略說地質環境與礦業的關系

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1礦山地質環境影響治理分析

該礦區經過長期對4號煤的開采,已造成一定采空區,其面積大約為0.856km2的采空區。然而目前本礦井在采空區范圍內沒有發現地面塌陷及地裂縫現象,對土地造成的破壞較輕,不明顯,相對地裂縫以及地面塌陷造成的危害程度也較輕,不明顯,依據國家標準規定的礦山地質環境影響程度分級標準,確認其地質災害危險性現狀為較輕。對礦山巖土及土地資源環境現今狀況評價。該礦區是具有低山丘陵地形特點的區域,其土地利用主要是農田耕地和林地、牧草地、居民居住區以及工礦用地區、相應的未利用荒地。農田耕地占土地總面積的20%。在現今的礦區的條件下,在采空區上面沒用出現較為嚴重的地面塌陷以及裂縫情況,故此該礦區的采礦作業活動屬于對土地破壞較輕影響狀態。評估該礦區內土體污染源主要來于礦坑的有關的排水和生活污水,然而該礦區礦坑水已經過沉淀池沉淀之后再利用,不對外排放。生活污水沒進行處理,直接經礦區的管道排放到小河中,但是其生活污水排放量是相對很小,污水對土體造成的污染程度較輕。該煤礦開采利用資源活動相對于對土地資源及巖土環境造成的影響程度較輕。礦山水水資源環境資源的現今狀況評價。該煤礦目前的開采已導致該礦區內附近東山村原淺水井的枯干,導致有一部分村民吃水困難。當前,這村村民吃水水井深度已經深達120m以下,大大低于4號煤層深度。目前的條件下,煤礦開采活動已經對該礦區附近的地下水造成影響較為嚴重。評估該礦區污染源主要來自于煤礦礦井排水和生活污廢水,具體污染物質為COD、BOD5、SS、石油類和氨氮。但其排放量并不大,因此污廢水的排放只對地表水及地下水造成輕度污染。

2礦山地質環境影響預測評價

該煤礦開采屬于多煤層聯合開采方式,從第一層煤開采的到最后一層煤開采完,地表勢必受到多次采動帶來的影響。對該礦區地質環境影響評價,先依照分別按照厚煤層重復采動條件預測、再按照冒落式開采條件進行預測、接著按照煤礦按近水平煤層充分采動條件進行預測,采用這以上三種條件對整個礦區煤層開采后發生地表最大移動情況、以及發生的相關變形以及傾斜值實施預測。具體利用公式如下:最大的下沉量:Wmax=Mqcosα最大的曲率值:kmax=±1.52Wmax/r最大的傾斜值:Imax=Wmax/r最大的水平移動值Umax=bWmax最大的水平變形值:εmax=±1.52bWmax/r上式中:q為下沉系數;M為煤層采空區的厚度,m;r為影響半徑,其值由采深同影響角正切值之比計算得到;α為煤層傾角,一般取為3°;b為水平移動系數。按以上具體公式計算,經過計算某煤礦對初采4號煤層,復采10號、16號。某煤礦4號、10號、16號煤層采空后地表最大變形的開采煤層結果如所示,將計算結果同《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》實施對比,結果顯示:經過對礦區4號煤層開采、10號煤層開采及16號煤層開采后,對礦區的建筑物破壞程度等級是Ⅳ級,該級的地面變形會對附近的地面建筑物(構筑物)影響程度嚴重,會對礦區范圍內的村莊的住房帶來嚴重破壞,其對地面變形危害的程度嚴重。礦山水資源水環境的影響預測評價。由于煤炭在開采時,會在地面以下形成縱橫交錯的垂向豎井和水平向巷道、還形成不同角度的斜井和斜巷道,這些巷道穿越了各類地下含水層及地下隔水層,這就很容易改變原煤系地層中以及上覆松散巖系地層中的地下水正常運行狀態,從而導致地下含水層水量流失,與此同時也間接破壞了與其相關的水力關系的其他地方的地下含水層,改變了含水層的徑流特征,進而跟井下連通,導致含水層中的水漏入礦井下,產生礦坑水。煤礦井田范圍內由于沒有地表河流,因此煤礦開采對地表水沒有產生影響。所以,該煤礦相關的地貌類型和水文地質相關條件等對該礦區的水資源的影響程度較明顯。該礦區廢污水污染物質具體主要有COD、BOD5、SS、還有石油類以及氨氮。礦坑排水中的含硫量較大,使地下水容易發生酸化。經過預測評價,該煤礦礦坑水經排放后會對礦區地表水以及地下水造成污染,而且其污染程度較為嚴重。

3礦山地質環境影響綜合評價

該礦區范圍內主要的受災對象具體為居民村莊、獨立的礦山工業廣場、以及相關的礦山工作人員、及周圍的耕地和林地、還有荒草地等等。從受災對象所具有的經濟價值來看,以及對其災害發生后治理和恢復難度兩方面來看,評價具體有兩個村莊以及礦山工業廣場會受到嚴重破壞后,由于其威脅到人員多,而且直接經濟損失較大,又加上其受破壞后治理和恢復相對的難度大、費用高,因此被評價為地質災害危險性大區;而對區內耕地及林地荒草地等進行評價,評價其直接經濟損失屬于中等,恢復和治理相對較難,評價其屬于地質災害危險性的中等區。土地資源巖土環境的影響程度綜合評價。礦區經過人為的開采后,會給其地質環境帶來較大的變化,對礦區地貌景觀和土地資源帶來嚴重的破壞,也會對地表及地表生態環境帶來嚴重的破壞,礦區環境條件因此就會逐漸變差。該煤礦開采利用活動其對土地資源巖土環境的破壞及影響程度較為嚴重。水資源和水環境的影響程度綜合評價。該煤礦區的開采活動對礦區南興村居民所用的飲用水井(淺層井)產生影響,導致地下水位發生下降。由于礦區沒有堆放煤矸石,矸石經過撿出后,經過外運被利用,矸石并未對水環境造成影響。因此礦業采礦活動對地下水資源產生的破壞較嚴重,對地表水的水環境的影響程度較為輕。礦山環境影響綜合評價。該煤礦區經過長期的開采,該礦區已形成一定的采空區,其采空區面積為0.856km2,隨著該礦區的采礦活動的繼續進行,地表變形會越發嚴重,采礦活動同時也加重了水資源和水環境的繼續惡化,因此,評價該煤礦礦山環境影響程度分區確定為影響嚴重區。對礦山環境保護及綜合治理分區評定,是依據該礦山環境影響評價分區結果,并根據礦山環境其變化趨勢具體分析,還要考慮到礦山危害對象以及相關的治理難易程度情況,確定礦山環境保護為礦山重點保護區,確定該區的綜合治理分區為一般治理區。一般治理區:主要體現為現狀采空區和未來一水平開采區域。其在礦山環境問題方面的表現具體是地裂縫和地面塌陷、還有小型崩塌以及滑坡造成耕地減產,還有林地植被存活率下降,這些諸多環境破壞問題會造成該區域的水土嚴重流失,生態環境遭到嚴重破壞。需要采取的相關的防治措施,對地裂縫、地面塌陷實施填埋夯實,進行必要的平整,對耕地和林地采取一定的措施進行必要的復墾。礦山環境重點保護區:主要確定為工業廣場區以及相關的兩個村莊,東莊村以及黃化村。該工業廣場具體的礦山環境問題主要為地裂縫和地面塌陷造成的地面建筑等受損,以及在礦井廢水和生活污水發生事故時排放,導致水環境的嚴重污染,而且其污染程度較為較嚴重。需要采取必要的防治措施,具體按相關國家規定標準要求,在工業廣場區留設保安煤柱,并對廢污水實施必要的處理。東莊村和黃化村具體的礦山環境問題為地裂縫和地面塌陷而造成的房屋嚴重受損,村民受到嚴重威脅,地質災害產生的危險性大;并導致淺層地下水井疏竭。需要按國家相關規定標準要求實施留設保安煤柱。

作者：余鵬程白彥波陳孝兵單位：四川省煤田地質工程勘察設計研究院