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      地質(zhì)環(huán)境保護和治理恢復(fù)技術(shù)

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      地質(zhì)環(huán)境保護和治理恢復(fù)技術(shù)

      1礦山地質(zhì)環(huán)境保護治理恢復(fù)目標(biāo)和任務(wù)

      實施礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復(fù)旨在綜合治理礦山地質(zhì)環(huán)境,控制或消除礦山存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患,恢復(fù)礦山建設(shè)、生產(chǎn)等活動對地質(zhì)環(huán)境的破壞。礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復(fù)任務(wù)主要包括:

      (1)布設(shè)監(jiān)測孔,購置監(jiān)測設(shè)備,建立完善的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測體系,開展礦區(qū)地面塌陷、地裂縫及含水層水位、水質(zhì)、水量監(jiān)測;采取樹立警示標(biāo)志等措施建立地面塌陷、地裂縫預(yù)警體系,避免人員傷亡。

      (2)按輕重緩急和塌陷區(qū)穩(wěn)定程度分期開展地面塌陷、地裂縫治理工程,消除礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害威脅。

      (3)制定和實施減緩地下水滲漏的措施;

      (4)結(jié)合地面塌陷、地裂縫治理工程,采取綠化等措施,恢復(fù)受破壞的景觀。在大范圍積水區(qū)域,集中設(shè)計景觀設(shè)施,改善礦區(qū)小環(huán)境,營造休閑景觀帶;

      (5)制定土地恢復(fù)方案,采取土地平整、覆土等措施恢復(fù)礦區(qū)耕地。

      2礦山地質(zhì)環(huán)境防治工程

      根據(jù)煤礦實際,礦山地質(zhì)環(huán)境防治工程主要有礦山地質(zhì)環(huán)境預(yù)防保護措施、礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)工程、礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程3大類。其中預(yù)防保護措施主要為礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防保護措施、含水層破壞的預(yù)防保護措施、地形地貌景觀破壞的預(yù)防保護措施;治理恢復(fù)工程主要為地面塌陷、地裂縫治理工程、土地資源恢復(fù)工程和地貌景觀恢復(fù)工程;監(jiān)測工程主要包括地面塌陷監(jiān)測、地裂縫監(jiān)測、含水層監(jiān)測、地形地貌景觀監(jiān)測、土地資源監(jiān)測等。

      2.1礦山地質(zhì)環(huán)境預(yù)防保護措施

      2.1.1礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防保護措施

      (1)應(yīng)預(yù)留保護煤柱,或采用充填法開采,及時回填采空區(qū),避免或減少采空塌陷和地裂縫的發(fā)生;

      (2)矸石堆放要有序、合理堆放,設(shè)計穩(wěn)定的邊坡角,必要時采取加固措施或修筑攔擋、排水工程。

      2.1.2含水層破壞的預(yù)防保護措施

      (1)修筑排水溝、引流渠、防滲漏處理等措施,防止有毒有害廢水、固廢淋溶液污染地下水;

      (2)揭穿含水層的井巷工程,應(yīng)采取止水措施,防止地下水串層污染;

      (3)采取注漿隔水、灌漿堵漏、防滲墻等工程措施,最大限度阻止地下水進入礦井,減少礦井排水量,保護地下水資源。

      2.1.3地形地貌景觀破壞的預(yù)防保護措施

      (1)優(yōu)化開采方案,盡量避免或減少破壞耕地;

      (2)合理堆放矸石,加大矸石綜合利用量,減少對地形地貌的破壞;

      (3)邊開采邊治理,及時恢復(fù)植被;

      (4)采取圍欄、警示牌、避讓、加固等措施,保護文物古跡。

      2.2礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程

      2.2.1地面塌陷、地裂縫治理工程技術(shù)措施

      (1)地面塌陷治理工程技術(shù)措施:一是挖深墊淺法:對于塌陷較深地段,采用“挖深墊淺”方法對地面塌陷實施治理,治理方法是:將地表0.5m左右的表土取走,堆在四周,把沉陷較深地塊(積水區(qū))規(guī)劃成取土坑,先行抽排積水,然后實施深挖,挖出的土充填在淺部塌陷區(qū)。確定取土坑位置后,將表層土下深挖出的土墊在沉陷較淺的地塊內(nèi),然后將熟土覆于其上。取土坑深度視需土量而定,一般4~6m。深挖后的取土坑可進行漁業(yè)養(yǎng)殖,淺部充填區(qū)域則進行復(fù)墾,還田于民。二是疏水排導(dǎo)法:對于地面傾角小于2度,雨季易發(fā)生季節(jié)性積水地段,可通過開挖配套支渠,建成旱能澆、澇能排的水利工程系統(tǒng),使塌陷區(qū)內(nèi)雨季積水迅速排泄。此類方法工程量小、見效快,可大大節(jié)省成本。三是平整法:對于地勢較高,潛水位埋深相對較大,地面無積澇現(xiàn)象,而地表凹凸不平地段,動用機械設(shè)備將地面平整后恢復(fù)耕種。

      (2)地裂縫治理工程技術(shù)措施:根據(jù)地面塌陷破壞程度,適用不同的裂縫處理方案。對于輕度破壞,裂縫寬度<20cm,延伸長度<5m,對這種類型采用填堵法,即將裂縫挖開,填土夯實。裂縫回填夯實后,要求容重達到1.4t/m3以上;對于破壞程度嚴(yán)重,裂縫寬度>20cm,延伸長度>5m的,這類裂縫變形嚴(yán)重并極易造成水土流失,考慮采用反濾層的原理去填堵裂縫孔洞。即首先用粗礫料填堵孔隙,其次用次粗礫、再次用砂、細(xì)砂、土填堵。當(dāng)塌陷穩(wěn)定,用反泥層填堵后,可防止水土流失,使生態(tài)逐漸恢復(fù)。

      2.2.2土地資源恢復(fù)工程土地資源恢復(fù)工程應(yīng)結(jié)合地面塌陷、地裂縫治理工程實施綜合治理,治理區(qū)地面塌陷、地裂縫治理工程完成后,因擬恢復(fù)為耕地的地段包括填方區(qū)、土地平整區(qū)和地裂縫充填區(qū),各部位土體松緊不一,必須實施土地深挖翻耕,以達到保墑的要求,設(shè)計翻耕深度為0.4~0.5m。

      2.2.3地貌景觀恢復(fù)工程鑒于地形地貌景觀破壞因素主要為地面塌陷和地裂縫災(zāi)害,對地形地貌景觀的恢復(fù)將結(jié)合地面塌陷、地裂縫治理工程開展綜合治理,地面塌陷地裂縫治理工程的實施可以修補和恢復(fù)礦區(qū)地形,其中的挖方工程(魚塘)、道路工程、排水溝工程完成后,在塘堰四周、道路兩旁、排水溝外側(cè)實施綠化,可以進一步美化地貌景觀。

      2.3礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程包括地面塌陷和地裂縫監(jiān)測、地下水監(jiān)測、地表水監(jiān)測。

      2.3.1礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的目的和任務(wù)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測是以保護地質(zhì)環(huán)境、避免和減少地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險為出發(fā)點,運用多種手段和方法,對地質(zhì)環(huán)境問題成因、數(shù)量、范圍和強度、后果進行監(jiān)測,是準(zhǔn)確掌握礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)變化及防治措施效果的重要手段和基礎(chǔ)性工作。

      2.3.2地面塌陷和地裂縫監(jiān)測

      (1)監(jiān)測內(nèi)容:地面塌陷主要監(jiān)測地表下沉量、水平移動量;地裂縫主要監(jiān)測地裂縫寬度、深度、走向與長度、兩側(cè)相對位移等方面的變化等。同時還應(yīng)對地面工程設(shè)施與土地破壞情況開展監(jiān)測,其內(nèi)容主要包括村莊民房、道路、河堤、土地的變形破壞情況等。

      (2)監(jiān)測方法:地面塌陷監(jiān)測采取專業(yè)監(jiān)測與簡易監(jiān)測相結(jié)合方式開展。首先在礦區(qū)及周邊設(shè)立水準(zhǔn)基點網(wǎng),利用全站儀、GPS等儀器及鋼卷尺、木樁、貼紙等簡易方法,對地面塌陷和地裂縫相關(guān)要素的變化情況進行定期監(jiān)測。監(jiān)測頻率每月監(jiān)測1次,并做好記錄,對測量結(jié)果及時整理,分析前后變化及發(fā)展趨勢。

      2.3.3主要含水層監(jiān)測

      (1)監(jiān)測內(nèi)容:主要監(jiān)測礦區(qū)各含水層的地下水位、疏干排水量及地下水水質(zhì)變化。

      (2)監(jiān)測方法:水位監(jiān)測利用現(xiàn)有的水井或新施工專門監(jiān)測井,要求測量穩(wěn)定靜水位。水量監(jiān)測是對礦井排水量逐日監(jiān)測。水質(zhì)監(jiān)測是通過采取水樣,對其化學(xué)成份進行監(jiān)測,重點對礦井排水的污染物進行檢測。

      2.3.4地形地貌景觀與土地資源監(jiān)測

      (1)監(jiān)測內(nèi)容:礦山開采對地形地貌的影響主要表現(xiàn)在地表高程、地形坡度的變化以及較大地裂縫對地形地貌景觀的影響。因此地形地貌的監(jiān)測內(nèi)容與地面塌陷地裂縫監(jiān)測相同,不再單獨設(shè)置方案。但對地貌景觀的監(jiān)測,須增加植樹綠化效果的監(jiān)測,監(jiān)測內(nèi)容為樹種的面積、成活率、生長情況等。土地資源的監(jiān)測,主要依據(jù)《國務(wù)院土地復(fù)墾規(guī)定》及《土地復(fù)墾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(試行)進行,監(jiān)測內(nèi)容為土地復(fù)墾質(zhì)量。

      (2)監(jiān)測方法與技術(shù)要求:監(jiān)測方法為現(xiàn)場監(jiān)測。對植被面積、成活率及生長情況現(xiàn)場登記;對土地復(fù)墾質(zhì)量依據(jù)《土地復(fù)墾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進行。

      2.3.5礦山地質(zhì)環(huán)境巡查與預(yù)警

      在礦山開采過程中,應(yīng)結(jié)合監(jiān)測工作,組織監(jiān)測人員對開采區(qū)、采空區(qū)開展定期巡查,及時發(fā)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境問題,對存在安全隱患的地面塌陷和地裂縫區(qū),及時設(shè)置警示標(biāo)志,防止人員誤入造成傷害。對即將塌陷地塊,及時組織搬遷避讓。對已產(chǎn)生地面裂縫地段,及時實施地裂縫填埋工程。

      3結(jié)語

      煤炭企業(yè)在生產(chǎn)過程中造成的地質(zhì)環(huán)境破壞是一個長期形成的問題,具有面廣量大、危害長期、暴發(fā)突然、治理困難的特點,如果不及時治理和恢復(fù),將造成難以估量的經(jīng)濟損失和社會影響。因此,地質(zhì)環(huán)境保護應(yīng)引起煤炭企業(yè)的高度重視,按照煤礦地質(zhì)環(huán)境的特點,采用有效的技術(shù)手段,按照預(yù)防、治理、監(jiān)測的步驟,早治理,早見效,從而減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,減輕企業(yè)的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)和社會壓力。

      作者:孟震李志剛單位:鶴壁煤業(yè)集團公司煤炭科學(xué)科研所

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