朱庄矿地质环境评估与综合治理方案研究

赵权

(淮北矿业集团朱庄煤矿,安徽淮北 235047)

朱庄矿地质环境评估与综合治理方案研究

赵权

(淮北矿业集团朱庄煤矿,安徽淮北 235047)

为了保证矿山企业的可持续发展,并最大程度的减小井工开采带来的一系列环境影响,文章通过具体的实验依据,以朱庄煤矿为研究基础,对煤炭开采后的环境影响进行评估并对治理方案研究与分析,对煤炭企业安全、高效、经济开采及巷道支护等技术的研究具有重要的意义,并为以后类似条件的矿井环境评价与治理提供了参考依据.

环境评价 环境治理 可持续性发展

1 前言

矿山地质环境问题指受采矿活动影响而产生的地质环境破坏的现象，主要包括矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、含水层破坏，地形地貌景观破坏等.随着我国矿山事业的不断发展，随之而来的矿山地质环境问题及地质灾害问题日益严峻，如何解决这一问题，是当前迫切需要解决的问题[1]。

2 矿山环境分析与评估

2.1 评估范围与级别

本次评估范围为矿区开采与使用范围及受开采后地质影响范围、影响程度等，同时考虑矿区内部工程建设、地质灾害等造成的影响.朱庄煤矿位于淮北市相山东约9km处的矿山集镇境内，建成于1951年，地理位置东经116°50'16"～116°52'52"，北纬33°59'03"～33°56'37"，井田南北宽3.8km，东西长5.2km，面积约20km2，东部有烈山、大鼓山、老鸦山、白顶山等，西部有相山、陈将山等，为地下水和地表水的天然分水岭.矿区内地势平坦。

2.2 评估级别

2.2.1 评估范围内重要程度分级

①朱庄矿评估范围内有居民长期居住，分为6个工人村集中居住；②矿区附近建有铁路2条、乡村公路，省级公路五条；③矿区内无重要风景名胜区和自然保护区；④矿区内无重要、较水资源区，经矿区使用和破坏的土地类型为农田、林地等。

综和上诉实际情况，按国家2011年8月31日起发布的《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》[2]中“评估区重要程度分级”，该矿区为较重要区。

2.2.2 地质环境条件评估

(1)矿区地处淮北平原中部，属季风暖温带、半温润气候.冬季寒冷干燥多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和，年平均气温14.5℃.每年1～3月和11月、12月份气温在年平均气温以下，4～10月份在平均气温以上。

(2)淮北矿区位于苏鲁豫皖交界地区，东有郯庐大断裂，西有阜阳～麻城断裂，北有秦岭纬向构造带，南有宿南断裂(五河-利辛断裂).据全国地震烈度区划，淮北矿区大部分地区在Ⅵ度范围内，东部少数地区在Ⅶ度范围内.矿区内部工程建设无破坏生态环境及矿区地质构造等现象产生。

(3)朱庄矿井田位于闸河复式向斜南段，以宽缓的褶皱构造为主，断裂构造不堪发育，整个井田构造呈近“米”字型.南部为朱暗楼短轴向斜的北翼，向西分别有：戴庄背斜、任圩向斜、任庄背斜，最西部为李楼向斜的深部(-500m以下)，与杨庄煤矿相邻的井田南部边界还有后任向斜、戴圩孜向斜、西鲁庄背斜等。

(4)朱庄井田煤系地层为石炭二迭系，以二迭系为主，无基岩露头，全被厚为45.02～83.76m的第四系冲积层所覆盖.第四系含水层水、地面塌陷区水、河水，由于第四系底部有一层粘土夹砾石层，隔水性能好，对煤系地层无补给关系.二迭系砂岩裂隙含水分布均衡，裂隙发育程度高的富水性强，一般的较弱，是可采煤层的直接充水源.煤系内小断层构造较为发育，揭露时多有淋水和滴水现象.太原群岩溶裂隙含水组位于六煤层底板以下45～60m，为承压含水层，富水性较强，压力较大，且于奥陶系灰岩水具有水力联系，是威胁六煤层安全开采和矿井安全的主要因。

(5)朱庄煤矿井田含煤地层为石炭系、二迭系，以二迭系下石盒子组为主，山西组次之，石炭系太原组煤层不可采，本溪组不含煤.区内煤系地层总厚约988m，含煤18层，平均总厚约12.23m，含煤系数为1.24%，其中下石盒子组四、五煤层，山西组六煤层为该井田可采煤层，平均总厚度8.5m.

综上所述，按矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》中“井工开采矿山地质环境条件复杂程度分级”，矿山地质环境条件为中等。

2.2.3 矿山生产规模评定

朱庄煤矿始建于1959年10月，1961年10月建成投产，设计生产能力75万吨/年，服务年限62年.2000年核定生产能力200万吨/年，现年生产原煤已达210万吨。

综上所述，按矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》中“矿山生产建设规模分类”该项目为大型矿山。

总结上述，该评估区为较重要区，矿山地质环境条件为中等，矿山规模为大型矿山，按矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》中“矿山地质环境影响评估精度分级”，评估级别为二级。

3 矿山地质环境保护与综合治理

3.1 保护与治理原则

①坚持“预防为主、防治结合”的原则[2]。②坚持“在保护中开发、在开发中保护”的原则。③坚持“依靠科技进步、发展循环经济、建设绿色矿业”的原则。④坚持“谁开发谁保护，谁破坏谁治理”的原则[3]。

3.2 矿山环境保护与综合治理方案设计

设计方案分为保护与治理两方面.根据矿山具体的环境和施工条件，保护为矿山现场施工时的环境保护和地面的环境保护，治理包含开采过程中和开采后的治理以及矿山达到服务年限正式关闭后的地面景观及生态恢复三部分[4]。

图1 矸石充填塌陷积水区Figure.1 Gangue filling subside seeper area

图2 居民保障性住房Figure.2 Residents of affordable housing

图3 绿色植物栽培Figure.3 Green plant cultivation

图4 朱庄矿颐乐园Figure.4 Yi park of Zhuzhuang mine

3.3 矿山施工时环境保护与治理

对于正在开采中的矿井，保护分为井下施工和地面保护两部分。井下施工保护主要影响因素有开采方法、开采速度、井下现场环境的改善等；地面保护主要为地面建筑物、设备、土地以及水资源等的保护[5]。

朱庄矿井下开采方法为倾斜长壁采煤法，综合机械化采煤，采煤工作面全部采用掩护式液压支架支护，双滚筒采煤机割煤，采空区处理方式为自然垮落，全矿开采速度为圆班8-12m；掘进工作面有综掘和炮掘.支护方式有U型钢支护、锚索网+喷浆支护联合支护、工字钢架棚支护等多种支护方式，应用于不同种类的巷道之中.全矿综合机械化掘进与炮掘圆班共进尺30-50m。

综合机械化的使用使煤炭开采过程中安全系数大为提高，推进速度加快，顶板支护性能高，为井下作业和地面环境的保护均带来了便利。但朱庄矿采空区仍沿袭传统采煤作业中的自然垮落法处理，井下施工便利的同时，带给地面环境很大的破坏性，如地表塌陷、房屋等建筑物的破坏以及水资源的破坏等诸多问题。针对朱庄矿的具体施工方式及生产环境，现提出以下保护措施：

①井下巷道设计过程中，注意原有巷道的联合使用，在不影响正常生产的前提下，不设计开拓新的巷道。②提高井下巷道的支护质量，减小巷道变形量，保证巷道使用过程中的安全性。③对废弃巷道封闭式管理，悬挂警戒牌.同时采用矸石充填法，向巷道内充填废弃矸石，减小巷道变形量。④采煤工作面采空区可采用充填开采法，针对现场具体施工环境和安全经济等方面综合考虑，选择相应的充填方式。⑤加强开采过程中地面建筑物及设备的保护，如挖掘防裂带、墙体加固、设备悬挂处理等不同形式的加固措施。

针对对已发生或存在的矿山地质环境问题，采取相应的治理措施，消除问题隐患，恢复美化矿山环境，建设绿色矿业基地。矿山关闭后达到采矿场、矸石山与附近环境相协调，建立与区位条件相适应的环境功能。针对朱庄矿，提出以下具体治理措施：

(1)对于已经出现的地表沉陷现象，采用井下废旧矸石充填的方法，将塌陷处填平压实。充填时，先于沉陷积水处倾倒大量矸石，经压路机轧平轧实后，铺设轨道，井下矸石升井后，直接通过轨道运输至地表沉陷区充填，并于新充填区继续轧实并续接轨道，如此，直至沉陷积水区全部填平，并覆盖表土.见图1。

(2)建设居民保障性住房。在地表塌陷填实后，采用水泥灌浆等方式加固底板，并建设职工保障性住房，楼层高度不高于15m.朱庄矿现建设居民保障性住房一千五百多套，使用后未发现墙体裂痕、倒斜、表皮潮湿、脱落等现象，效果良好。见图2。

(3)开展实施覆土绿化，改善矿山环境[6].具体施工步骤为：①填平、压实过程：用废石、尾矿把平台、塌陷坑填平压实，具体充填方法同上。②填土过程：把剥离的土壤或从别处取来的土壤平铺于废石、尾矿之上，土壤的厚度应不小于50cm，填平压实，每填土10厘米厚洒水压实，再次覆土，保证土壤的质量应能满足植被的生长需求。③栽种植被：根据地方规划，可以植树，可以种草，亦可以考虑间种，但是植被种类要和土壤气候相匹配.植树间距一般2m。④浇水灌溉，保证成活率：尤其首次栽种，一般都要浇水，也可选择在雨天来临前一天进行栽种，借用雨水浇灌.作物要选择适合该地区气候及土壤性质的进行种植。⑤保苗成活：植被种植后，精心维护.要有专人看管，以防止牲畜踏吃，或被人砍伐。对于死苗还要采取补栽补种措施，见图3。

朱庄矿经绿化后，居民生活条件大为改善，表土覆盖后种植农作物和景观植物等，不仅增加了附近居民的经济收入，同时改善了矿区居民生活环境，小区附近的覆土区可建造公园、花园等，并辅助修建居民健身器材.经建设后，该矿工人六村现已被推荐为省级文明社区，经绿化建设后的颐乐园被推荐位省级文明示范花园。绿化效果显著，见图4。

4 结语

预测评估认为，矿山开发对矿山地质环境影响程度“较重”，矿山开采可能引发、加剧及本身可能遭受的地质灾害是坍塌掉块、不稳定边坡、泥石流等，其地质灾害的危险性“中等”。对矿山环境影响程度为“中等”。治理方案已正式实施，并取得了很大的经济和社会效益。

近年来，由于我国经济的迅猛发展，对于煤炭等资源的需求加大，导致矿山开产量急剧升高，对环境造成了一定的破坏。因此，加强矿山环境地质的研究，推进“资源节约型、环境友好型、生态型”的矿山建设势在必行。今后的环境评估与治理应向矿山环境地质问题的形成机理研究和矿山环境地质问题评价指标体系研究，建立科学、实用的矿山环境地质问题评价指标体系，制定矿山环境地质问题评价指标，建立多指标、多层次的综合评价模型，以及不同类型矿产矿山环境地质问题评价模型，为矿山地质环境监督、管理及预警提供技术平台。

[1]司震,鲍绥斌.对创建本质安全型和谐矿井的几点思考[J].煤炭工程,2007,10(6)：79-82.

[2]DZ/T0223-2011,《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》[S].

[3]杜春宁,陈东科,杜翠凤.煤矿本质安全管理综合评价体系模型与应用[J].重庆大学学报(自然科学版),2008,31(02)：33-36.

[4]陈一洲,唐立梅.小型矿山地质灾害危险性评估技术探讨[J].防灾科技学院学报,2007,9(01)：79-82.

[5]韩华,孙保卫,王峰,等.矿山环境治理地质灾害危险性评估技术探讨[J].城市地质,2006(01).

[6]陈绳武.矿山环境保护[M].成都科技大学出版社,1987.

To guarantee sustainable development of mine enterprise,and maximum reduce series environment effects with wells workers in mining,through specific experimental evidence based on Zhu Zhuang coal mine,this article research and analysis the environmental impact of coal mining after the assessment and management program,t is important to study the coal enterprise safety,efficiency,economy of mining and roadway supporting technology,and provides reference for the evaluation and management of mine environment with similar conditions.

environmental assessment comprehensive ecological improvement Sustainable development

赵权(1983.5—),男,(汉族),黑龙江省鸡西人,学士,从事矿井开采研究。