丰城市煤矿开发对矿区环境的影响及控制

田有元

（江西省煤田地质局一九五地质队，江西丰城331100）

丰城市煤矿开发对矿区环境的影响及控制

田有元*

（江西省煤田地质局一九五地质队，江西丰城331100）

丰城市煤矿开采所造成的环境污染和生态破坏是整个生态系统退化的重要因素，占用和破坏土地、污染水资源、造成生物多样性损害等。从政策和技术层面分别探讨矿区生态修复问题,旨在恢复矿区的生态平衡。

矿山开采；生态环境；开采控制；生态修复

中国有95%以上的一次能源、80%以上的工业原料和70%以上的农业生产资料来自于矿产资源。矿产资源的开发利用,有力地支撑了我国经济社会的快速发展。但我国矿业在推动经济发展的同时,也给生态环境带来了严重的问题。

1 矿山开采对生态环境的影响

1.1 占用和破坏土地

矿产资源开发利用必然占用和破坏土地,包括采矿场破坏土地、废渣堆放破坏土地、地面塌陷破坏土地、矿区修路及建设厂房占用破坏土地等,矿山对土地的破坏存在于矿产资源开发的各个环节。根据煤矿开采工艺流程可以看出，在生产过程中对土地造成的损毁可分3个环节：

(1)主要是发生在矿山基建期和扩建工程建设期，其主要表现形式为直接占用和井口挖损，地面大规模碾压，以及建设产生的土石方和井巷工程产生大量固体废弃物将占压大量土地，造成地表形态和功能发生根本改变。

(2)主要集中在生产运营期产生的矸石临时堆放期间如果管理不当，其淋溶渗漏液会流入周边土地，对周边的水体、土壤以及生态造成破坏；矸石的风化物由于风力作用可能产生大量的粉尘，覆盖在周边的植被上，影响植被的正常生长。

(3)土地在矿产开采期间发生塌陷改变区域地形地貌和岩层的稳定性对土地利用方式和类型产生影响，使得诸如水土流失、滑坡及泥石流等地质灾害发生的可能性增大。采矿活动本身遭受上述地质灾害的可能性较大，危险程度较大；在采空区影响带，采矿活动引发和遭受地裂缝、地面塌陷的可能性较大，危险程度较大。

丰城市煤矿开采主要为井下开采，井下开采对土地造成的损毁形式主要为挖损、压占、地表裂缝及地表塌陷、污染等。

(1)挖损：挖损主要指工业场地剥离大量表土及岩石，使得区内土壤消失或减少，土壤与其母岩的上下继承关系也不复存在，结果不但改变了原有用地类型，也改变了原有自然土壤的存在状态，同时对地表的植被造成彻底破坏。

（3）压占：储煤场、弃渣场、联络道路等对土壤的压占所造成的后果是原地表植被将不复存在，堆积废石形成的自然表面将无植被覆盖，容易导致泥石流和水土流失，有恶化当地生态环境的风险。

（3）地表裂缝及地表塌陷：由于煤矿为井下开采，可能会使地表局部出现地表裂缝及不同程度的塌陷坑。矿区属低丘陵区，原矿井开采范围内煤层厚度变化大，但由于开采范围较小，对地表影响较小，随着矿区面积的增大，开采范围逐渐增加，但开采深度也逐渐加深，对地表影响有限。

采空塌陷区在对土地的损毁是随着采矿工作面的推进而逐渐发生的，因而在时间上是一个动态的过程，在空间上也有一定的影响范围。当开采活动停止后，上覆岩石和地表的移动、变形、沉陷和破坏亦将在一定时间逐渐终止于一定范围之内。

对裂缝、塌陷区的处理主要是加强观测、及时充填裂缝，防洪排涝，并加强绿化，防止水土流失，防止发生泥石流。

1.2 造成水资源污染

矿山开采造成水资源污染包括地表水资源污染和地下水资源污染。地表水资源污染主要是指选矿水和选矿废水排入地表水体所造成的污染。在采矿生产过程中，露天开采或地下开采疏干排水和废石淋溶水都含有较高的悬浮物及重金属等，排入水体后往往造成地表水体的有机污染和重金属污染,并且增加水体的混浊度，影响水体纳污能力。另外，矸石及露天堆煤场遇到雨天时所排放的大量废水也很容易使矿区周围的河流、湖泊变成黑色死水。相对地表水资源污染，地下水资源污染更具有隐蔽性，且影响深远,难以恢复。矿产资源开采强度和延伸速度的不断加大提高，使得矿区地下水位大面积下降，导致缺水地区供水更加紧张，影响当地居民的正常生产生活。

1.3 造成生物多样性损失

废渣排放、植被清除、土壤污染与退化都严重影响着矿区动植物的生存，对生物多样性造成的破坏往往是不可逆的。生物多样性丧失后，虽然一些耐性物种能在矿地实现植物的自然定居，但形成的植被质量也通常是相对低劣的，因为矿山废弃土地土层薄、生物活性差，受损的生态系统恢复又非常缓慢，往往要50～100年。所以，矿山开采对生物多样性的破坏往往是致命的。

另外生产运营期内由于矿山生产掘进可能会引发地表塌陷。塌陷会改变塌陷区地形地貌，破坏土壤和水分循环，破坏植被的根系和水分、营养物质吸收的途径，从而影响植被生长。且地下水、地表水的变化，会对植被造成影响，地表土壤缺水，会导致需水多的植被被需水少的植被取代。

2 矿区生态修复

矿区生态修复实际上就是矿区的复垦。矿区生态修复是指对采矿引起退化的矿区生态系统，通过重整地形和表土，采取植被和其他适宜的土地利用方式，恢复其生态平衡的过程。土地复垦适宜性评价在详细调研项目区自然条件、社会经济状况以及土地利用状况的基础上，依据国家和地区的法律法规及相关规划，综合考虑土地损毁分析结果、公众参与意见以及周边类似项目的复垦经验等，采取切实可行的办法，确定复垦利用方向。

2.1 复垦土地评价原则

（1）符合土地利用总体规划，并与其他规划等相协调的原则。土地利用总体规划是从全局和长远的利益出发，以区域内全部土地为对象，对土地利用、开发、整治、保护等方面所做的统筹安排。土地复垦适宜性评价应符合土地利用总体规划，避免盲目投资、过度超前浪费土地资源。同时也应与其他规划相协调。

（2）因地制宜和农用地优先原则。土地的利用受周围环境条件制约，土地利用受方式必须与之相应的配套设施和环境特征相适应。根据被破坏前后土地拥有的基础设施，因地制宜、扬长避短，发挥优势，宜农则农，宜林则林，宜牧则牧，宜渔则渔。因此按照《土地复垦条例》第四条规定，复垦的替代应应当优先用于农业。

（3）自然因素和社会经济因素相结合原则。在进行复垦责任范围内被损毁土地复垦适宜性评价时，既要考虑其自然属性（土壤、气候、地貌、水资源），同时也要考虑社会经济属性，（如种植习惯、业主意愿、社会需要、生产力水平等）。确定损毁土地复垦方向需综合考虑项目区自然、社会经济因素以及公众参与意见等。复垦方向的确定也应该类比周边同类项目的复垦经验。

（4）主导限制因素与综合平衡原则。影响损毁土地复垦利用的因素很多，如塌陷、积水、土源、水源、土壤肥力、坡度以及灌排条件等。根据项目区自然环境、土地利用和土地损毁情况，分析影响损毁土地复垦利用的主导性限制因素，同时也兼顾其他限制因素。

（5）综合效益最佳的原则。在确定土地的复垦方向时，应首先考虑其最佳综合效益，选择最佳的利用方向。根据土地状况是否适宜复垦为某种用途的土地，或以最小的资金投入取得最佳的经济、社会和生态环境效益，同时应注意发挥整体效益，即根据区域土地利用总体规划的要求，合理确定土地复垦方向。

（6）动态和土地可持续发展的原则。土地损毁是一个动态过程，复垦土地的适宜性也随损毁等级与过程而变化，具有动态性，在进行土地复垦的适宜性评价时，应考虑矿区工农业发展的前景、科技进步以及生产和生活水平所带来的社会需求方面的变化，确定复垦土地的开发利用方向。复垦后的土地应既能满足保护生物多样性和生态环境的需要，又能满足人类对土地的需求，应保证生态安全和人类社会可持续发展。

（7）经济可行与技术合理性的原则。土地复垦所需的费用应在保证复垦目标完整、复垦效益达到复垦标准的前提下，兼顾土地复垦成本，尽可能减轻企业负担。复垦技术应能满足复垦工作顺利开展、复垦效果达到复垦标准的要求。

2.2 技术层面:清洁生产、修复与开采同步

（1）工业场地防制措施。根据工业场地的土壤条件和地形等特点，应采取综合防护措施，从根本上控制水土流失。首先，为防止工业场地平台上的积水沿边坡下泄引起水土流失，在堆放时有意将平盘筑成具有一定内倾角的内凹平面，同时在周围修筑挡水堰，以控制平盘积水沿边坡外流现象，从而扩大平盘的积水面积；其次，对平台进行土地平整、覆盖表层剥离土、进行植被防护；边坡采取稳定措施、实施开级削坡、坡脚用草袋护坡、坡面进行鱼鳞坑整地、并营造灌木防护林；工业场地周边修筑挡土围堰、挡土围堰营造灌木防护林。

（2）减少及整治土地塌陷。 对于厚煤层可利用水砂充填管理采空区顶板,有效减轻地表沉陷。对薄及中厚的煤层群,应采用离层带高压注入泥浆技术,减缓和减少地表沉陷。对于劣质煤层或结构复杂的煤层,可采用柱式或房柱式采煤法及条带式采煤法回采,以减少采后的地表塌陷量,减轻对地表环境的影响。

对于已塌陷的土地,在复垦技术上应使用综合整治的方式。如浅层采煤塌陷区的挖塘造地复垦,多层采煤塌陷区水产养殖复垦,煤矸石充填区造地基建复垦，深浅交错尚未稳定的塌陷区鱼鸭混养复垦以及粉煤灰充填区的覆土造林复垦等。

（3）地面生产系统防治措施。由于建筑物地基开挖以及硬化场地等施工活动，扰动和破坏了原地貌及植被，增加了水土流失强度。同时，又是办公、放置各种材料的地方，主体工程应设计排水工程，水土保持应以增加绿地面积及营造周边防护林、改善和保护环境为主。对公路（如矿井场外公路等）视采动影响和破坏情况，及时进行整修，保持路面平整，使公路能正常行车畅通。

（4）协调开采方法。根据井工开采地表水平变形的动态分布规律，在采煤工作面的交接处，地表影响分别为拉伸与压缩，拉伸产生的裂缝较小时，可能由地表压缩变形而自动愈合。因此，当多个工作面开采时，通过在推进方向上合理地布置工作面及开采顺序，抵消一部分地表变形，使被保护对象处于沉陷区的中间部分或压缩变形区，防止裂缝出现。

（5）利用和治理煤矸石。据统计，所有的洗矸、煤泥和部分的采掘出的煤矸石，都具有一定的发热量(300～3500kCal/kg),可以用于循环硫化床锅炉燃烧发电，真正毫无热值的白矸只有15%左右。煤矸石、洗矸、煤泥中的不可燃物质部分，经过循环硫化床低温燃烧后，同时具脱炭和活化作用，其灰渣是很好的建材原料，部分可以直接掺入水泥中，部分可用于制砖，其经济效益和环境效益十分可观。矿山开采过程中，尽量将井下的弃渣、废石用于采空区的填充，剩余的弃渣、废石运出矿井后，尽量运走用于道路修建、维护、拦矸坝的修建及塌陷区的充填，以减少废石、废渣占用土地面积，减少复垦资金。

[1]刘起霞,李清波,邹剑峰.环境工程地质[M].黄河水利出版社，2002.

[2]何国清，杨伦，凌赓娣，等.矿山开采沉陷学[M].中国矿业大学出版社,1991.

[3]蒋仲安.矿山环境工程[M].冶金工业出版社，2009.

[4]郎咸民,许治国.矿山地质与灾害防治[M].中国劳动社会保障出版社，2011.

[5]尹国勋.矿山环境保护[M].中国矿业大学出版社，2010.

[6]刘传正.地质灾害勘查指南[M].地质出版社，2002.

TD167

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1004-5716(2015)06-0143-03

2014-06-26

2014-07-02

田有元（1966-），男（汉族），江西吉安人，工程师，现从事水工环地质研究工作。