矿山地质环境治理恢复的几点建议

卢晓光 陈丽萍

摘 要：沉积型矿山开采在为地方经济发展做出贡献的同时，引发诸如地面塌陷、含水层破坏、地表水流污染等问题，地层岩性组合特殊的矿井还可能引发矿震，矿山地质环境的治理恢复需要根据地质环境破坏情况以及矿井的不同岩石组合特征，采用不同的治理技术方案。

关键词：矿山地质环境;治理恢复;技术方案

1  矿山地质环境破坏种类

1.1 地形地貌景观的破坏

沉积型矿山的采矿活动所产生的最直接、最显著的影响就是对地形、地貌的破坏，而地表变形产生采空塌陷，地表出现地面变形、下沉，地表形态发生较大变化，出现高低不平的洼地和积水坑。由于采矿区多位于耕地下，因此塌陷直接导致大面积耕地的毁减，破坏了重要的耕地资源。

1.2 水环境的破坏

（1）对地表水影响

矿井废水绝大多数在排放前均已经过处理，外排水对环境影响不大。少数矿山矿坑废水外排前仅经过数次简单的物理沉淀，水质较差，可能会对矿区周边地表水环境产生一定影响，根据水质检测分析，其污染组分以硫化物、化学需氧量和悬浮物为主。通过对不同矿区矿坑水水质测试资料分析，矿坑水中SO42-、F-、总硬度和溶解性总固体超过《地下水质量标准》（GB/T14848-93）的Ⅲ类标准。

（2）对浅层地下水影响

我省沉积型矿产基本全为隐伏型，尤其是鲁西南及鲁北地区，基岩之上有较厚松散地层，且分布多层粘土作为隔水层，水力联系不密切，矿坑排水不会对矿区松散岩类孔隙水资源产生较大影响。但部分矿山的矿坑水外排过程中，在污染地表水体的同时，对周围浅层地下水会产生不同程度的影响，污染组分以SO42-、总硬度较为明显。

（3）对深层地下水影响

沉积型矿产的矿区地下水类型为碎屑岩类岩溶裂隙水和碳酸盐类岩裂隙岩溶水，含水层富水性较弱，以静储量为主，在长期开采条件下，形成了以矿井为中心的较大面积疏干漏斗区。

1.3 矿山固体废料堆存引发重力地质灾害、破坏水（土）资源

（1）矿山固体废料堆存占压土地资源

生产过程中产生的固体废弃物，因无法及时处理而大量露天堆放，这些堆场占用大量土地，形成土地大面积浪费。

（2）矿渣、尾矿堆存引发崩塌、滑坡、泥石流

矿渣的堆放容易诱发各种重力地质灾害，如渣石流、滑坡、坍塌等。渣石流的发生与矿渣的堆放方式及堆放场地的地形、地貌条件有直接关系。矿渣的堆放过程大多是自顶倾斜使其自然滚落，表面松散、坡度较陡，稳定性和抗侵蚀能力差，易受降雨水流侵蚀，特别是那些沿山坡或沟壑倾泄的固体矿渣，更是存在诸多不稳定因素，在汇水条件有利的地段，遇暴雨时可诱发渣石流和滑坡等地质灾害。此外，渣石堆被人为改变其休止角时，也容易发生坍塌事故。

（3）矿渣、尾矿扬尘污染大气环境

矿渣、尾矿长久堆放于地表而产生的大气污染，以煤矿最为突出。处于自然干燥状态下的煤矸石堆，在长期的风化作用下，矸石表面易形成大量细小颗粒，在一定的风速下，这些细小颗粒可通过风的作用进入大气中，对大气环境造成一定污染。此外，由于煤矸石中含有残煤、碳质泥岩和废木材等可燃物，其中碳、硫构成矸石山自燃的物质基础，矸石中通常固定碳含量可达10%～30%，发热量可达6279～12558kJ/kg，而硫是以硫铁矿硫、有机硫和硫酸盐硫的形式存在。煤矸石野外露天堆放，日积月累，矸石山内部的热量逐渐积蓄，当温度达到可燃物的燃点时（煤的燃点一般为360℃ ），矸石堆中的残煤便可自燃，并放出大量CO、CO2、SO2、H2S 和氮氧化合物等有害氣体，影响排矸场周围的大气环境质量。

2  矿山地质环境治理恢复技术现状

沉积型矿产的矿山，地质环境破坏最主要形式是塌陷，目前的治理技术也是主要针对塌陷来开展划方平整法治理、挖深垫浅法治理、生态治理法治理、泥浆吹填法治理、充填平整法治理。

在治理时间节点上，一般采用塌陷后治理，根据塌陷实际情况，采用成熟技术和治理方式进行治理。塌陷前治理也可采用，但实施难度较大，其基本过程是：根据塌陷深度预测结果，结合开采规划，在开采前将塌陷范围内土地进行规划，深度大的区域规划为生态养殖区，深度中等及深度小的区域规划为农业种植区，按照此规划，在开采前将深度大的区域和深度中等区域的熟土挖出，堆放在深度小的区域，将深度大的区域的生土挖出堆放在深度中等区域，开采完后将堆放的熟土覆盖在深度中等区域和深度小的区域，继续种植，生态养殖区的积水可以用来灌溉，以减少对地下水的抽取。

为减轻沉陷幅度，最大限度的回收矿产资源，不少煤炭矿山采用充填开采工艺进行开采，该方法不仅可最大限度回收不可开采的煤炭资源，延长矿山服务年限，还具有充分利用开采产生的废弃物，有效地控制了地表移动变形，降低土地塌陷程度，减少土地塌陷范围，保护耕地和建筑物，以及减小冲击地压、解决采空区漏风、降低瓦斯含量、消除老空水赋存空间、提高矿井的安全保障程度的优点，其缺点是开采成本较高。

3  矿山地质环境治理恢复建议

矿山地质环境治理技术虽然比较成熟，但治理后仍然存在大量耕地减少的现实情况，为最大限度的保护耕地，要大力实施充填式开采工艺，这不仅能实现资源的最大化利用，还可以最大限度的减轻塌陷幅度，根据已经实施充填开采的矿井看，充填开采地面沉降幅度变形幅度很小，基本在10%～15%之间，也就是开采厚度5m的煤层，地面沉降在60cm左右，不需做特殊治理，充填开采增加的成本可以通过政府在矿产资源补偿费、资源税、地质环境治理保证金、企业税等方面给予矿山企业以优惠进行解决。

地下矿产资源采出后，从顶板向上依次形成垮落带、裂缝带和弯曲带。由于地层沉积的分层性和结构与岩性上的差异性，采动覆岩内在应力作用下产生法向弯曲（ 挠曲），相邻岩层沿层面发生剪切破坏，不同岩性岩层其垂直移动将不协调，发生纵向分离，相邻两岩层保持层状完整性不产生断裂式破坏，当上位岩层具有厚度大、抗拉强度大特征，下位岩层又有足够的移动空间高度时，相邻两岩层的接触面间将形成离层空间，出现悬顶想象，如果悬顶范围大，在一些特殊情况下悬顶垮塌，则可能会引发矿震，导致地面开裂、井下生产区冒顶垮塌事故。所以，对于开采厚度大且采后较长时间地面塌陷幅度小的矿井，要及时进行勘查，对离层空间进行注浆加固，避免出现矿震引发的事故。

作者简介：

卢晓光（1991-）汉族，山东平度人 ，助理工程师，现在山东省煤田地质局第二勘探队从事工程地质及环境地质工作。

陈丽萍（1992-）汉族，山东临沂人 ，助理工程师，现在山东省煤田地质局第二勘探队从事工程地质及环境地质工作。