矿山环境恢复与治理方案研究

王欣荣，马国芳

（平顶山天安煤业股份有限公司一矿环保中心，河南 平顶山467001）

1 引言

近年来，由于自然作用和人为因素导致了矿山生态环境恶化，造成了人类生命财产损失，人类赖以生存的资源、环境受到了严重破坏。20世纪80年代以来，随着国民经济持续稳定的高速增长对矿产品的需求量也日益增大，市场经济条件下矿山片面追求经济效益，开采技术及设备落后等［1，2］，导致了矿山开采环境不断恶化，矿山环境问题不容忽视，因此急需对矿山环境进行保护恢复和治理。

矿山地质环境保护与治理是矿山资源开发过程中的重要组成部分，是消除矿山资源开发对周边环境影响的必要手段，是遏制、减少、避免矿山资源勘查开采活动破坏矿山地质环境，保护人民生命和财产安全，促进地区矿产资源合理开发利用和经济社会资源环境协调发展的重要途径［3，4］。本文针对平顶山天安煤业股份有限公司一矿矿山环境保护与恢复治理进行研究，详细介绍了该矿目前矿山开采及地质现状，存在的主要环境问题，并提出了有针对性的治理措施。

2 矿山开采及地质概况

2.1 矿山开采

平顶山天安煤业股份有限公司一矿于1957年12月动工兴建，1959年12月矿井简易投产，1971年达到设计产量。1981年由煤炭部129地质队对一、四、六矿深部进行补充勘探，1987年提交了《一、四、六矿深部扩勘报告》。经原煤炭部［88］煤生字第80号批准，平煤股份一矿井田深部边界扩大到五（丁）组煤层－600m，四（戊）组煤层－650m，二（己）组、一（庚）组煤层－800m等高线。井田地质储量为41426.9万t，服务年限79年。经1974年和1987年两次扩建，矿井设计生产能力提高到400万t/年，1993年达产。

表1 平顶山天安煤业股份有限公司一矿可采煤层特征一览

2.2 地质概况

该井田含煤地层为石炭系太原组，二叠系山西组和上、下石盒子组。自上而下划分为甲、乙、丙、丁、戊、己、庚等7个煤组。含煤地层总厚780m，含煤7组43层（有编号的煤层23层），其中甲、乙煤组无可采煤层。煤层总厚约26m。含煤系数为3.3%，可采煤层5组10层，总厚约15m，可采含煤系数为1.92%。煤层间距基本稳定。

现阶段煤矿开采煤层为丁6煤层，戊煤组。

丁6煤层为该井田主要可采煤层之一，位于下石河子组丁煤段中部，上距丁5煤层10m左右，沉积稳定，发育良好。该煤层一水平已全部采完，二、三水平煤厚1.09～3.64m，平均煤厚2.01m，属全区可采稳定煤层。该煤层结构简单，含夹矸0～2层，厚0～0.45m。

戊煤组位于下石河子组戊煤段中上部。该井田戊组煤层最为发育，厚度大，为主要可采煤层，但结构复杂，分叉合并现象普遍。

该矿可采煤层特征如表1所示。

3 主要环境问题

矿山开采主要对矿区植被资源及地貌景观影响严重。在开采过程中形成的压占土地资源、破坏地表植被主要包括工业广场压占土地资源、煤矸石堆放及矿区道路占地等方面。

3.1 矿山开采对植被及地貌景观的影响

该矿采煤塌陷面积达23km2，矿区附近广大地区大面积耕地被破坏，无法耕种，有的成为积水洼地。采矿活动，不仅破坏了土地资源，使耕地减少，还造成农作物大幅度减产，品质下降（图1）。

图1 采空塌陷引起的耕地变形

3.2 矸石堆放对矿区环境的影响

该矿建有3处矸石山，矸石存放量220万t，年排放量15万t，当矸石堆积量过大时，由于其结构松散，遇大暴雨等激发条件，有可能失稳发生崩塌灾害，主要危害对象为矸石山前缘的土地、人员及建筑，另外，工业广场附近矸石山，因南侧开挖坡脚用于制砖，使矸石山南侧坡度变陡，存在崩塌隐患。因此，其危险严重。

3.3 工业广场对矿区环境的影响

该矿工业广场主要布置有综合办公楼、浴室、食堂等行政福利建筑。工业场地建设对地貌景观影响程度小，但占压破坏土地资源为耕地，因此，工业广场及其他附属场地对矿山地质环境影响较为严重。

4 矿山地质环境保护与恢复治理技术措施

4.1 总体部署

由于该矿地质灾害以地面塌陷和地裂缝为主，因此，采用的治理措施是：“一疏、二平、三改造”。“一疏”就是挖沟开渠，建设主、支渠配套工程，旱能浇，涝能排的水利系统，疏排塌陷区内积水；“二平”即为对已疏开积水区的土地采用平整和梯田平整治理，复垦还耕；“三改造”即对无法排除塌陷区积水的区域，采取就地取土、建鱼塘、垫高土地造菜田的方法进行改造。规划出常年积水区开挖鱼塘，将弃土垫洼地进行造菜田，拉矸石围鱼塘铺路和修垫简易公路，建成养殖、种植生态工程系统。同时按照“宜农则农、宜林则林、宜鱼则鱼、宜建则建”的原则，建立水域养殖型、果林种植型、基地建筑型、疏排水复耕型、景上娱乐型等土地利用类型的复耕模式。

4.2 土地复垦与地裂缝治理工程

该治理区内北部属倾斜平原区，南部起地势渐高至低丘陵地段。开采结束后北部将形成陷坑，治理区微地貌将被改变，南部主要地质环境问题以地裂缝为主。治理工作将在塌陷基本稳定后进行。结合塌陷区南高北低的地貌特点及塌陷深度、范围，兼顾土地现状，按经济技术合理原则，采用“挖高填低法”实施工程治理。对于南部地裂缝，则以人工实施充填为主。该项工作预计平整与复耕土地1850亩、填埋裂缝850亩、道路与沟渠工程400m。

4.3 固体废弃物综合利用工程

该矿的固体废弃物主要有煤矸石、锅炉灰渣与生活垃圾等。正常生产期煤矸石年排放量约15万t，锅炉灰渣年排放量830t，生活垃圾年排放量596t，对固体废弃物综合利用工程如下。

4.3.1 煤矸石

该矿现有矸石处置场3处，位于现有工业场地南部、北一风井、北二风井，目前矸石山累计堆存量约220万t。除用于矸石砖材料外，多余煤矸石规划用于铺路路基的下料，开采后期，多余煤矸石则规划用于塌陷土地的治理，在充填塌陷区造地时只能作为耕作土的底土层，其上应铺设0.5～0.7m厚的心土层和表土层，以利于耕种。具体工作流程见前述土地复垦工程。

煤矸石的临时堆放要有序，合理使用土地资源，杜绝乱堆滥放，矸石山应及时进行治理绿化，矸石堆放坡角不宜大于30°，堆放高度小于10m。及时将固体废物外运，避免堆高后产生滑塌。临时矸石堆放场应经常洒水，以抵制粉尘的产生。

4.3.2 锅炉灰渣与生活垃圾

矿井正常生产期，锅炉灰渣产生量为830t/年，拟在修路或生产矸石砖方面加以利用。生活垃圾主要由工业场地的办公楼、食堂、单身宿舍等部门排放，排放量为596t/年，生活垃圾拟运至专用垃圾处置场处置。

5 结语

平顶山天安煤业股份有限公司一矿地质环境保护与恢复工程实施后，有效增加了耕地面积，缓解了当地土地少的紧张局面，改善了矿区居民的生存条件、生活空间和生活环境，提高了生活质量；同时也有效改善了该区域的经济发展，经济投资的外部环境，促进了矿区和谐，保护和改善了矿区生态环境，实现了社会、经济、环境的有机统一。

［1］马爱民，谢亚琼.矿山地质环境保护与恢复治理方案编制中几个技术问题的探讨［J］.中国环境管理干部学院学报，2009，19（2）：10～13.

［2］张 兴，王凌云.矿山地质环境保护与治理研究［J］.中国矿业，2011（8）：52～55.

［3］黄 成，江中乐，韩政兴.江西某煤矿矿山地质环境保护与恢复治理研究及对策［J］.科技信息，2011（5）：21～23.

［4］袁希平.浅谈矿山环境恢复治理［J］.湖北社会科学，2008（2）：178～180.