)為低矮丘陵地區(qū)，標(biāo)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(nèi)地勢(shì)平緩，產(chǎn)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(fā)程度進(jìn)行量化評(píng)估。

茅口組硅質(zhì)灰?guī)r在礦區(qū)外南部以及礦區(qū)外東部出露，巖性為硅質(zhì)灰?guī)r夾硅質(zhì)巖，含硅質(zhì)成分高，局部見燧石，為可溶巖。根據(jù)巖溶地面塌陷易發(fā)程度量化評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)礦區(qū)及周邊環(huán)境相關(guān)因子進(jìn)行量化評(píng)估，其茅口灰?guī)r分布區(qū)量化總得分為D=26，為地面塌陷易發(fā)區(qū)。因此，礦區(qū)及附近巖溶區(qū)易遭受巖溶地面塌陷的威脅，隱伏灰?guī)r區(qū)易發(fā)生疏干地面塌陷，礦山應(yīng)留設(shè)保護(hù)煤柱，以防采動(dòng)灰?guī)r區(qū)而發(fā)生井下水患災(zāi)害及地表因灰?guī)r水疏干而引發(fā)巖溶地面塌陷災(zāi)害。②采掘引起的地面沉陷。區(qū)內(nèi)煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖、砂巖、粉砂巖為主，多為半堅(jiān)硬～堅(jiān)硬巖組，裂隙不甚發(fā)育，整體穩(wěn)固性相對(duì)較好，對(duì)礦床的開采影響較小。已建成的坑道歷經(jīng)數(shù)年，均未發(fā)現(xiàn)冒落、垮塌現(xiàn)象。局部由于層間的破碎，裂隙發(fā)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(wěn)固性變差，易產(chǎn)生滑塌，對(duì)礦床的開采有一定的影響。對(duì)塌陷區(qū)的處理主要應(yīng)以加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)充填裂縫，防洪排澇，并加強(qiáng)綠化，防止水土流失和泥石流發(fā)生，對(duì)于礦區(qū)地表建筑物等應(yīng)留設(shè)保護(hù)煤柱。礦山開采沉陷、移動(dòng)范圍由礦層頂、底板圍巖穩(wěn)定程度而定，根據(jù)煤礦采煤規(guī)程，本礦煤層上下盤最終沉陷角選取65°。依據(jù)目前煤層開采最終標(biāo)高及煤層開采最終邊界位置做剖面。按礦井實(shí)際煤層開采情況分別圈定采掘移動(dòng)帶總面積約8.74km²。經(jīng)調(diào)查目前移動(dòng)盆地未引起地面建筑物的損壞。

3.1.4自然斜坡穩(wěn)定性。礦區(qū)及工程建設(shè)附近有2處自然斜坡，根據(jù)斜坡對(duì)礦山開采的影響程度對(duì)礦區(qū)存在的兩處自然斜坡（1—1′、2—2′）進(jìn)行評(píng)估。①自然斜坡位于礦區(qū)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(zhǎng)約190m，地層巖性以石英粉砂巖、細(xì)粒砂巖，泥巖及粉砂巖組成。地層產(chǎn)狀280°∠34°，斜坡結(jié)構(gòu)類型為順向坡。巖石強(qiáng)風(fēng)化深度3m7m，裂隙不甚發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)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(xiàn)狀穩(wěn)定性中等。②自然斜坡位于礦區(qū)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(zhǎng)約82m，地層巖性以石英粉砂巖、細(xì)粒砂巖，泥巖及粉砂巖組成。地層產(chǎn)狀265°∠32°，斜坡結(jié)構(gòu)類型為順向坡。巖石強(qiáng)風(fēng)化深度2m—5m，裂隙不甚發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)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(xiàn)狀穩(wěn)定性中等。

以上兩段對(duì)工程有影響的自然斜坡用經(jīng)驗(yàn)法對(duì)其進(jìn)行自然斜坡穩(wěn)定性量化評(píng)估，評(píng)估結(jié)果見表3-1-2所示。

根據(jù)對(duì)兩自然斜坡進(jìn)行穩(wěn)定性量化評(píng)估，對(duì)照邊坡穩(wěn)定性分級(jí)，結(jié)果表明兩自然斜坡在自然條件下，斜坡穩(wěn)定性中等，雖區(qū)內(nèi)歷史上也未發(fā)生過滑坡和崩塌地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，但是該自然斜坡穩(wěn)定性中等，有發(fā)生滑坡崩塌的可能性，礦山在強(qiáng)降雨天氣時(shí)需做好監(jiān)測(cè)，預(yù)測(cè)的措施。

3.1.5人工邊坡穩(wěn)定性。礦山在進(jìn)礦公路旁側(cè)形成人工切坡兩處，編號(hào)為QP1和QP2。對(duì)此邊坡根據(jù)人工邊坡穩(wěn)定性量化評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人工切坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。①切坡：坡向?yàn)?5°，自然斜坡坡高43m，坡度15°。巖性為第四系亞粘土，節(jié)理裂隙較發(fā)育。基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度2～3m。基巖表層殘積土層厚度4m，切坡坡長(zhǎng)約45m。切坡面巖性主要為亞粘土。地層產(chǎn)狀280°∠34°，斜坡結(jié)構(gòu)類型為斜向坡。②切坡：坡向?yàn)?5°，自然斜坡坡高50m，坡度18°。巖性為第四系亞粘土，節(jié)理裂隙較發(fā)育。基巖強(qiáng)風(fēng)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(zhǎng)約55m。切坡面巖性主要為亞粘土。地層產(chǎn)狀280°∠34°，斜坡結(jié)構(gòu)類型為斜向坡。

根據(jù)評(píng)估結(jié)果表明，兩人工切坡穩(wěn)定性中等，在強(qiáng)降雨等因素影響下有發(fā)生崩塌、滑坡的可能。

3.1.6矸石堆穩(wěn)定性。調(diào)查發(fā)現(xiàn)礦區(qū)矸石堆與煤場(chǎng)相距不遠(yuǎn)，矸石依山堆放，廢石松散，松散度為1.3。由于矸石堆放時(shí)無進(jìn)行有序分階壓實(shí)處理造成矸石堆比較松散，綜合評(píng)價(jià)矸石堆的穩(wěn)定性較差，如不進(jìn)行合理的防治，易發(fā)生矸石場(chǎng)失穩(wěn)。

3.2采礦活動(dòng)對(duì)含水層的影響

礦山開采對(duì)地下含水層遭到一定的破壞和影響，現(xiàn)依次對(duì)各含水層進(jìn)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(jù)抽水資料，q=0.079L/s.m，K=2.492 ndd。礦山開采對(duì)該含水組的影響較小。白堊系下統(tǒng)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(qiáng)，但其距礦區(qū)的主采煤層很遠(yuǎn)，對(duì)礦坑涌水量影響不大，因此礦山開采對(duì)該組含水層的影響不大。侏羅系下統(tǒng)裂隙承壓含水層為一較弱的含水層，礦山開采對(duì)該含水層的影響不大。大冶、長(zhǎng)興灰?guī)r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(jù)鉆孔水文地質(zhì)資料綜合分析，該含水組與淺部相比巖溶率低，巖溶規(guī)模小，富水性差，連通性差。因此開采活動(dòng)對(duì)該含水層的影響弱。二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M層間裂隙承壓含水層為一弱含水層，礦山開采對(duì)該含水層不會(huì)產(chǎn)生影響。茅口灰?guī)r裂隙巖溶含水層。根據(jù)鉆孔水文地質(zhì)資料顯示：凡是斷層影響或斷層直接切割茅口灰?guī)r時(shí)，其水位及消耗量均發(fā)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(dòng)對(duì)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(yù)防工作。綜上所述，礦業(yè)活動(dòng)對(duì)礦區(qū)含水層的影響程度分級(jí)為較嚴(yán)重。

3.3礦山采礦活動(dòng)對(duì)地形地貌景觀的破壞

礦區(qū)采用地下開采方式，對(duì)原生的地形地貌景觀破壞較小，礦區(qū)及周邊無自然保護(hù)區(qū)、人文景觀、風(fēng)景旅游區(qū)等。采礦活動(dòng)對(duì)地形地貌景觀影響較輕。

3.4礦山采礦活動(dòng)對(duì)土地資源的破壞

礦區(qū)內(nèi)的土地利用類型主要以林地為主。該煤礦的開發(fā)建設(shè)不可避免地要破壞及占用原地形地貌和植被。該煤礦生產(chǎn)建設(shè)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(yè)活動(dòng)占用林地約7.3公頃，對(duì)土地資源影響程度分級(jí)為嚴(yán)重。

結(jié)束語：煤礦開采堅(jiān)持以防為主，防治結(jié)合。嚴(yán)格控制礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng)和破壞，最大限度地減少或避免由此引發(fā)地質(zhì)環(huán)境問題。礦產(chǎn)資源的開發(fā)采用“污染物減量、資源再利用和循環(huán)利用”技術(shù)，使破壞的土地、水域等經(jīng)過治理，能作為自然資源再具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。