煤礦開采區生態環境治理分析

［關鍵詞］煤礦；生態環境；治理措施；織金某煤礦

長期以來，煤礦資源的開發在很大程度上帶動了當地經濟社會的發展，但礦業生產在促進當地經濟發展的同時，也對礦區生態環境造成了較大的破壞[1]，諸如壓占及損毀自然資源（包括土地資源、植被資源、水資源及原始地貌景觀資源）、污染地質環境（包括土壤環境及水資源環境）等，對區內及周邊的人居環境造成了很大的影響和破壞，制約了區內人口、資源、環境全面協調和可持續發展[2]。因此，對區內多年采礦活動造成破壞的生態環境進行恢復治理對經濟發展具有十分重要的意義。

1. 礦區概況

織金某煤礦片區位于貴州省畢節市織金縣珠藏鎮，屬高原型氣候，冬夏季早晚溫差較大，晝夜溫差經常在10 ℃以上，降雨多集中于5～8月間。年平均氣溫14.1°C，月平均最高氣溫為25.4°C，歷年極端最高氣溫為33.5°C，極端最低氣溫-10° C，雨量充沛，年總降雨量為880.2～1881.7 mm，年平均降雨量1243 mm，歷年月最大降雨量為610.6 mm，歷年月最少為4.4 mm，日最大降雨量為171.8 mm，降雪最早時間11月12日，終雪最晚時間為3月7日，最大積雪深度為30 cm，10月至翌年3月均見有霜凍，最長霜凍時間達131天。區內出露的地層主要為二疊系和第四系，二疊系分布最為廣泛。二疊系大隆組巖性以灰色薄至中厚層硅質巖、硅質頁巖為主，夾砂巖、泥巖，厚1 ～20 m，與下伏長興組為整合接觸關系。二疊系長興組巖性主要由灰、深灰色中厚層灰巖、燧石灰巖、泥灰巖組成，常夾黃色砂巖、泥質粉砂巖、鈣質砂巖、鈣質泥巖及0～1層炭質泥巖或煤層。二疊系龍潭組為一套典型的海陸交互相碎屑巖夾碳酸鹽巖含煤沉積巖系，主要由灰、灰黃色細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖組成。二疊系玄武巖組巖性為綠灰色，塊狀，隱晶質或拉斑玄武巖，夾火山角礫巖，具氣孔狀、杏仁狀、流紋狀構造，頂部常見白灰色玄武質火山碎屑凝灰巖，分布于含煤地層底部。在這一煤礦片區共設置四個治理區，分別為鳳凰山至座窩寨片區、珠藏鎮龍山村片區、大新橋水庫木橋片區、青山羊場片區，均有水泥公路進入場區，治理交通條件總體便利。

2. 礦區地質環境問題

①鳳凰山至座窩寨片區

主要包括鳳凰山片區礦坑內存在大量礦坑廢水，座窩寨至丫口田一帶土地遭受嚴重破壞，露天采坑和矸石堆、廢土堆隨處可見，給當地居民生活留下諸多隱患[3]。區內受采煤活動影響，道路已經受到不同程度的損毀，出現行車道窄、路面起伏大、道路積水，嚴重影響道路通行，損毀長度12.2 km。該區需要治理面積為7.09 km²。

②珠藏鎮龍山村片區

根據勘查，該片區5個小煤窯過去開采過程中形成了不同程度的煤矸石堆積體[4]，煤矸石堆積壓占的土地面積共計約9180 m²，堆積矸石總體積約6021.6 m³，對土地破壞面積0.26 km²。

③大新橋水庫木橋片區

在大新橋水庫上游匯水區分布了較多的老煤窯，而該水庫正是織金縣城的飲用水源地，為了保護水源水質，來自廢棄礦山的廢水流經當地許多地段。沖溝礦渣、酸性礦坑廢水中的廢水沉淀物和有害成分嚴重威脅當地居民用水安全[5]。該區需要治理面積為1.1 km²。

④青山羊場片區

該片區內礦山開采形成了1個明顯的采空沉陷區，位于原青山煤礦開采礦界范圍內，同時除了該沉陷區外，在整個區內還有14個地面塌陷坑和5條地裂縫，采空沉陷區、地面塌陷坑以及地裂縫對區內土地造成了很大程度的破壞，礦山開采損毀的土地資源面積約0.38 km²。

3. 礦區生態環境治理措施

治理區主要的四個治理片區，治理面積總計8.83 km²。根據各個片區不同情況設定技術路線圖（圖1），并提出治理措施。

①鳳凰山至座窩寨片區

據統計，鳳凰山至座窩寨片區48個老硐中，有30個老硐仍有污水排出，其老硐水可通過管網收集后排入原有污水處理廠進行處理，措施一共包括7條廢水主管線及廢水支管，將老硐水經沉砂井初步沉砂，泥水分離后排入礦區污水管網系統，最終排入污水處理廠處理達標后排放水體[6]。管線沿地形縱向坡度設置，盡量沿自然水體（溝渠、河道）單側埋設污水干管，以減少管線溝槽開挖工程量。管道采用MPVE 環保排污雙壁波紋，管徑為400～800 mm，整體覆土控制不小于1.0 m，局部覆土不足0.5 m及下穿沖溝處采用20 cm混凝土滿包處理。

其余18個無水老硐需采取毛石混凝土進行封堵[7]，采用毛石混凝土封堵老硐，洞口表面采用M15水泥砂漿抹面清光，毛石混凝土工作量為472.80 m3，M15水泥砂漿抹面清光面積47.28 m²。老硐封堵順序自里而外的后退式修建漿砌石，封堵厚度20.0 m，溝壁厚度0.30 m，施工結束后采用M15水泥砂漿抹面清光100 mm。所有的塊石均須坐在新拌和砂漿上，砂漿縫必須砂漿飽滿，石塊間不得直接緊靠，采用毛石混凝土封堵。老硐封堵施工結束后，在所有廢棄礦洞口外顯眼位置設立永久性明顯警示牌，徹底消除公共安全隱患。

治理區茶園規劃范圍為珠藏鎮座窩寨至丫口田一帶，規劃面積1.0 km²。該區段地形地貌較為復雜，起伏較大并且植被發育（植被主要為柳杉、灌木），具有較厚的土層。主要治理措施為宜作園地。規劃選擇土壤酸性和比較集中成片的地方劃為茶區，把宜茶土地盡量建成茶園，坡度過陡和山頂、山脊宜劃為林區。將茶園的道路分為主干道、支道和步行道，互相連接組成道路網。坡度較大處的支道、步道修成“S”字形緩路迂回而上，以減少水土沖刷并便于行走。坡度在10°以下的緩坡步道不必修“S”字形而可開成直道。茶園道路的設置要便于園地的管理和運輸暢通，盡量縮短路程，減少彎路。在次干道和支道應每隔200 m設置一個錯車道。為了少占用土地，應盡可能做到路、溝相結合，以排水溝的堤坎作道路。排蓄水系統應將土地設置成15°斜坡，以利于排水。根據排蓄兼顧的原則，建立一套設有隔離溝、縱溝、橫溝沉沙坑、集水井組成的排水、蓄水系統，既可防止雨水徑流沖刷茶園土壤，又可蓄水抗旱和解決施肥、噴藥用水，這樣就可變水害為水利，并可減少表土隨水流失，做到小雨不出園，大雨不成災。茶樹種植：選擇生長健壯，苗高20 cm 以上，莖粗0.3 cm，分枝2～3個，根系發達，無嚴重病蟲危害的無性系云霧綠茶苗進行定植。

對該區因采礦損毀的12.2 km道路進行修復，修復地點位于珠藏鎮華山村—羊場坡一帶，共3段，其中主線一條，支線兩條。主要修復措施為路面拓寬、平（縱斷）面優化及路面硬化，加強排水和邊坡防護，提高公路通行質量。充分利用原有公路的行車道和土路肩，平面適當調整，盡量少改路線、少占田地、杜絕拆遷房屋；縱向設計以少量路基找平填方為主、挖方為輔，杜絕大挖大填；必要路段修建排水邊溝、涵管，漿砌石護坡墻、路堤，做到平面順適、縱坡均衡、橫面合理。

②珠藏鎮龍山村片區

針對珠藏鎮龍山村片區的治理措施為土地復墾，將受損土地復墾為柳杉林、草地。柳杉種植：林地主要選擇柳杉，柳杉苗根據設計的株行距在地面上確定各喬木的種植穴，在平坦開闊地做到橫平豎直，整齊美觀，地形復雜或范圍較小時，依據地形變化進行布置定點，做到疏密適當，自然流暢，按“品”字形種植，間距2 m。植苗時保證苗木根系舒展，按“三埋兩踩一提苗”操作技術，確保回填土壓實，定植后及時澆灌定根水。草地播種：草地選擇冷季型草種早熟禾種植。將土壤深翻到20 cm，清除表土內樹根、石塊、建筑垃圾等雜物，整平地面，灌透水后進行播種，播種量15～20 g/m²， 確定播種量后，將要播種的地分塊，按所分面積及播種量稱量好種子，拌三倍細沙，分兩次均勻撒于土表，用人工耙子耙一遍，然后在表面覆大約1 cm厚的細沙和肥料的混合物，之后用磙子壓一遍。

③大新橋水庫木橋片區

針對大新橋水庫木橋片區存在的問題，采用沖溝內礦渣清理、老硐封堵及矸石堆清除、沖溝堆放格賓石籠、生物措施降解四種措施進行治理。

礦渣清理：沖溝內礦渣清理主要針對大新橋水庫上游木橋片區5條自然沖溝，為便于溝體內格賓石籠的鋪裝及其對酸性廢水的處理效果，對沖溝進行殘余礦渣及垃圾進行清理，清理工程量約1120 m³。

老硐封堵及矸石堆清除：老硐封堵及矸石堆清除與鳳凰山至座窩寨片區措施方法一致。沖溝堆放格賓石籠措施為了綜合水體酸性，防止溝體兩側土體受沖蝕，維持原有地形地貌，同時兼具減緩流速的功能，最大限度地保護區域耕地不受流失。

沖溝堆放格賓石籠：格賓石籠網設計如圖2所示，寬1.0 m，高1.0 m，單層堆放，網目80×100 mm，網面絲徑為2.7 mm，包覆PVC后絲徑3.7 mm，鍍鋅量大于250 g/m²，抗拉強度大于400 MPa，格賓網填石采用的石料為碳酸鹽巖，石質均勻，無裂紋，堅固新鮮，粒徑控制在10 cm～30 mm，且級配良好；疊水段，采用粒徑大于40 cm的碳酸鹽巖干壘。網箱及與溝壁處鋪設一層200 g/m²的土工布。另外在溝體陡坡處設置景觀壘石消能。

生物措施降解主要應用在織金縣珠藏鎮木橋村，總面積約1.1 km²。主要措施為場地周邊復綠[8]，在復墾區外圍選擇柳杉樹和毛竹作為植樹復綠的種苗類型。該場地區域平均年降雨量在1200 mm，年平均溫度高于10°C，且區域整體坡度較陡，大多數大于20°，場地土壤結構松散，土壤呈酸性，土地pH值適宜柳杉樹生長。另外毛竹生長較快，四季常青，基本沒有枯枝落葉，不僅具有很強的景觀效果，還有一定的經濟價值，可栽植在環島上。

建設水生植物帶：選擇當地優勢挺水植物，蘆葦、香蒲、菰（茭白）、荷花，其繁殖能力，環境適應能力都非常突出。主要繁殖方式是產生發達的地下匍匐莖進行克隆生長，因此可以在短時間內形成較大的單優群落。選擇竹葉眼子菜作為栽種的沉水植物，可以適應在河流等流水中生長，除了水生，可以適應枯水后的濕生，對水位波動具有一定的耐受力。花絮挺出水面，種子易收集。

生態修復區道路工程：為了保護土地復墾區等自然樹木和植被，區內道路的設計是在利用原有地塊分割區和現有道路的前提下形成的自由型道路系統。路寬以2.4 m為主。道路總長9.3 km。道路采用15 cm厚的碎石墊層，路面采用水泥混凝土路面。

過水壩設計：通過過水壩設置，能在豐水期攔蓄足夠的水量，保證多余的水量能宣泄下去，又能在枯水期有足夠的水量滿足水面的形成。由于上游片區起點到水庫區河底面高差較大，為減少土石方量開挖，通過修建5道過水壩以達到蓄水位。

④青山羊場片區

青山片區礦山生態環境治理主要為羊場坡土地復墾工程[9]，主要為土地復墾及道路修復。主要措施有柳杉種植與草坪播種，其種植方式與珠藏鎮龍山村片區一致。另外還有對羊場坡受損泥結石路2.3 km進行毛石路基鋪墊及硬化，厚20 cm，路寬4.5 m，總面積2385 m²。對跳花節戲臺子進行修繕，主要為場地硬化，硬化面積1637 m²。

4. 效益分析

①社會效益

煤礦開采區生態環境治理可以恢復治理區大部分耕地和林地，改善土地利用結構、合理利用土地、改善區域環境、促進生態良性循環。恢復的林、灌植被，還能防治治理區水土流失和土地沙化，提高當地生活質量，促進區內經濟和社會經濟的發展，同時為創建和諧社會奠定了社會基礎[10]。

②環境效益

煤礦開采區生態環境治理可以使礦區生態環境大大改善，惡化的環境迅速得到扭轉，改善和提高了當地居民的生活環境。通過對礦山土地復墾和植被恢復，不僅改變了礦山風貌，而且起到了防風固沙、保持水土的作用。隨著農田水利等基礎設施的建設、植被和防護林的建設，使治理區面貌煥然一新，大大改善農業生態環境、區域小氣候。利用生態系統進行土地復墾具有凈化功能，使進入礦區的河水、生活污水、處理后的酸性礦山廢水得到進一步凈化，并實現資源化，同時對通過降雨等其他途徑進入礦區的污染物也有凈化作用，對保護周邊人民飲用水水質具有重要意義。項目的實施，維護了生態平衡，并且通過治理，提高了群眾保護地質環境的意識，對當地今后人類與自然協調、可持續、健康發展有重大意義。

③經濟效益

煤礦開采區生態環境治理可以改善當地的農業結構，有利于村鎮建設發展。對帶動當地旅游產業的蓬勃發展有著戰略性意義，每年可增加經濟效益約1200萬元。公路修復12.2 km，可方便珠藏鎮華山村和鳳凰村約6500人出行，公路沿線1.67 km²旱地種植和約2.0 km2草地（林地）的開發利用，每年帶來的潛在經濟價值約1800萬元。

5. 結論

（1）由于煤礦開采，造成礦區一系列的地質環境問題，主要問題包括礦坑廢水危害，礦區道路受損，煤矸石堆積，形成采空沉陷區。

（2）針對礦區的地質環境問題，提出治理措施，主要治理措施有修建管道進行排污處理，廢棄礦渣處理，道路修復，沖溝堆放格賓石籠、生物措施降解等。

（3）通過效益分析認為，對采礦活動造成破壞的生態環境進行恢復治理，在社會、環境、經濟三方面均將產生可觀的效益，對當地的經濟發展有重要意義。