浅析矿山地质环境恢复治理方案

王磊 王鑫 刘姣

摘要：通过对呼伦贝尔大杨树宏基煤矿地质环境治理方案的设计研究，避免和减少生态环境污染和破坏，实现矿业经营与地质环境保护协调发展的最终目标[2]。经过前期现场勘查、资料收集和后期方案编制工作在掌握研究区地质环境问题的分布状况与影响程度的基础上，对地面塌陷区进行预测、对区域内建（构）物拆除、清理，对废弃井口进行封堵，并对场地进行平整、覆土和人工恢复地表植被，消除地质隐患，用复垦的方式实现复绿，实现绿水青山的美好环境。

关键词：绿水青山；地面塌陷；恢复植被

一、治理背景与任务

近年来，呼伦贝尔市经济快速发展，矿产资源开发为呼伦贝尔市的经济发展和城市建设提供了重要保障，但由此引发的地质环境问题同样不容忽视[3]。生态环境遭到破坏、水土流失、生物失去多样性。为确保矿区土地资源的可持续利用，地质环境治理工作迫在眉睫。本方案主要任务为：

（一）收集研究区水文地质、环境地质、地层岩性与地质构造和水土保持资料，分析论证土地资源和地下水的破坏类型和影响程度，发现地质灾害问题[1]。

（二）分析研究区存在的矿山地质环境问题的发育程度、表现特点和成因影响，对矿山地质环境保护、治理和监测工作进行现状分析评估。

（三）提出适合本研究区的治理方案，治理内容、治理措施，并对治理方案的可行性和效果进行论述。

二、地理位置及地质特征

（一）宏基煤矿位于呼伦贝尔市鄂伦春自治旗政府所在地阿里河镇东南约150km，北距大杨树镇约18公里，属亚寒带半湿润偏湿气候区，含煤地层总体呈一单斜产出。

（二）地层特征为（一）软弱-半坚硬岩白垩系下统大磨拐河组地层。（二）砂土第四系地层。煤层裂隙较发育，稳固性较差。矿区地质构造中等，第四系松散层全区覆盖于其他地层之上，厚度0.50-18.07m。

三、地质环境问题及预测量

（一）地面塌陷（沉陷）

矿区内原井采形成了较多采空区，占地面积为67.91 hm2。其中1下煤层采空区面积为62.07 hm2，2下煤层采空区面积为9.61 hm2。

（二）崩塌、滑坡

评估区内丘陵顶部呈浑圆状，边坡天然坡角3°～22°，冲沟较不发育，评估区内范围内岩层分较稳定，据现状调查评估区未出现崩塌、滑坡地质灾害。

计算方法：

以评估区34个钻孔资料为准，计算采厚比，以采深采厚比30为计算界面，用顶板埋深除以采厚，计算值大于30的为地面沉陷区域，计算值小于30的为地面塌陷区域。煤层采深采厚比大部分大于30（采深采厚比2.72-111.17），只有小部分钻孔小于30。据“地表移动和变形预测方法”采空区地面沉陷（塌陷）评价采用以下公式：

最大沉降值Wmax=q·cosα·M

式中：

M–煤层开采深度

q–下沉系数

由上式计算地面塌陷最大沉降值为2.12m，平均沉降值为1.44m。承灾对象为矿区职工和农民，受威胁人数<100人，受威胁财产<损失500万元，预测地面塌陷产生的地质灾害危害程度为“较严重”。地面沉陷区内岩体相对较稳定，地质灾害危害程度不大，预测地面沉陷地质灾害危害程度为“较轻”。

（三）含水层破坏

计算方法：

冒落带最大高度：Hc=（1-2）M

导水裂隙带最大高度：

Hf=100M/（5.1n+5.2）+5.1

式中：

Hc：冒落带最大高度（m）；

Hf：导水裂隙带最大高度（m）；

N：煤分层开采层数；

M：累计采厚（m）。

1下煤层开采后形成的冒落带最大高度为6.94m，导水裂隙带最大高度38.79m。2下煤层开采后形成的冒落带最大高度为9.00m，导水裂隙带最大高度48.79 m。根据计算结果：该区域内开采沟通上部松散岩类孔隙潜水且导水裂隙带切入了第四系松散岩类的孔隙含水层，松散孔隙水会对研究区巷道发生充水作用，所以矿区在开采过程中必须严格观察并记录矿井涌水量，遏制突水事故的发生。

四、治理原则及方案

（一）矿山地质环境保护与治理应该遵循如下原则

1.预防为主、防治结合

2.开发与保护相统一

3.谁开发、谁保护、谁破坏、谁治理

4.礦山地质环境保护与治理恢复方案与矿业生产相协调的原则

地面塌陷区：

对其实际形成的塌陷坑进行回填，回填后对塌陷坑进行平整，平整后对其进行覆土，覆土后进行人工撒播种草，对于其他林地（耕地、内陆滩涂不用复垦）复垦方向为人工草地。并在上部设立警示牌，用以提醒过往行人及矿山工作人员注意安全。

工业场地：

对区域内建（构）物拆除、清理，对主、副、风井、后期风井、原废弃井口进行封堵，并对场地进行平整、覆土和人工恢复地表植被。

地面沉陷区：

在整个开采过程中做好预测地面沉陷区监测、预警工作，如发现地面塌陷情况，及时进行回填处理。

临时排矸场：

待临时排矸场内的矸石全部回填、综合利用之后，对其进行整平和人工恢复植被。

（二）地质环境监测

定期对煤矿的采空区地表变形、地形起伏、植被破坏情况进行监测，实时了解并记录采空区上部地表变形情况。对研究区的地下水位进行监测和记录，安排专人抽取地下水进行化验送检，对矿区地下水的水质污染程度进行定期监测与记录。

（三）在采空区上部布置12监测点，采用固定桩、墩、特定记号等均匀布置，建立上期监测点。在临时排矸场设4个监测点。在采区周边布置2个地下水水质、水位监测点。用水准测量、全站仪、皮尺、照像等方法测量其大小及深度。定期对水位进行测量并采集排放水和矿区及周边的地下水、地表水水样进行化验，以分析采矿活动对含量水层及水源地的影响情况。时刻把握矿业活动对地下水水位、水质的影响。

五、可行性与效益分析

（一）可行性分析

1.避免治理工程的盲目进行和无序开展，减轻政府和企业负担，保证环境治理任务落实到根本[4]。

2.源头控制与复垦相结合能有效遏制矿区的水土流失现象，改善生态环境。复垦规划与采矿设计相结合，根据采矿进度合理安排复垦进度，把握全局，统筹规划[5]，因地制宜，可操作性强。

（二）效益分析

1.社会效益

矿山地质环境问题应按恢复治理方案在规划期内及时进行治理，对促进地方经济发展，带动企业参与施工，平衡劳动力与市场。

2.环境效益

矿山地质环境进行恢复治理，能够改善矿区生态环境，使破坏的土地重新利用，地表植被得到恢复。

3.经济效益

矿山地质环境恢复治理工程属防灾减灾工程范畴，防灾减灾工程主要由减灾效益和增值效益两部分组成，实施地质环境治理后，会恢复草地、耕地面积，具有一定的经济效益。

六、结论与建议

（一）矿山建设规模为中型、地质条件复杂程度为中等

（二）建立和完善矿山地质环境监测系统，随时对采空区、临时排矸场边坡稳定性、水环境进行监测。

（三）对已形成地面塌陷坑进行回填、平整、覆土、恢复植被，对工业场地、临时排矸场进行全面治理。不断积累资料，指导后续的治理工程，更好地为矿山建设服务。

参考文献：

[1]葛佐，高速.呼伦贝尔市煤矿矿区地质环境保护与综合治理[J].中国地质灾害与防治学报，2008 （04）.

[2]张德平，孙宏伟.呼伦贝尔市矿产资源总体规划编制的几点做法[J].中国国土资源经济，2004 （03）：1-11.

[3]李洪涛，柴建平.塑造可持续的地质矿产业——呼伦贝尔市矿产资源总体规划的编制原则和建议[J].西部资源，2006 （04）：1-12.

[4]钟爽.矿山废弃地生态恢复理论体系及其评价方法研究[D].辽宁工程技术大学，2005.

[5]郭振杰.内蒙古地质环境存在的问题及保护措施[J].内蒙古科技与经济，2007 （21）.