江頭煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境綜合防治探析

李常輝， 李萬平， 齊文博

(湖南省煤田地質(zhì)局第六勘探隊(duì)， 湖南 湘潭 411100)

現(xiàn)狀條件下江頭煤礦礦業(yè)活動(dòng)影響主要有：礦業(yè)活動(dòng)造成礦山地質(zhì)環(huán)境和土地的破壞，對(duì)人居環(huán)境影響較重；礦山進(jìn)一步的開采活動(dòng)加劇了這樣影響的可能性。我隊(duì)制訂的綜合防治方案有針對(duì)性地提出了防治措施，最大程度實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處，實(shí)現(xiàn)資源在開采中保護(hù)、在保護(hù)中開發(fā)的目標(biāo)。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 礦山基本情況

江頭煤礦位于白沙礦區(qū)江頭井田，隸屬耒陽市龍?zhí)伶?zhèn)。區(qū)內(nèi)有居民4 468人、房屋956棟，房屋多為 1～3 層磚木或磚混結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為15萬噸/年，尚存在服務(wù)年限18.4年。

1.2 礦山及周邊其他人類工程活動(dòng)情況

1.2.1 周邊礦業(yè)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

(1)周邊生產(chǎn)礦井：礦井南部為楓樹煤礦，北部有磨田煤礦，水文地質(zhì)條件均簡單，礦山開采均未與本礦巷道貫通，對(duì)本礦山地質(zhì)環(huán)境影響較輕。

(2)老窯：江頭煤礦煤層露頭處遍布20余個(gè)老窯，開采5～6煤層，開采范圍沿走向60～200 m、垂深±0水平以內(nèi)。小煤窯停采后，窯口倒塌，自然堵塞，坑、巷積水，域內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境破壞較嚴(yán)重。

1.2.2 周邊其他人類工程活動(dòng)及其影響

區(qū)內(nèi)主要為林地、果園、水田，除礦業(yè)活動(dòng)外其他人類工程活動(dòng)主要為民用建筑、道路和林業(yè)及農(nóng)墾。人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響較輕。

1.3 礦山地質(zhì)環(huán)境條件

(1)礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬中等類型，為富水性弱裂隙充水礦床。目前礦山開采最低水平為-350 m，一般涌水量為65 m3/h，最大為107 m3/h，預(yù)測(cè)未來開采至-500 m水平井底一般涌水量為273 m3/h，最大為449 m3/h。地下水疏干排水未導(dǎo)致地面裂縫、地面塌陷；礦坑進(jìn)水邊界條件簡單，充水地層巖溶不發(fā)育，老窯水威脅中等；地表水體少，地表水與地下水聯(lián)系不密切，對(duì)礦坑充水影響小。

(2)矸石、礦渣或礦坑水有害組分少，含量低，堆渣條件好，礦渣堆穩(wěn)定，不易污染水、土環(huán)境。

(3)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，斷層對(duì)礦坑充水和采礦影響小。

(4)區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件中等，巖土體工程地質(zhì)條件一般，可溶巖類較少，殘坡積一般厚0～20 m，煤層頂?shù)装骞こ痰刭|(zhì)條件中等。

(5)采空區(qū)面積和空間中等，重復(fù)開采較少。

(6)現(xiàn)狀條件下礦山地質(zhì)環(huán)境問題中等，危害中等。

(7)地形簡單，地貌單元類型少，主要為丘陵地貌，地形坡角一般小于20°，坡向與地層傾向以斜交為主。

綜合所述，礦山地質(zhì)環(huán)境條件確定為中等復(fù)雜類型[1]。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題現(xiàn)狀

現(xiàn)狀條件下礦業(yè)活動(dòng)影響如下：(1)對(duì)水資源、水環(huán)境影響較輕；(2)礦業(yè)活動(dòng)占用破壞土地資源影響較重，采礦地表變形破壞對(duì)土石環(huán)境影響較輕，矸石堆對(duì)土石環(huán)境影響較重；(3)礦業(yè)活動(dòng)引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流影響較輕，引發(fā)地面塌陷(變形)地質(zhì)災(zāi)害影響較重；(4)對(duì)重要建筑物及工程、設(shè)施和自然保護(hù)區(qū)影響較輕；(5)對(duì)景觀影響較輕；(6)對(duì)人居環(huán)境影響較重。

現(xiàn)狀評(píng)估礦山地質(zhì)環(huán)境整體影響較重。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理現(xiàn)狀

2.2.1 廢水的治理

經(jīng)污水處理池處理后的礦坑水經(jīng)過區(qū)域植被生長正常，2018年10月檢測(cè)水質(zhì)達(dá)標(biāo)，治理效果較好，對(duì)溪水污染影響較輕。

2.2.2 矸石治理

礦山現(xiàn)有矸石堆3處：第一處(G1)目前仍在使用，在礦部附近，占地約11 750 m2，堆積方量約7.83萬立方米；第二處(G2)位于北風(fēng)井；第三處(G3)在聚鑫井口附近，目前不再新增矸石量，占地約6 000 m2，堆積方量約3.0萬立方米。礦山每年往外運(yùn)矸石，故近幾年來堆放矸石量正在減少，煤矸石綜合利用取得了一定成效。

2.2.3 采空區(qū)地面變形治理

1992年10月礦山南風(fēng)井東面老采空區(qū)地面變形破壞，稻田中出現(xiàn)一個(gè)地面塌陷漏斗，附近一棟民房開裂。經(jīng)調(diào)查，原開裂的房屋居民已經(jīng)搬遷，周邊沒有其他建筑；原地面塌陷位置經(jīng)過回填處理，目前為一水塘；周邊地面未見新的地面塌陷或裂縫。

2.3 礦山地質(zhì)環(huán)境問題預(yù)測(cè)

礦業(yè)活動(dòng)影響預(yù)測(cè)如下：(1)預(yù)測(cè)評(píng)估礦業(yè)活動(dòng)對(duì)水資源影響較重、水環(huán)境影響較輕；(2)預(yù)測(cè)評(píng)估礦業(yè)活動(dòng)對(duì)土地(石)資源、土石環(huán)境破壞影響較重；(3)預(yù)測(cè)評(píng)估礦業(yè)活動(dòng)引發(fā)采空區(qū)地面變形影響較重，礦山建設(shè)遭受地質(zhì)災(zāi)害影響較輕；(4)預(yù)測(cè)評(píng)估礦業(yè)活動(dòng)對(duì)重要建筑物及工程、設(shè)施和自然保護(hù)區(qū)影響較輕；(5)預(yù)測(cè)評(píng)估礦業(yè)活動(dòng)對(duì)景觀影響較輕；(6)預(yù)測(cè)評(píng)估對(duì)評(píng)估區(qū)內(nèi)人居環(huán)境影響較重。

綜上，預(yù)測(cè)評(píng)估礦業(yè)活動(dòng)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響較重[2]。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境綜合防治方案

3.1 防治目標(biāo)

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)存在的主要地質(zhì)環(huán)境問題和評(píng)估結(jié)果、礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征、礦山開發(fā)利用方案及建設(shè)規(guī)劃，為科學(xué)、有效地治理礦山地質(zhì)環(huán)境問題，礦山地質(zhì)環(huán)境綜合防治目標(biāo)如下：

(1)綜合治理礦山地質(zhì)環(huán)境，對(duì)礦區(qū)可能存在的災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)、巡查，并采取有效措施及時(shí)消除隱患。

(2)有效治理固體廢棄物堆，不再造成次生災(zāi)害。

(3)需對(duì)礦山廢水(礦坑水、矸石淋濾水)得到100%處理，保護(hù)水環(huán)境。

(4)減少土地壓占面積，對(duì)礦山地面建設(shè)場(chǎng)地、矸石堆場(chǎng)地進(jìn)行平整，種植綠化，閉坑后全面恢復(fù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境，確保土地復(fù)墾率100%，使開采后礦區(qū)植被覆蓋率不低于原有覆蓋率水平。

3.2 防治任務(wù)

為綜合治理礦山地質(zhì)環(huán)境，控制或消除礦山存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，防止礦山建設(shè)、生產(chǎn)等活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的破壞，結(jié)合實(shí)際，礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)任務(wù)主要包括：

(1)采取工程措施及臨時(shí)防護(hù)措施，不影響礦山生產(chǎn)，兼顧對(duì)礦業(yè)活動(dòng)壓占或破壞的土地、植被資源進(jìn)行恢復(fù)，減少新增地質(zhì)災(zāi)害造成的危害，改善礦區(qū)生態(tài)、景觀環(huán)境，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)開發(fā)與區(qū)域生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(2)加強(qiáng)矸石綜合利用力度，減少矸石堆放量；對(duì)已有煤矸石進(jìn)行分層堆放，降低矸石堆高度，減緩矸石堆堆積坡度，杜絕矸石堆發(fā)生崩滑、矸石流等地質(zhì)災(zāi)害。

(3)對(duì)礦業(yè)活動(dòng)引發(fā)、遭受的地質(zhì)災(zāi)害及隱患進(jìn)行有效防治，避免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

(4)開展地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)工程，包括對(duì)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的監(jiān)測(cè)、礦山廢水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)等。

3.3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案

地面建設(shè)綜合防治方案：(1)嚴(yán)格控制用地面積與范圍，盡可能避免新增破壞面積；(2)閉坑后場(chǎng)地復(fù)墾恢復(fù)植被。

矸石堆綜合防治方案：(1)加強(qiáng)矸石的綜合利用，減少積存量；(2)閉坑后場(chǎng)地復(fù)墾恢復(fù)，修建截排水溝。

采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治方案：(1)留設(shè)足夠的保安礦柱；(2)利用矸石充填廢棄巷道；(3)發(fā)現(xiàn)地面開裂受損，及時(shí)進(jìn)行填平整治；(4)發(fā)現(xiàn)地面建筑物受損，及時(shí)采取監(jiān)測(cè)、維修補(bǔ)償、地基鉆孔注漿加固、異地安置(達(dá)到D級(jí)破壞的須搬遷)等措施，以簡易監(jiān)測(cè)或觀測(cè)為主，定期使用鋼尺或設(shè)備儀器等進(jìn)行測(cè)量。

礦山廢水防治工程方案：對(duì)礦坑水進(jìn)行沉淀、凈化處理，達(dá)標(biāo)后再排放，在溪溝下游設(shè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，定期檢測(cè)水質(zhì)情況，若水質(zhì)變差則及時(shí)采取措施治理。井口封閉工程方案：閉坑后，對(duì)各井口應(yīng)采取適當(dāng)工程措施進(jìn)行永久性封堵。

3.4 綜合防治方案設(shè)計(jì)及工程量

3.4.1 采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治

前已詳述，預(yù)測(cè)采空區(qū)地面塌陷對(duì)局部居民區(qū)的影響較重，因無法確定其破壞的具體情況，只是存在破壞的可能性。因此，提出由礦方負(fù)責(zé)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)采取有效措施，控制經(jīng)濟(jì)損失。設(shè)計(jì)防治工程為布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)、房屋維修、經(jīng)濟(jì)賠償，損壞嚴(yán)重的搬遷避讓等；本方案提出預(yù)留資金，作為防治措施預(yù)備經(jīng)費(fèi)。

3.4.2 井口封堵工程

按國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局令第28號(hào)，2009年9月，平硐井口封閉時(shí)采用漿砌片石封閉即可，厚2 m。斜井井口封閉時(shí)在井口下長24 m處砌筑1座漿砌片石墻，厚2 m，然后采用廢石填至井口，長20 m，井口采用漿砌片石封閉，厚2 m；為了防止填渣段的淋濾水聚積，造成擋墻坍塌或渣流，在井口下部封閉擋墻，底部留設(shè)滲水孔，孔徑Ф100 mm，孔的上方可用較大的大塊石堆積，防止孔徑堵塞；報(bào)廢的立井應(yīng)當(dāng)填實(shí)封堵，或者在井口澆注1個(gè)大于井筒斷面的堅(jiān)實(shí)的鋼筋混凝土蓋板，并設(shè)置柵欄和標(biāo)志。

本礦山有5個(gè)井口(聚鑫煤礦主井、副井已封閉，在2016年已通過了分期驗(yàn)收)，即主井、北風(fēng)井(原副井)、南一風(fēng)井、原北風(fēng)井、南二風(fēng)井。礦山閉坑時(shí)，應(yīng)予以封閉。

3.4.3 排水工程

由于G1矸石場(chǎng)南面、G2矸石場(chǎng)周圍匯水面積小，不需修砌截水溝；G1矸石場(chǎng)北面、G3矸石場(chǎng)上方需布置截水溝工程。

3.4.4 廢水處理工程

礦山建有污水處理池，對(duì)礦坑水進(jìn)行酸性中和、沉淀處理，并定期撈渣。設(shè)計(jì)在沉淀池出口設(shè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1個(gè)，并每個(gè)季度采水樣進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)計(jì)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)期為18.4 a，取水樣2*18.4*4=148組。礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程量統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程量統(tǒng)計(jì)表

3.5 礦山土地復(fù)墾工程

3.5.1 復(fù)墾工程設(shè)計(jì)

復(fù)墾方向?yàn)榱值亍⒑档兀恋貜?fù)墾工程主要包括砌體拆除、表土剝離、土地翻耕、植樹種草。

(1)砌體拆除。礦山閉坑后，先將地面建筑、硬化層等拆除，地面建筑為漿砌磚結(jié)構(gòu)房屋1～3層，房屋建筑方量200～300 m3，平均約250立方米/棟。地面硬化物厚0.2～0.4 m，平均厚0.3 m，計(jì)拆除量約0.3 m3/m2。可將建筑垃圾用于井口封堵、鋪路等，運(yùn)距500～1000 m。

(2)表土剝離。對(duì)取土場(chǎng)進(jìn)行表土剝離，用于復(fù)墾所需覆蓋土方。

(3)土地翻耕。地面建筑及硬化物拆除后進(jìn)行土地翻耕，然后再挖樹坑。

(4)植樹、撒草籽。樹坑規(guī)格為0.5 m×0.5 m×0.5 m，并暴露一段時(shí)間，坑內(nèi)放少量客土，樹種為杉樹。樹的株行距為 2.0 m×2.0 m，初植密度為2 500株/平方百米；苗木規(guī)格為兩年實(shí)生苗，苗高1 m以上，土球直徑10 cm以上；造林時(shí)間一般為冬、春季。

3.5.2 復(fù)墾工程量計(jì)算

根據(jù)前述復(fù)墾設(shè)計(jì)，礦山地面建設(shè)復(fù)墾工程量計(jì)算見表2，矸石堆、沉淀池復(fù)墾工程量見表3。

表2 礦山地面建設(shè)復(fù)墾工程量測(cè)算表

表3 矸石堆、沉淀池復(fù)墾工程量測(cè)算表

4 結(jié)語

本礦山服務(wù)年限較長，采礦許可證為5年有效期，因此本方案主要服務(wù)期為近5年(2019年8月～2024年7月)，同時(shí)對(duì)遠(yuǎn)期(2024年8月～2041年12月)進(jìn)行展望與規(guī)劃。方案最大限度地減輕礦業(yè)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境綜合防治，落實(shí)礦山企業(yè)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境綜合防治義務(wù)，為礦山企業(yè)實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境綜合防治提供技術(shù)支撐，為礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理驗(yàn)收與監(jiān)督管理提供依據(jù)。