井工煤矿生态恢复治理工作中存在的问题及对策研究

郑晓江

摘 要： 为了研究井工煤矿生态恢复治理工作中存在的问题及对策。本文以笔者中煤大同能源有限责任公司多年工作经验为基础。在理论结合实际的前提下以中煤大同塔山煤矿为研究对象系统分析了当前矿井主要问题。针对生态恢复治理措施中的土地复垦治理措施展开相关探讨，为同行提供建设性意见。

关键词： 煤矿;生态;恢复;治理;工作

我国矿业的快速发展，在为经济社会发展提供重要物质保障的同时，也累积了不少矿山地质问题，矿产资源开发对生态系统影响和破坏较为突出。具体到井工煤矿，对生态系统影响和破坏主要是煤矿地下开采导致地表变形，进而损毁土地及造成地形地貌景观和植被破坏;煤矿形成的采空区造成地面塌陷、地裂缝等灾害;破坏地下水系统;“三废”排放造成环境破坏。

所研中煤大同塔山煤矿位于山西省大同市云冈区口泉乡上窝寨村境内，井田面积为8.146km2，可采煤层为2、5（3-5）、6、7、8、9号煤层。首采2#煤层，设计生产能力240万吨/年。煤矿位于大同煤田中东缘，行政区划属于大同市云岗区口泉乡。煤矿井田面积8.146km2，批采石炭系太原组所有煤层，主要有2、5（3-5）、6、7、8、9号。

现开采煤层为5（3-5）号煤层，煤层倾角平均2°，煤层厚度平均12m，开采标高1045m，盖山厚度380～500m， 煤层直接顶岩性为高岭质泥岩、炭质泥岩，厚3～5m;老顶岩性为中粗砂岩，厚6～15m。底板岩性为砂质泥岩、泥岩，厚0.8～3.20m。5（3-5）号煤层属于带压开采煤层，带压区最大突水系数为00136Mpa/m，属于带压开采相对安全区。

1 矿井主要问题

1.1 瓦斯及水害

矿井主要回采3-5#煤层，2#煤层回采完毕已封闭，3-5#煤层距上覆2#煤层层间距平均为5～7m，距上覆侏罗系煤层采空区约250～300m。3-5#煤层回采工艺为综采放顶煤，采高14～15m，工作面回采后采空区与上覆2#煤层采空区垮通，并形成局部裂隙与上覆侏罗系采空区导通，导致上覆侏罗系采空区气体涌出至本煤层回采工作面，造成工作面回风流氧气浓度偏低，为治理该种情况，在工作面回风侧设置了局部升压通风系统和均压通风系统，并保持待机状态，以便于随时启动。

开采5（3-5）号煤层面临主要水害为老空水。主要有上覆侏罗系煤层采空区积水、上覆2号煤层采空区积水和同层采空区积水，积水主要来源于生产用水，外来补给量小。在巷道接近积水区或巷道从积水区下通过时，或小煤柱掘进时邻近薄弱区，或遇构造造成顶板冒落时导通积水区的时候，存在老空透水风险。

1.2 通风及顶板

矿井通风系统简单，通風设施较少，无较大通风风险。顶板管理方面，矿井主要回采工作面、巷道在回采期间受上覆2#层煤柱及同层相邻采空区作用，容易形成应力集中，在过断层等地质构造带、硐室时，移架不及时或支架初撑力不符合规定，都有可能发生架前漏顶、片帮、压架。回风顺槽受相邻采空区及小煤柱布置，巷道侧压及超前压力显现明显，区域应力集中，围岩破碎，顶帮维护较复杂，回采过程中管控不到位可能发生冒顶、片帮、掉渣事故。

1.3 运输管理

运输形式为：带式输送机运输煤流、无轨胶轮车运输人和物料，带式输送机按照分管范围由生产单位进行维护和使用，开展日检、周期性检修和各类维修工作，设备运行可靠;无轨胶轮车由委托维护单位进行日常的维护、检修、保养，对车辆的各系统都进行日常检查、定期检修等，车辆的管理有运输队入井配发监管、生产单位班组长现场安全监管、机电管理处日常安全检查监督，制定有相关的管理制度，并严格遵照执行，运输管理状况较好，存在的主要风险有：

（1）皮带机运行过程中，若保护装置意外失效，出现皮带跑偏、打滑不停机的现象，如不能及时停机可能造成设备损坏;或皮带长时间打滑摩擦产生的烟雾可能造成人员中毒、窒息伤害。风险评价等级为一般风险。

（2）无轨胶轮车带病运转、司机疲劳驾驶、视线不佳等情况，运行中可能会发生车辆撞击人员、设备的情况，造成人员伤害和设备的损坏。风险评价等级为较大风险。

（3）车辆运输物料捆绑不牢或绑具意外松脱等情况，可能导致设备掉落造成设备的损坏，如果人员卸车时物料滑落可能造成人员的伤害。风险评价等级为较大风险。

（4）无轨胶轮车在极寒天气或意外出现水箱、油箱被冻，可能导致车辆损坏或无法发动造成人员无法入井和物料无法运输的情况。风险评价等级为一般风险。

1.4 煤层自燃

矿井3-5#煤层为自燃煤层，最短自燃发火期为56天，矿井采用综采放顶煤回采工艺，采空区遗留浮煤较多，目前综放工作面防灭火采用“间歇性注氮、停采封闭后粉煤灰灌浆和工作面短时间停产（停产10天以上）及过构造期间喷洒阻化剂，同时井上下建立相应的防灭火系统和安全监测、监控系统”的综合防灭火措施。

2 生态恢复治理措施

2.1 井工煤矿塌陷区土地破坏特征

煤矿开采对土地的损害通常是由于地表沉积盆地的形成，富水地区沉积坑中水的蓄积，地表裂缝对土壤的侵蚀以及地表结构的破坏。与露天矿相比，地下矿的土地破坏特征主要体现在以下四个方面。明显的沉积盆地的形成通常会导致地表裂缝，阶梯状塌陷，滑坡，滑坡等。地表沉积发生在开采良好的煤矿区域，地表破碎和滑动比室外沉积区域更为严重。在采矿区的边界，附加的拉伸应变可以叠加在采矿的拉伸应变上，这会导致更大的拉伸应变，通常在露天矿中不是这样，即由于挖掘井下煤矿的主要沉积特征而导致的宽度变大。形成了具有不同高度和滑坡的地裂缝，并且滑坡的规模与金贡煤矿引起的滑坡不同这通常会加剧烛台被地下水侵入土壤的程度。地表水积聚的主要原因如下：

①地下煤矿的地形起伏和梯度大于露天煤矿的地形起伏和梯度，并且沉积区域可能会积聚水分;②真空煤矿的山谷和前哨更深，地表排水更好;③即使在凹状波浪沉积区下方有自由水层，地下水通常也会沿着岩石裂缝泄漏。诸如将由煤矿形成的垃圾掩埋场，其规模要比露天矿小得多。在露天煤矿中，这些风险主要是由于土地占用和土地遭受的二次破坏所致，但在运行良好的煤矿中，这些降雨，滑坡和暴雨也会在下游产生石堆流域的水体造成二次污染。

2.2 预防控制措施

按照“统一规划、源头控制、防复结合”的原则，在煤矿开采、生产过程中可以采取一些合理的措施，以减小和控制破坏土地的面积和程度，为土地复垦创造良好的条件。

（1）合理规划生产布局，减少破坏范围。在施工和生产过程中应加强规划和施工管理，以尽量减少对土地的影响。在规划区域内，必须严格控制各种生产和建设活动，并应尽量减少废弃矿渣和危险石所占土地和临时土地的面积，并及时回收，以免对土壤和植被造成巨大破坏。它已经威胁到脆弱的生态系统。在建造井的同时，有必要准备一个地面移动台，以便在调试后的任何时候都可以观察到它，以便积累基本数据以防止地面沉降。

（2）协调开采方法。根据表面变形的动态分布定律，工作表面上方和下方的表面分别是拉伸变形和压缩变形的区域。因此，当开采大量工作面时，通过沿前进方向合理地布置工作面和开采顺序可以抵消一部分地面变形，从而使被保护物体位于沉降区或压缩变形区的中部而不是轴承。最终的拉伸应变可以有效减少地面变形引起的破坏。

（3）表土剥离。根据表面变形的动态分布定律，工作表面上方和下方的表面分别是拉伸变形和压缩变形的区域。因此，当开采大量工作面时，通过沿前进方向合理地布置工作面和开采顺序可以抵消一部分地面变形，从而使被保护物体位于沉降区或压缩变形区的中部而不是轴承。最终的拉伸应变可以有效减少地面变形引起的破坏。

3 结语

中国煤炭工业的快速发展破坏了生态环境，煤矿塌陷中生态环境恢复技术的研究还不够全面，无法达到世界最高水平。目前，中国学者在煤矿生态修复措施研究方面取得了一些进展，形成了水土保持测量系统，土壤重建测量系统等综合管理方法，但仍有改进的余地，但可以预测煤矿开采前的土地沉降。并实施土地复垦措施后进行监测和生态管理。

所研中煤大同塔山煤矿的土地开垦是通过长期的生态恢复，通过工程措施和工厂措施等对策来恢复土地质量或增加土地的过程。它多样而又不简单，它涵盖了广泛的领域，并由国家政策决定。我国土地复垦管理制度的研究还不够成熟，理论依据还不充分，对土地沉降的预测、土地适宜性评价和土地复垦措施的研究还不够完善，受到土地复垦计划机制的限制。

参考文献：

[1]田立强，范士彦，门兆龙.井工煤矿生态恢复治理工作中存在的问题探讨[J].山东国土资源，2019（4）：62-65.

[2]趙鹏.当前土地综合整治工作中存在的问题及对策研究[J].中国房地产业，2017（15）.

[3]郑芬.山西省生态修复工作中的问题及对策[J].山西水利，2004（03）：25+57.

[4]张晓枫，朱云飞，由波.当前我国水资源保护与生态保护工作中存在的问题及对策研究[J].黑龙江环境通报，2005，29（3）：21-22.

[5]朱勇.云南省中小河流治理地勘工作存在的问题及对策[J].中国水利，2018，000（014）：52-53.