淮南矿区矿山地质环境影响评价方法探讨

柴义伦

（安徽省地质环境监测总站， 安徽合肥 230001）

关健词：矿山地质环境；矿山地质环境问题；影响评价

1 概况

淮南煤炭矿区地处安徽省北部淮河中下游地区，矿区面积约2800km2，行政区涉及安徽省淮南、阜阳、蚌埠等3市5区3县部分。矿区共分布各类煤矿80多家，其中，新建矿山2家，生产矿山18家，闭坑与政策性关闭矿山60多家，设置采矿权面积达1604 km2。矿区累计开采原煤约12108t，引发以地面塌陷、含水层破坏为主的矿山地质环境问题突出。

2 地质环境背景条件

2.1 自然地理

淮南煤炭矿区地处我国南北气候过渡地带，多年平均气温11～14℃，多年平均降水量600～1400mm，降水主要集中在6～8月份，约占全年降水量的45%，多年平均蒸发量800～1200mm。区内地表水属淮河水系，较大的地表水体为淮河及其支流，以及地面塌陷积水区，均属季节性水体。

矿区位于淮北平原与江淮波状平原两在地貌单元交界处，整个地形大致以淮河为界，淮河以南地区地形岗坳相间、波状起伏，地面标高20～242.6m，丘陵、平原均有分布，以剥蚀堆积、构造侵蚀溶蚀地貌类型为主；淮河以北地势平坦开阔，自西北向东南缓倾，地面标高15.5～25m，为淮河冲积平原，以堆积、剥蚀堆积地貌类型。

2.2 地质构造

矿区位于中朝准地台之华北坳陷南缘，淮河台坳淮南褶断带，褶皱、断裂发育。地层属华北地层大区晋冀鲁豫地层区徐淮地层分区淮南地层小区，除中元古界、志留系、泥盆系、石炭系下统、三叠系的中上统、侏罗系缺失外，其余地层均有不同程度的发育。

石炭、二叠系为含煤地层，地层厚度大于900m；矿床类型属多旋回沉积矿床，矿体埋藏深度变化较大，自南向北覆盖层50～700m。

2.3 水文地质条件

2.3.1 松散岩类孔隙水

含水层组由第四系、新近系松散堆积物组成，自上而下大致可分为4个含水层组，第一含水层组由第四系全新统、上更新统松散堆积物组成，地下水具无压至半承压性质，接受大气降水的直接补给，与地表水关系密切，补充来源充沛；第二、三、四含水层组由第四系中、下更新统和新近系中新统半胶结松散堆积物组成，各含水层组富水性主要受含水砂层发育程度控制，颗粒相对较粗、分选性较好、厚度较大的地段富水性强，单井涌水量达1000～3000m3/d，反之富水性相对较弱，地下水具承压性质，主要接受侧向迳流补给；各含水层组之间分布有大于10 m厚度的黏性土隔水层，水力联系微弱。

2.3.2 碳酸盐岩裂隙岩溶水

含水岩组由寒武系、奥陶系、石炭系碳酸盐岩组成，主要埋藏在煤系之下，富水性主要受构造和岩溶发育程度的控制，富水地段单井涌水量1000～3000m3/d；地下水具承压性质，水头标高一般22～25m，溶解性总固体一般小于1g/l，地下水类型呈现典型的径流-开采型；奥陶系、石炭系碳酸盐岩裂隙岩水是矿坑涌水的直接充水水源。

2.3.3 碎屑岩类孔隙裂隙水

含水岩组由石炭、二叠纪的碎屑岩组成，岩性以泥岩、砂岩、页岩等组成，富水性一般较差，受构造影响，构造发育地段岩石破碎裂隙孔隙较发育，富水地段单井涌水量可达1000m3/d；地下水具承压性质，是矿坑涌水的直接充水水源。

2.4 矿区工程地质条件

2.4.1 岩体

矿区主要分布碳酸盐岩工程地质岩组和碎屑岩工程地质岩组。碳酸盐岩工程地质岩组，主要奥陶系、石炭系的灰质白云岩、白云质灰岩及生物碎屑灰岩组成，隐晶质－晶结构，层状构造，新鲜岩石单轴抗压强度60～150MPa，属硬质岩石。碎屑岩工程地质岩组由二叠系的砂岩、泥岩组成，薄-中厚层状，软硬相间，砂岩新鲜岩石单轴抗压强度60～127MPa，泥岩新鲜岩石单轴抗压强度6.0～59MPa。

2.4.2 土体

矿区土体由第四系与新近系松散堆积物组成，以黏性土和砂性土为主，具多层结构，覆盖于岩体之上，构成地表覆盖层，厚度一般50～700m，不同地层时代的土体工程地质特征有一定的差异，总体上黏性土呈可塑状态，砂性土一般呈现密实状态。

3 主要矿山地质环境问题与恢复治理成效

3.1 采煤地面塌陷

截止2015年底，矿区共发生采煤塌陷74处之多，多处塌陷连成一体，形成20个塌陷面积大小不等、深浅不一的塌陷区，最大塌陷区面积93.5 km2，最大塌陷深度达22m，其塌陷规模属中-大型。塌陷区主要分布于淮南市的八公山、谢家集、大通、潘集、凤台、阜阳市的颍上、颍东等地区，矿区累计塌陷面积约316.82km2，其中积水区78.19 km2。据不完全统计，采煤塌陷损毁土地资源31682hm2，其中基本农田达25344hm2，大量的民房、农田水利、交通、电力等设施被损毁，直接经济损失超过500亿元。

3.2 含水层破坏

截止2 0 1 5年底，矿区含水层破坏面积达316km2，分布范围与塌陷区基本一致；受采掘和矿坑排水的影响，采空区上方岩层发生冒落、碎裂和弯曲变形，造成含水层原始结构遭受破坏，导致地下水赋存条件、循环条件和流场的变化，引发局部地下水位大幅下降，最大下降幅度超过50m，水量亦有明显减少，易诱发岩溶地面塌陷、地面沉降等系列地质环境问题。

3.3 恢复治理成效

各级政府及矿山企业高度重视矿山地质环境恢复治理工作，采取了一系列行政、技术和工程措施；编制采煤塌陷区土地综合整治规划，制定采煤沉陷区村庄搬迁计划，累计投入资金约185.17亿元，用于搬迁避让和治理工程，新建12个居民区，恢复治理面积2195.43hm2。

4 矿山地质环境影响评价

4.1 评价原则

以矿山地质环境条件为基础，以矿山地质环境问题及危害程度为主要因子，结合矿产资源开发利用程度、矿山地质环境恢复治理难易程度，采用定性与定量相结合方法进行评价。

4.2 评价指标选择

4.2.1 矿山地质环境影响评价

依据矿区矿山地质环境影响因素，本文选择地面塌陷地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观与土地资源破坏等4个主要因子进行评价，根据相关参数按照相关规范、标准划分影响程度等级（表1）。

4.2.2 区域矿山地质环境影响评价

依据区域地质环境影响因素，本文选择区位、地质环境条件、矿产资源开发利用、矿山地质环境问题与发展趋势、矿山生态环境恢复治理等作为评价因子，采取专家打分（表2）。

4.3 评价方法

4.3.1 矿山地质环境影响评价

矿山地质环境影响评价，主要是指矿业活动对矿山地质环境影响程度的评价，依据淮南煤炭矿区地质环境背景条件与存在的矿山地质环境问题及其影响因素分析，本文采用地理信息系统（GIS）图层叠加分析法进行评价。其评价方法：

表1 矿山地质环境影响评价指标选择一览表Table 1 Index selection for assessment of mine geo-environment impact

表2 区域矿山地质环境影响评价指标选择赋值一览表Table 2 Index selection and assignment for assessment of regional mine geo-environment impact

第一步：利用MPGIS信息系统，分别建立地面塌陷、含水层破坏、土地资源破坏与地形地貌破坏等单要素评价图层，按表1对各项评价指标进行分区；

第二步：将各个单要素评价图层在统一工程目录下进行叠加，以从重原则，重新划分影响分区，并以主要矿山地质环境问题进行分区定名，如：某区为地面塌陷为严重区，含水层破坏为较严重区，则该区定名为“地面塌陷矿山地质环境影响严重区；

第三步：依据分区结果，在图上量取分区面积，分析各区存在的主要矿山地质环境问题及其影响因素、危害程度、恢复治理难度等，综合评价矿山地质环境影响程度。

4.3.2 区域地质环境影响评价

区域地质环境影响评价，是对整个矿区矿业活动对区域地质环境的影响评价；根据淮南煤炭矿区矿山地质环境特点，本文采用专家打分与综合指数法进行矿山地质环境进行影响评价。其评价方法：

第一步：根据矿区区位、地形地貌、地质环境背景条件、矿山地质环境问题、矿山地质环境治理情况等，合理划分评价单元（进行综合评价分区）（图1）。

第二步：按表2列出的评价因子确定分值与权重值，并按公式（1）进行评价单元综合指数计算。

式中：F—综合指数；Fi—某一组成要素单项评价分值；Wi—评价因子权重。

第三步：根据各评价单元综合指数计算结果，按表3确定各矿山地质环境影响程度。

第四步：依据评价结果，在图上量取分区面积，分析各区存在的主要矿山地质环境问题及其影响因素、危害程度、恢复治理难度等，综合评价矿业活动对区域地质环境影响程度。积与深度进一步增加，由此造成的土地资源与地形地貌景观破坏程度进一步加重，预计2030年地面塌陷面积将达到500km2，恢复治理难度进一步增大，矿业活动对区域地质环境将造成严重影响（综合指数2.1）。

表3 矿山地质环境影响评价综合指数一览表Table 3 Comprehensive index list of mine geo-environmental impact assessment

4.4 评价结果

淮南煤炭矿区，矿山地质环境影响严重区面积346.67km2，约占矿区面积的12%，矿山地质环境影响较严重区面积174.37km2，约占矿区面积的6%，矿山地质环境影响轻微区807.09km2，约占矿区面积的29%。

矿业活动目前对区域地质环境影响较严重（综合指数1.2），影响严重区与较严重区累计约占矿区面积的18%；随着矿业活动的持续发展，地面塌陷面

图1 矿山地质环境影响评价分区图Fig.1 Zoning map of mine geo-environment impact assessment

5 结语

矿山地质环境影响评价，是按照一定的指标要求和技术方法，定性或定量地评价和估算矿业活动对矿山地质环境的影响程度。合理选择评价因子、评价指标及评价方法是矿山地质环境影响评价的重要环节。矿山地质环境影响综合评价方法还有层次分析法、神经网络法、灰色综合评判法、模糊综合评判法及环境承载力分析法等，只有结合矿区实际情况，选择合适的评价方法，建立相应的评价指标体系，才能对矿山地质环境影响程度做出客观评价。