豫西“三軟”煤層地質勘探工程環境地質影響分析

趙復翔 吳少鋒

（河南寶雨山煤業有限公司，河南 洛陽471300）

1 概述

本礦井位于低山丘陵區，地勢南北高，中部低，地面坡降大。地層以寒武系上統為基底，沉積了石炭系上統本溪組、太原組，二疊系下統山西組、下石盒子組，上統上石盒子組、石千峰組，三疊系劉家溝組，其上被第四系所覆蓋。本礦井淺層地下水化學類型以HCO3-Ca 為主，礦化度2820～3310mg/L。淺層地下水水質年變化及多年變化不大，水質較好。深層地下水水化學類型以HCO3-Ca 型水為主，其次為HCO3-Ca·Mg 型，礦化度2590～3840mg/L。深層地下水受人為污染影響較小，地下水質多年無明顯變化，水質較好。

1.1 環境水文地質

本礦地下水沿著巖層傾斜方向，由西北流向東南，北部露頭帶是區內地下水富集的重要補給邊界。其邊界隨寶雨山煤礦、何莊煤礦的排水強弱而變化，若兩礦排水強度相當，中間必然有一個較穩定的分水嶺存在；若寶雨山煤礦排水強度，襲奪邊界外部分地下水，成為補給邊界，反之則成為排泄邊界。由于受構造控制和影響程度不同，區內各處的水文地質條件亦有差異，東單斜構造，斷層不發育，水文地質條件較簡單；由單斜構造逐漸過度為地壘式寶雨山背斜構造，斷層比較發育，水文地質條件相對復雜。

依據巖性特征及地下水類型，自下而上共分8 個含水層，即：寒武系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層、太原組灰巖巖溶裂隙含水層、山西組砂巖孔隙裂隙含水層、下石盒子組砂巖孔隙裂隙含水層、上石盒子組中下部砂巖孔隙裂隙含水層、平頂山砂巖孔隙裂隙含水層、金斗山砂巖孔隙裂隙含水層及第四系砂礫石孔隙含水層。

礦井廢水、工業場地生產生活污水若隨意排放，將會對水環境產生不良影響，淺層地下水將會受到一定的污染。污染源主要來自礦坑排水、生活污水、生活垃圾和矸石的淋濾水等。

1.2 地面變形與沉降

礦井開采煤層為山西組二1 煤層，最大厚度為13.06m，煤層傾角一般17～22°，屬于緩傾斜煤層；礦井開采后將發生地面變形與沉降，地面變形將對一定范圍內的地面建筑、公路、管線等設施產生影響。因此，寶雨山煤礦要根據采區布設和礦井總體規劃，提前對地面設施進行搬遷、保護，合理留設地面建筑物、公路等設施的保護煤柱，以防造成不必要的損失，同時加強土地復墾方面的研究工作，吸取已有的國內外先進技術經驗，搞好塌陷土地綜合利用工作。

1.3 井下開采安全問題

礦區主采的二1 煤層厚0～12.78m，平均厚4.02m，傾角17～22°。礦井為高瓦斯礦井，煤層有煤塵爆炸性，屬不易自燃煤層。由于11 采區無煤帶的存在，礦井通常采用走向長壁式采煤法，礦井采用懸移頂梁機采放頂煤采煤工藝。根據本礦井煤層賦存特征、頂底板巖性情況及懸移支架放頂煤礦井的生產使用情況，工作面支護均選型XDY-1B 型懸移頂梁液壓支架；炮采工作面選用HDJA-1000 金屬鉸接頂梁配DZ16-25/80 的單體液壓支柱支護，采用全部冒落法管理頂板的方式。

由于礦井斷層較發育較復雜，斷層帶附近含煤地層及可采煤層頂底板巖石力學強度較差，井巷掘進和地下開采中，可能產生坑道頂板冒落、片幫、底鼓等不良工程問題，威脅采礦人員和機械設備，對礦山生產造成影響。

1.4 固體廢物對環境的影響

礦井生產中主要的固體廢物有煤矸石、鍋爐灰渣以及少量的生活垃圾。隨著礦井的不斷開采將有大量的煤矸石采出，礦井內各煤層夾矸、頂、底板矸石多為灰黑色、黑色炭質泥巖、泥巖。根據化驗資料分析為低水分、高灰分、低硫分為主、彈筒分析基發熱量屬一等煤矸石。主要煤層夾矸發熱量一般都大于5.00MJ/kg，因此，這些可用作流化床鍋爐中沸騰煅燒煤矸石水泥或同時供熱或發電，以減少矸石對環境的影響。礦井正常開采期間采出的煤矸石將要占用一定的土地資源。煤矸石中含有一定的有害物質，特別是鉛、汞、鉻、鎘、砷等重金屬經氧化、分解、溶濾等生化作用，某些有害成分隨大氣降水淋濾滲透到土壤中，攜帶有害成分的顆粒隨風飄遷或進入水體；某些組分氧化、分解釋放出有害氣體，在卸矸和處理利用過程中產生的有害氣體和粉塵等，是煤矸石對土地和環境有可能產生不良影響的幾個方面。因此，礦井在開發建設中要加強對土地利用和環境保護的綜合研究。鍋爐灰渣運至矸石堆棄場作定點堆棄處理，生活垃圾由寶雨山煤礦統一處置。

1.5 礦井有害物質

據微量有害元素As、Cu、Pb、F、Cl 等測試成果表明，各有害微量元素一般在煤層頂、底板巖石或煤層的頂、底部，其濃度含量高，Cu、Pb 的含量一般在10-30μg/g，As、Cl、F 含量相對偏高。煤炭的儲備、搬運、洗選、燃燒及其它加工利用過程中，煤或煤矸石中的微量元素都要發生變化，有的有害微量元素在風力、雨水淋濾等因素的作用下，其含量不斷減少，一部分隨氣體、飄塵或粉塵進入大氣，另一部分入滲進入土壤和含水層。同時在產生的粉、飄塵中均含有一定量的有害微量元素物質，這些氣體在大氣中要發生光化學作用，污染空氣。

1.6 地震與礦井穩定性

本礦井屬于三級地震區。地震烈度為2.9 度。歷史上未發生過強烈的地震。據縣志記載，1809 年夏地震，烈度大于Ⅵ度。根據國家地震局物探隊記載，1827 年3 月23 日發生一次地震，屬有感地震。根據《（GB18306-2001）中國地震動峰權區劃圖》，礦井所在地地震動峰值加速度0.05g，相應地震基本烈度為Ⅵ度，屬于地殼相對穩定區。綜合分析認為礦井屬較穩定區域，地震對礦井影響不大，有利于礦山生產建設。

1.7 地質災害

礦井內可能出現的地質災害有：地裂縫、地面塌陷。受生產礦井頂板冒落影響，地表將會出現地裂縫、地面建筑出現墻體開裂等環境地質問題。礦井開采的二1 煤層頂板以砂巖、泥巖為主，巖體穩定性較好；二1 煤層底板以砂質泥巖為主，巖體穩定性中等。五3 煤層頂、底板主要為泥巖和砂質泥巖，巖石的抗剪、抗壓和抗拉強度均較二1 煤層弱，總體屬中等穩定性頂、底板。礦區內落差大于10m 斷層，按走向大致可分為北西、北東及近東西向斷層組。斷層性質以高角度正斷層為主，次為逆斷層。礦區內的斷層及其破碎帶是地下水富存空間，也是地下水的運移通道?，F狀條件下，地表塌陷不明顯，礦山地質環境問題類型少，危害小。礦區內形成一定面積的采空區，部分區域正在回采，采動影響較強烈。地處低山丘陵區，微地貌形態較復雜，地形起伏變化大。不利于自然排水，地形坡度一般為22°～35°，相對高差大，地面傾向與巖層傾向多為斜交。因此，礦山地質環境條件復雜程度為復雜。

1.8 土地損毀對生態環境的影響和破壞

礦山地質環境保護與治理因地制宜、因害設防，采礦活動引發礦山地質災害主要為地面塌陷及其伴生地裂縫，設計采取“挖深墊淺”方式實現地貌形態恢復，并輔、生態綠化等開展綜合治理。方案實施后，地面塌陷和地裂縫治理有效恢復了土地利用率和生產力，并有助于增加當地生態環境容量。對礦山地質環境問題進行綜合治理，地裂縫、地面塌陷得到回填（填充），土地得到平整，土壤得到改善，使破損土體得以恢復，地面林草植被增加，水土得以保持促進和保持。茂盛的草木能凈化空氣，調節氣侯，美化環境，并能促進野生動物的繁殖，改善生物圈的生態環境。對塌陷回填后的土地進行復墾，可以防止水土流失，再現耕地可耕作，綠化治理區可營造優美的生活生產環境，使生態環境更加協調，取得較好的環境效益。

1.9 環境地質影響分析

礦井開采過程中，會存在以下環境地質問題：a.煤層埋藏較淺的部位，放頂后采空區上方會出現地表塌陷和地裂縫。b.開采過程中產生的井下廢水、煤矸石占地及粉煤灰造成的淺層水、地表水污染和空氣污染。c.礦井長期疏排，造成地下水位下降，形成降水漏斗。

2 結論

綜上所述，采礦可產生局部地表變形，但對地質環境破壞不大；礦井內無重大污染源，地表水、地下水水質較好；礦坑排水對附近水體有一定的污染；煤矸石化學成份基本穩定；礦井內出現影響礦井安全的滑坡、崩塌、山洪泥石流等物理地質現象的可能性較小。建議采取措施進行綜合治理，以免嚴重污染環境，廢水要采取沉淀、過濾等凈化方法，不可直接排放；煤矸石應堆放在非耕地的低洼處，并在周圍架設隔離帶。