對山西大平煤礦地質環境恢復治理的研究分析

房小夏

（山西煤炭進出口集團有限公司，山西太原030006）

習近平生態文明思想及綠色發展戰略為環境保護提供了良好的發展機遇。近年來，山西省實行礦產資源開發利用方案、礦山地質環境保護與恢復治理方案、土地復墾方案“三合一”編制及評審，體現了生態環境保護“事前預防”的精神，從礦產資源開發利用方案設計階段就充分考慮到開采對地質環境、土地的破壞，并提出恢復措施。本文根據《地質災害防治條例》、《礦山地質環境保護規定》，以“預防為主、防治結合”、“在保護中開發、在開發中保護”、“誰開發誰保護，誰破壞誰治理”為原則，對山西大平煤礦地質環境影響進行了分析，提出了恢復治理措施。

1 大平煤礦地質環境條件現狀

山西大平煤礦位于沁水煤田襄垣礦區，批準開采3～15號煤層，生產規模為120.00×104t/a。礦區位于太行山復式背斜之西翼，沁水復式向斜東緣。含煤地層為石炭系上統太原組和二疊系下統山西組。礦區內自西南—東北方向分布有濁漳河西源支流。

礦區內地表大部分被第四系松散沉積物所覆蓋，局部零星出露二疊系上統上石盒子組地層。地貌特征為黃土梁、黃土峁、黃土溝谷，地形復雜。井田區未發現滑坡、溝谷泥石流和崩塌的不良地質作用。在已開采后遺留的大范圍采空區，存在著地面下沉的潛在威脅。

2 地質環境影響及恢復治理分析

2.1 地裂縫、地面塌陷

大平礦區現狀條件下發育的地質災害類型主要為地裂縫、地面塌陷。應按《建筑物、鐵路、水體及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規范》留設保護煤柱，采空塌陷區設立警示牌；對未達到穩定狀態的地裂縫及地面塌陷，宜采取監測、示警及臨時工程措施；達到穩定狀態的地裂縫及地面塌陷，應采取防滲處理、削高填低、回填整平、植被重建等綜合治理措施。

依據地裂縫破壞程度，針對不同地層構造和土層厚度，裂縫處理方案及工藝如下：

（1）對輕度破壞，土層較厚、裂縫未貫穿土層的土地，采用黃土填堵方法，首先將裂縫采用人工或機械兩種方式開挖，開挖寬度為裂縫兩側0.3～0.5m，開裂深度較淺的地裂縫全部挖開；較深的地裂縫應分段開挖，即每深1.5m 沿裂縫向兩側放坡（1∶0.4）～（1∶1），留0.2～0.4m對稱臺階，開挖剝離的表土就近堆放在裂縫兩側，用新土充填裂縫；當充填高度距地表1m左右時，開始做第一次夯實，然后每充填40cm 左右夯實一次，直到與原地表基本平齊時為止，耕作層以下裂縫的回填要求夯實到干容重1.3t/m3以上。

（2）對地裂縫分布密度小、裂縫較大的區域，需對單個裂縫進行表土剝離，寬度為裂縫兩側各0.5m，深度視實際情況為0.5～1.1m不等，剝離的表土層就近堆放在裂縫兩側和平整土地的周邊。

（3）對破壞程度嚴重、裂縫穿透土層的土地，按反濾層的原理去填堵裂縫、孔洞。首先開挖至基巖頂面后用粗礫石填堵孔隙，其次用次粗礫，最后用礫、細砂，表層采用剝離土封堵。

（4）對于不完全采動區可采用人工階段性恢復治理，通過局部剝離表土，雜土填堵裂縫，平整土地，表土覆蓋；對于完全采動區在可采煤層全部開采結束且地表移動時間超過穩定時間后，地表變形進入穩定期，可以采用最終恢復治理方案。

2.2 含水層破壞

煤炭開采對地下水資源的影響主要表現為煤層開采后由于頂板的冒落，使采空區上覆含水層遭到損毀，原來儲存于含水層中的水在短時間內疏干而造成地下水資源損失。全井田區域3號煤層開采為大部分帶壓開采，開采將對其上覆巖層含水層的水資源產生一定影響。

根據含水層結構及地下水賦存條件，結合采礦工程，采取先探后采，為陷落柱和斷層留設防水煤柱等必要的止水措施，防止地下水串層污染，防止含水層破壞。另外，增強植被，抬升地下水位。根據地面塌陷治理恢復工作安排，大力開展植樹種草，擴大礦井內植被覆蓋面積，達到涵養水源的目的，促進開采煤層以上含水層水位的回升。礦山開采結束后，及時停止抽排地下水，使地下水位逐漸得到恢復，基本達到區域地下水位平衡。

開采沉陷對地表水不會產生直接的影響，但是地表下沉和地表裂縫的產生會使地表潛水位下降，改變地表水的徑流方向，使農作物受水份的影響而減產，生長受到影響。

2.3 地形地貌景觀影響與破壞

礦區內沒有國家、省級以及地方劃定或擬申報的地質遺跡、地質公園、自然保護區，也沒有古建筑、文物、風景旅游區等保護性人文景觀，評估區內208 國道從井田北部通過，太（原）焦（作）鐵路緊貼礦界東北側經過。現有4處工業場地，其中包括生活、生產區工業場地、矸石場、進風立井工業場地、回風井工業場地，現狀采礦活動主要對原生地形地貌景觀構成影響，其主要表現為工業場地工程建設、矸石排放等對原生地形地貌景觀的改變，其次為煤層采空后產生的地面塌陷、地裂縫等地面變形現象。生產過程中應建立監測、預警體系。閉坑后，拆除場區內不再使用的建筑物及設備。矸石場服務期滿后，清理、整治并覆土、恢復土地功能、恢復地形地貌景觀，與周邊自然景觀相協調。

2.4 土壤損害

大平礦的開采活動使地表產生沉陷變形和裂縫，使土壤本身的可利用性及其附著物遭到不同程度的損害。如耕地變得起伏不平或開裂，造成水、土、肥流失，促使土地沙化，耕作難度加大，同時導致土壤結構板結，土壤重量平均直徑（MWD）減少、分形維數（FD）增大，土壤總孔隙度減小，土壤密度增大，使得土壤通透性降低，含水量減小，土壤肥力下降。礦區需經過不斷的生態建設、水土保持和土地復墾生態恢復工作，有效控制與恢復損毀土地，減少土壤侵蝕和生產力下降等現象發生。

2.5 對植被的影響

山地和丘陵區地下煤層的開采沉陷主要使地表產生裂縫，損毀植物根系，地表植被出現枯萎或枯死的現象；其次，地表開采裂縫可能加速雨水和地表徑流的滲漏，使地表水位下降，從而影響植被對水分和養分的吸收，影響植被的生長，特別是在裸土區，土層較薄，水分補給和保水條件都較差；山區和丘陵區地表開采沉陷將引起原有的地表坡度的改變，部分地區的坡度可能變大，不同程度地影響了植物的生長。開采沉陷導致水土流失加劇，土壤的貧瘠化對植被和農作物的生長存在潛在性和長遠性的影響。

3 結論與展望

通過對礦山地質環境進行綜合治理，使裂縫、塌陷得到填充，土地得到平整，土壤得到改善，使破損山體得于恢復，地面林草植被增加，水土得于保持。進行土地復墾，恢復地形地貌景觀，可防止水土流失，再現耕地可耕作，荒坡荒溝可長草。地表變形區經治理，改善區內生態環境質量，減輕對地質地貌景觀的破壞，使得區內部分土地使用功能得到良好利用。防治地質災害發生，最大限度地減少采礦對土地資源的破壞，保障礦區人民生命財產安全，符合當前政府提倡可持續發展政策，能夠促進經濟和社會的可持續發展，有利于和諧礦區、和諧社會的建設。

礦區地質環境恢復治理是礦山可持續發展的重要保障。如何把保護環境的措施全面落到實處，來平衡資源與環境的關系，保證礦區的可持續發展，是當前的一個重要工作。地質環境恢復治理應像一個天平，一邊是煤炭資源開采，一邊是生態環境保護。隨著大數據、云計算、信息獲取技術和工程施工設備與技術的不斷進步，地質環境恢復治理還有很大的發展空間。保證資源開采與生態環境的協調，是實行“三合一”的初衷與目的，也符合全國“綠色礦山”建設規劃。