矿山地质环境恢复治理勘查要点浅析

王海东 初欣雨

(山西冶金岩土工程勘察有限公司，山西太原 030002)

1 概述

随着我国国民经济的飞速发展，矿产资源的开采强度不断加强，然而长期的矿产资源开发后，对矿区原有的地形地貌、地质构造、生态环境等造成较大的影响，使矿区的地质生态环境日趋恶化，主要表现为矿山地质灾害、含水层破坏、土地资源破坏、地形地貌景观破坏等，其中矿山地质灾害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等。2016年6月山西省人民政府印发了《山西省采煤沉陷区综合治理工作方案(2016—2018年)》［1］，开展了 59个采煤沉陷区矿山环境恢复治理项目的试点工作，明确了矿山地质环境恢复治理前进行有效的勘查工作是十分必要的。

2 勘查总体要求

根据采煤沉陷区地质环境恢复治理工程勘查的特殊性，宜采用分阶段勘查，可划分为可行性研究勘查阶段、初步设计勘查阶段，勘查成果必须满足初步设计的要求。

可行性研究勘查阶段在充分搜集利用和研究治理区已有资料的基础上，通过对治理区矿山地质环境的外业调绘和勘查，查明矿山地质环境破坏的边界条件、地形条件、破坏的严重程度、岩土体结构、水文地质条件以及地质灾害的分布和发育特征等;当已有资料不满足要求时，可视具体情况进行测绘、遥感解译、物探等勘探手段，对治理区拟采取的治理方法的可行性和适宜性做出评价，提出恢复治理工程方案的建议，为施工图设计提供必要的基础资料。

初步设计勘察阶段是结合工程设计方案，对设计的治理工程场地和重点部位进行针对性的地形测绘、施工剖面测量及工程地质测绘、勘探和测试、详细查明恢复治理工程施工区的矿山地质环境问题，结合勘探目的部署相关的钻探、槽探、原位测试，采集必要的岩、土、水试样，布置长期观测点。采用多种治理措施和手段，为矿山地质环境恢复治理工程设计、施工提供详细的资料，对治理工程措施、结构形式、埋置深度及工程施工等提出建议。

3 勘查工作要点

矿山采煤沉陷区地质环境恢复治理勘查应遵循资料收集→地面调查→专项勘查的工作程序。

3.1 资料收集

资料收集来源是矿山，已有的资料是矿山地质环境治理勘查设计的基础，通过分析前人资料，初步掌握矿山的区域地质环境条件，矿山资源开发利用状况，为部署勘查工作奠定基础。资料收集主要有以下几方面内容:

1)矿山自然地理条件资料:主要有地形地貌、气象水文资料、地理位置及交通、区域社会经济概况、土地资源等;

2)区域地质环境条件资料:主要有区域地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质资料等;

3)矿产资源勘查、开发状况资料:主要有探矿权和采矿权登记数据及有关资料;

4)矿山地质环境恢复治理资料:包括立项申请、监测、矿山地质环境保护与恢复治理方案等资料;

5)其他资料:如土地开发利用现状、植被分布、水土保持、土地复垦、环境保护等资料。

3.2 地面调查

利用矿区已有1∶10 000或适宜的大比例尺地形图作为工作底图，以地面调查为主，地面调查应采用穿越法与追索法相结合的方法，宜包括以下内容:

1)查明地形地貌特征及其与地层、构造、不良地质作用的关系，划分地貌单元;

2)将调查区范围内的地物点(建筑物、高压输电线路、塔基等)、水文点(水沟、水坑、水塘、泉水)、微地貌点(裂缝、陡坎、渣堆、塌陷坑等)表现在地形图上;

3)对采矿场、露天采坑、废渣石堆、排土场、尾矿库、塌陷区等典型的地质环境问题，应用数码相机记录影像资料，并初步判定其稳定性、危害性、恢复治理的可行性;

4)对调查区内的地质灾害点，如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷、地面沉降等，按照调查表中的内容进行逐项调查，必要时应附素描图、剖面图和平面图;

5)对地质灾害点要按照灾种填写相应的调查卡片，调查卡片按照地质灾害调查区划采用的各类调查表，对尾矿库、废渣石堆和排土场也要附文字说明;

6)对地质灾害点、地貌点、地物点、水文点要用GPS进行定位，精度满足相关规范要求。

3.3 矿山地质环境专项勘查

矿山采煤沉陷区引发的地质环境问题主要表现为采煤引发的矿山地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地资源破坏等。通过收集资料，开展治理区矿山地质环境调查，在查明矿山地质环境问题现状的基础上，对矿山地质环境问题进行分区分类，分区预测矿山地质环境影响范围和危害程度。对分区的矿山地质环境问题进行分类勘查，查明分区内各类地质环境问题的形成机制、分布特征、发育情况等，并根据勘查结果提出针对性的防治建议。

3.3.1 崩塌(危岩体)、滑坡、泥石流

对治理区内稳定性差和威胁县城、集镇、重要公共基础设施以及崩塌灾害易发区的所有居民点的崩塌(危岩体)、滑坡、泥石流，应进行专项勘查，专项勘查主要手段有工程地质测绘与调查、勘探、测试、试验等，具体内容应满足DZ/T 0261—2014滑坡崩塌泥石流灾害调查规范(1∶50 000)的相关要求。

3.3.2 地面塌陷

地面塌陷主要调查采空地面塌陷，采空塌陷的勘查以采空塌陷灾害调查与测绘为主。具体工作主要包括以下内容:1)采空塌陷调查采用实地量测为主的调查方法，调查记录按地面塌陷野外调查表逐一填写，不得遗漏地面塌陷主要要素，并对调查点进行拍照、录像或绘制素面图，如图1所示。2)调查采空塌陷发生时间、规模、范围和分布规律;调查矿区的开采起始时间、开采方式、规模、开采矿层、产状、采深采厚比、回采率、顶板管理办法、煤柱留设情况。3)调查地表变形特征和地面塌陷分布发育规律。4)根据收集的资料结合矿区水文地质条件、工程地质条件、开采厚度、开采深度和以往矿山开采的经验数据，按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》［4］规定的计算公式，确定地表塌陷范围、深度、稳定时间等。5)采空塌陷区测绘比例尺一般为1∶1 000～1∶2 000。6)调查地面塌陷的危害对象和成灾情况，预测其发展趋势、提出防治对策。

图1 地面塌陷图

图2 地裂缝图

3.3.3 地裂缝

地裂缝的勘查以地裂缝灾害调查与测绘为主，并辅以槽(探)等方法。具体工作主要包括以下内容:

1)地裂缝调查采用实地量测为主的调查方法，调查记录按地裂缝野外调查表逐一填写，不得遗漏地面塌陷主要要素，并对调查点进行拍照、录像或绘制素面图，如图2所示。

2)对治理区内采矿形成的地裂缝应查明地裂缝的单体形态特征和群体分布特征及其分布范围，查明地裂缝的产状要素和规模(长度、宽度、深度)，根据矿山开采及闭坑情况预测地裂缝的发展规律及趋势。

3)通过访问当地居民了解地裂缝的发育过程和历史，到排查地裂缝对地面建筑的破坏形式、破坏程度及破坏过程，分析地裂缝和塌陷区的关系。

4)调查地裂缝的危害和造成的损失，提出防治措施。

3.3.4 含水层破坏

含水层破坏的勘查主要以资料收集和水文地质调查为主，主要工作内容有:

1)查明含水岩组的类型、水位、与开采矿层的关系、含水层的渗透系数、单位涌水量、补给来源、排泄条件等。

2)查明含水层疏干、地下水位下降、泉水流量减少、地下水降落漏斗的分布范围、地下水水质变化情况，地下含水层破坏对生产生活用水水源的影响等。

3)预测矿山开采对含水层结构的影响与破坏。

3.3.5 土地资源破坏

土地资源破坏勘查要结合治理区内土地利用现状调查资料，查明治理区内的土地类型及权属，查明因采矿引起的土地资源占压与破坏的面积、分布特征，结合治理方案提出治理措施。调查工作主要有以下几个方面:

1)调查矿区开采形成的采场与塌陷区的面积、深度及对土地资源的影响程度;2)调查废石堆场占压破坏土地面积及对土地资源的影响程度;3)调查矿区因采矿修建的建构筑物及道路等占压土地资源的情况;4)调查治理区的土壤质量，评价土壤对植物的适宜性。

3.3.6 地形地貌景观破坏

地形地貌景观破坏主要体现在露天采坑、废渣堆场、道路损毁等影响地形地貌景观。

1)露天采坑勘查以调查为主，应按照采坑的分布划分采坑单元区，查明每个采坑的分布特征，查明边坡坡度及采坑揭露的岩性、岩层倾向，评价边坡的稳定性，并结合治理方案提出治理措施。2)废渣堆场的勘查以调查为主，查明弃土及废渣石堆的规模、堆积高度、方量、分布特征(平面和垂向分布)及物质组成，如图3所示;评价渣堆现状边坡的稳定性，分析滑坡、泥石流等地质灾害发生的可能性，并结合治理方案提出治理措施。3)道路损毁勘查采用以调查为主，辅以槽(井)探的方法。损毁道路的调查采用RTK进行定位，采用钢尺对损毁道路的长度、宽度等进行测量记录，如图4所示;然后采用槽(井)探的方法对原损毁道路路基和路面厚度及所采用的材料进行调查;然后绘制带曲线要素和道路里程的路线平面图，标注损毁道路区段，说明损毁道路结构组成。

图3 废弃渣堆剖面示意图

图4 损毁道路图

4 结语

1)通过对以往矿山采煤沉陷区地质环境治理勘查项目的总结和归纳，典型的矿山地质环境问题主要有矿山地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏和土地资源破坏四大方面;当前针对矿山地质环境问题的外业勘查手段最常用的有工程地质测绘和调查、物探、槽(井)探、钻探等，勘查的依据也主要是依据政策法规性文件和借用地质灾害、水利、岩土、园林绿化、道路、土地复垦等相关专业的技术标准，充分体现出了矿山地质环境治理工程的多元性和复杂性。2)矿山地质环境治理工程应按照法定的建设程序先勘查、后设计，目前矿山地质环境治理项目勘查采用的是地质灾害防治工程勘查资质，参与人员大多是水工环专业，对水利、园林、土地等专业方面的知识存在缺陷，存在专业与技术错位，导致勘查成果质量参差不齐。3)矿山地质环境问题在学术上属于环境地质的范畴，其典型问题已经向多专业产生了渗透和衍生，是多专业有机结合产生的一个新兴的领域，目前还处于探索阶段，没有形成专门的技术标准，因此矿山地质环境治理勘查的技术研究必须加强，相关技术标准也须实施跟进［7］。