地下開采礦山地質(zhì)環(huán)境保護問題及治理措施探究

張麗娜

（山西清澤陽光環(huán)保科技有限公司，山西 太原 030023）

引 言

礦產(chǎn)資源具有稀缺性、不可再生性、區(qū)域分布不均衡等特質(zhì)，礦山地下開采能夠有效滿足社會生產(chǎn)對于礦產(chǎn)資源的需求，然而在開采礦山的過程中產(chǎn)生了嚴重的資源掠奪與環(huán)境破壞問題，違背國家的生態(tài)建設(shè)目標。在此應(yīng)加強對地下開采所產(chǎn)生環(huán)境問題的評估，并采取有效治理措施，實現(xiàn)經(jīng)濟與生態(tài)效益的兼顧。

1 礦山概況與地質(zhì)環(huán)境影響評估

1.1 礦山概況介紹

以某礦山的地下開采工程為實例，該礦山所處區(qū)域為亞熱帶季風(fēng)氣候，土壤為第四系坡積物，厚度處于3m～4m范圍內(nèi)，地勢為中部高、東西側(cè)低的丘陵地貌，地形坡度為10°～40°、相對高差為199.98m，地表水系主要為季節(jié)性溪流，喬木、灌木類植被覆蓋在區(qū)域地表處。該區(qū)域礦層屬煤系地層，傾角為17°，礦層地質(zhì)特征如表1所示，全含煤巖系厚度為7.42m～34.37m。

表1 礦層地質(zhì)特征

1.2 地下開采對礦山地質(zhì)環(huán)境造成的影響評估

1.2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境存在問題

從地質(zhì)災(zāi)害層面入手，由于其井下開采面積約為6.7hm2，在礦山開采后會形成較大的地下采空區(qū)，進而因地面開裂產(chǎn)生多處裂縫，對地質(zhì)環(huán)境構(gòu)成一定影響；從含水層角度入手，該區(qū)域礦井的涌水量均值為240m3／d，在雨季可達480m3／d，在礦山開采的過程中極易損壞隔水層，而礦坑排水也將導(dǎo)致地下水位下降，對含水層造成較大影響；從地形地貌角度入手，在礦山地下開采過程中極易破壞井口建筑物、礦渣堆場，破壞邊坡穩(wěn)定性，嚴重影響地貌景觀；從土地資源角度入手，礦山地下開采作業(yè)需要完成作業(yè)區(qū)、辦公區(qū)、礦渣堆場的建設(shè)，嚴重侵占區(qū)域范圍內(nèi)的林地資源，其開挖作業(yè)也會使區(qū)域范圍內(nèi)土壤受到挖損破壞［1］。

1.2.2 地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評估

結(jié)合礦山開采引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題，可將地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀劃分為較嚴重、較輕兩個等級（分級標準如表2所示），分別為B區(qū)和C區(qū)，其中B區(qū)面積為24.72hm2，在評估區(qū)域內(nèi)占比9.6%；C區(qū)面積為232.28hm2，在評估區(qū)域內(nèi)占比90.4%。其中B區(qū)主要位于采空區(qū)與礦渣堆場，造成嚴重危害的原因是大量廢棄礦渣堆放在地表，采空區(qū)面積擴大影響地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以及排水工程破壞原有含水層。

表2 地質(zhì)環(huán)境影響的分級標準

1.2.3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測評估

針對地下開采對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響進行預(yù)測，其有可能出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問題大體分為以下幾類：其一是地面塌陷問題，大面積采空區(qū)極易對采礦活動構(gòu)成威脅，引發(fā)頂板垮落、冒頂事故，且在巖移范圍不斷擴張的趨勢下增加地表變形程度、產(chǎn)生塌陷坑，其中地表張裂變形帶高度的計算公式為：

其二是巖崩問題，礦山爆破將影響到巖體內(nèi)部應(yīng)力，加大卸荷裂縫寬度與深度，增大巖崩幾率，但對于該區(qū)域的影響面積預(yù)測為0.14hm2，屬于較輕影響。其三是泥石流問題，倘若礦山所在區(qū)域發(fā)生強降雨，雨水持續(xù)沖刷礦渣堆場將引發(fā)泥石流災(zāi)害，但該區(qū)域周邊以荒山為主，因此影響程度較低。通過針對該礦山所在地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境影響情況進行預(yù)測，可以大體劃分出較嚴重、較輕兩個等級，其中較嚴重區(qū)域占地面積為31.79hm2，在整體評估區(qū)域占比為12.37%；影響較輕區(qū)域占地面積為225.21hm2，占比87.63%。由此可以判斷，在該區(qū)域地下開采礦山對于地質(zhì)環(huán)境的影響程度較輕，但需加強對開采區(qū)、礦渣堆場等重點區(qū)域的恢復(fù)治理，將地下開采對含水層、地形地貌的影響降至最低。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境保護的具體治理措施

2.1 健全地質(zhì)環(huán)境保護機制，完善管理制度

一方面，基于可持續(xù)發(fā)展與環(huán)保原則進行礦山地下開采作業(yè)標準的建設(shè)，投入資金技術(shù)強化新型礦山開采技術(shù)的研發(fā)，完善礦山地質(zhì)環(huán)境管理制度、礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)基金制度，吸納社會資本從事環(huán)境治理工作，并針對礦山開采情況進行定期勘察與評估，強化地質(zhì)環(huán)境保護，實現(xiàn)對礦山地質(zhì)環(huán)境問題的有效治理。另一方面，應(yīng)針對礦產(chǎn)資源開采作業(yè)程序進行規(guī)范化設(shè)置，依據(jù)專家評估結(jié)果作為審核依據(jù)，綜合運用3S、遙感技術(shù)進行礦山地質(zhì)環(huán)境的勘察預(yù)測，確保規(guī)劃方案的有效落實，實現(xiàn)對礦山環(huán)境的動態(tài)管理與保護。

2.2 推行多元化治理工程，落實具體治理要求

2.2.1 地面塌陷治理

通常礦區(qū)地質(zhì)塌陷主要發(fā)生在采空區(qū)，對此需增加區(qū)域巷道頂板的厚度，利用混凝土砌筑巖石封閉墻，實現(xiàn)采空區(qū)的有效分隔，并選取截排水溝布設(shè)在塌陷移動盆地外圍處，防范地表水滲入采空區(qū)。同時，還應(yīng)在地下開采過程中及時利用廢礦石、礦渣做回填處理，必要時可選取金屬錨桿、金屬網(wǎng)進行頂板支護，實現(xiàn)頂板加固處理，待礦山閉坑后針對采空區(qū)進行封閉處理。

2.2.2 邊坡失穩(wěn)治理

要求礦山開采人員務(wù)必依照預(yù)先制定好的開采方案執(zhí)行具體作業(yè)，針對巖石破碎地區(qū)酌情減小坡高，并圍繞邊坡頂部位置約的部位布設(shè)截排水溝，實現(xiàn)對地表水的有效攔截，防止?jié)B入邊坡影響其穩(wěn)定性。同時，針對部分裸露邊坡進行綠化處理，選取藤類植物、根系發(fā)達植物強化邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并針對部分較為脆弱的邊坡位置進行擋土墻的布設(shè)，實現(xiàn)對廢石、棄土堆的有效攔截。此外，還需圍繞邊坡進行監(jiān)測點的布設(shè)，以此實現(xiàn)對邊坡的動態(tài)監(jiān)測，便于及時采取工程措施實現(xiàn)邊坡治理，提高邊坡穩(wěn)定性。

2.2.3 泥石流治理

在廢石、棄土堆外圍處布設(shè)截排水溝、設(shè)置擋土墻，以降低其結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的風(fēng)險；同時在下游山溝位置修筑攔砂壩，選取適宜種植的植物進行區(qū)域綠化處理，針對廢石、棄土堆進行復(fù)墾規(guī)劃，以此改善水土流失情況，防范泥石流災(zāi)害的發(fā)生［2］。

2.2.4 土地復(fù)墾與綠化

針對土地資源破壞問題進行治理，主要采用復(fù)墾、綠化等舉措進行礦山整治；同時，通過加裝凈化裝置實現(xiàn)對區(qū)域范圍內(nèi)地表徑流廢水的排污凈化處理，保障水質(zhì)達標后方可排放；此外，還需加強礦區(qū)的綠化景觀建設(shè)，以此恢復(fù)地質(zhì)地貌景觀，營造良好的生態(tài)空間。

2.3 細化地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測要點，完善資金技術(shù)支持

從地面塌陷監(jiān)測層面入手，應(yīng)以采空區(qū)上部為基準，在外擴25m、50m的范圍內(nèi)創(chuàng)設(shè)5條監(jiān)測線、50個固定監(jiān)測點，完善監(jiān)測期限的設(shè)計。以邊坡監(jiān)測為例，其監(jiān)測內(nèi)容如表3所示。從含水層監(jiān)測層面入手，以每10d為周期開展常態(tài)化監(jiān)測，動態(tài)收集區(qū)域范圍內(nèi)水質(zhì)、水量、水位等參數(shù)信息，并加強對開采巷道處地下水滲流情況的監(jiān)測。從崩滑泥監(jiān)測層面入手，結(jié)合專項監(jiān)方案進行礦渣堆場臨界狀態(tài)的監(jiān)測，便于及時采取應(yīng)急處理方案減輕災(zāi)害影響，實現(xiàn)對地質(zhì)環(huán)境的有效保護［3］。

表3 邊坡監(jiān)測點布設(shè)情況

3 結(jié)語

礦山地質(zhì)環(huán)境的保護與治理是一項長遠工程，涉及到多個環(huán)節(jié)、部門的密切配合，對此需牢固秉持著環(huán)境保護優(yōu)先原則進行治理方案的科學(xué)編制，采取多元化舉措加強對地面塌陷、邊坡失穩(wěn)、泥石流以及地質(zhì)水文狀況的治理，配合完備監(jiān)測手段實現(xiàn)地質(zhì)問題的評估預(yù)測，推動礦產(chǎn)開發(fā)利用的可持續(xù)發(fā)展。