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摘要:礦山開采是一項(xiàng)對周圍地質(zhì)環(huán)境有著深遠(yuǎn)影響的人類工程活動(dòng)，主要體現(xiàn)在地形地貌景觀破壞(地面塌陷、道路輸電線路損毀、巖土體失穩(wěn)、水土污染)和含水層破壞等方面。其具有影響長遠(yuǎn)、破壞規(guī)模大且因體量巨大無法精準(zhǔn)預(yù)測破壞等特點(diǎn)?？稍斐筛孛娣e減少、質(zhì)量下降、地表形狀形態(tài)殘損以及危及人類生命財(cái)產(chǎn)安全等后果。目前預(yù)防和治理方法主要有:裂縫填充;道路及輸電線路恢復(fù)與加固;污損土地治理;坡體復(fù)綠;開發(fā)式治理等。

關(guān)鍵詞:礦山;地質(zhì)環(huán)境;治理措施

1概述

礦山開采對周圍地質(zhì)環(huán)境造成了影響，黨的十八大以來對生態(tài)文明建設(shè)有了極大的關(guān)注。近年來，府谷縣自然資源和規(guī)劃局緊緊圍繞省市自然資源部門和縣委、縣政府工作決策部署，深入踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)文明理念，按照全縣“東治川、南治山、西治礦”戰(zhàn)略定位全面開展國土綠化行動(dòng)，大力實(shí)施生態(tài)保護(hù)修復(fù)，助力推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展示范縣建設(shè)。府谷縣東峰煤礦有限公司位于府谷縣城西北約42km處，行政區(qū)劃隸屬陜西省府谷縣新民鎮(zhèn)管轄。地理坐標(biāo)為:東經(jīng)110°38'48″～110°42'56″，北緯39°04'51″～39°06'29″。東峰煤礦礦區(qū)可開采煤層有3層，為3—3，4—4，5—2煤，現(xiàn)煤礦生產(chǎn)規(guī)模為90萬t/a。設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量40．67Mt，設(shè)計(jì)可采資源儲(chǔ)量32．51Mt，礦井總服務(wù)剩余年限為20．7a。目前開采范圍與層位主要位于井田北部的5—2煤和中部的4—4煤，目前總服務(wù)剩余年限約為18．5a。我國采用“基金”繳存方式治理礦山環(huán)境問題時(shí)間不長，具體實(shí)施操作辦法、評(píng)價(jià)以及設(shè)計(jì)中參考性的規(guī)范和規(guī)定少之又少。僅孫曉玲、韋寶璽、李成、楊凌雁等［1－4］對礦山治理恢復(fù)的現(xiàn)狀以及在規(guī)范化、融資環(huán)境、基金等方面進(jìn)行了討論和分析，提出了一些分析和考慮。武強(qiáng)、劉宏磊等［5－6］對礦山恢復(fù)治理模式進(jìn)行了討論?？傊?，我國在礦山恢復(fù)治理方面目前尚處在探索階段，如何將礦山恢復(fù)治理真正落實(shí)到位是我們要重點(diǎn)關(guān)注的方面。礦山開采過程面臨很多地質(zhì)環(huán)境遭受破壞的問題［7］，如何對地質(zhì)環(huán)境破壞進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測和有效治理，是我們當(dāng)下面臨的亟需解決的問題。府谷縣是我國產(chǎn)煤大縣，其中東峰煤礦又是眾多煤礦中在地質(zhì)環(huán)境遭受破壞方面有著一定代表性的煤礦。

2區(qū)內(nèi)自然環(huán)境

2．1交通位置

神(木)—朔(州)鐵路、府(谷)—店(塔)一級(jí)公路從礦區(qū)南部東西向通過，礦區(qū)距神朔鐵路新城川集裝站約2km，交通便利，礦區(qū)內(nèi)修建有煤礦連接府(谷)—店(塔)一級(jí)公路的進(jìn)場道路，該道路長約1．1km，路面寬7．0m，路基寬9．0m，路面水泥混凝土厚度為25cm;還有自工業(yè)場地西側(cè)井口一帶，向西北方向沿坡而上至排矸場地的排矸道，道路全長約700m，為廠礦三級(jí)道路，路面結(jié)構(gòu)采用水泥混凝土路面，路基寬5．0m，路面寬4．0m;另有自工業(yè)場地東南角沿一自然小沖溝緩坡而上，最終至新建炸藥庫場地平臺(tái)處的炸藥庫道路，三級(jí)道路，長390m，路基寬4．5m，路面寬3．5m，路面結(jié)構(gòu)采用22cm厚混凝土。

2．2氣象水文

礦區(qū)屬典型的中溫帶干旱、半干旱大陸性季風(fēng)氣候。氣候特點(diǎn)為:春暖干燥，氣溫回升快，降水較少，多大風(fēng)及風(fēng)沙天氣，易起沙塵;夏季炎熱多雨，日溫差大，7，8兩個(gè)月多雷陣雨及陣性大風(fēng)天氣;秋季涼爽濕潤，氣溫下降快，10月份后降水速減;冬季寒冷干燥，雨雪稀少，且封凍期較長，季節(jié)性凍土最大凍深146cm，冬季至春末夏初多風(fēng)，平均風(fēng)速為2．5m/s，最大風(fēng)速18．7m/s，風(fēng)向多為南西;多年平均蒸發(fā)量2450．8mm。據(jù)府谷縣氣象局提供資料，從1959年至2020年府谷降水量見圖1，圖2。

2．3地形地貌

東峰煤礦位于陜北黃土高原北端，毛烏素沙漠東南緣，地表大部被第四系黃土所覆蓋，基巖在溝谷中多有出露，地形總體為西北部高東南部低，最高點(diǎn)位于東峰煤礦井田西北部，高程1342m;最低點(diǎn)位于東南部邊界一帶的龍王廟溝谷河道，高程約1090m，相對高差約252m。自新近世以來，由于受振蕩性上升為主的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，經(jīng)受多次剝蝕、侵蝕切割和堆積作用，形成了不同的地貌景觀，按其成因和形態(tài)，礦區(qū)地貌單元主要分為黃土梁峁溝壑及河谷地貌兩類。

2．4植被

東峰煤礦井田范圍內(nèi)地表植被以沙生植被為主，主要分布有沙柳、檸條、沙蒿、狗尾草、長芒草、白里草香等。人工栽植喬木樹種有旱柳、刺槐等;灌木林主要有沙棘、紅柳、沙柳、沙打旺、紫穗槐、檸條等;天然林有杜松、油松、側(cè)柏。長芒草分布面積較大，分布于東峰煤礦礦區(qū)中部的黃土梁及黃土溝谷地區(qū)，以黃土梁區(qū)分布最廣，占評(píng)估區(qū)面積的81%。農(nóng)作物主要分布于溫莊則村、沙梁村及前龍王廟溝谷一帶的黃土梁、黃土峁及河道內(nèi)，主要有玉米、大豆、薯類等，種植作物均為一年一熟，植被分布面積約占東峰煤礦礦區(qū)面積的7．39%。

3區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境

3．1地層巖性

礦區(qū)地表大部分被第四系松散堆積物覆蓋，但較大支溝中斷續(xù)出露侏羅系、新近系地層，井田內(nèi)地層由老至新依次為三疊系、侏羅系、新近系和第四系。區(qū)內(nèi)地表主要由全新統(tǒng)黃土覆蓋。其沉積類型主要有兩類，沖洪積層和風(fēng)積層。沖洪積層(Qal+pl4):主要分布在北部和西南部較大支溝內(nèi)，構(gòu)成一級(jí)階地和漫灘。上部巖性為亞砂土、粉細(xì)沙，下部為砂礫石層，厚度3m～10m。風(fēng)積層(Qeol4):主要分布在梁峁東坡，呈片狀以固定～半固定沙丘的形式覆蓋于其他地層之上，厚度2m～5m。巖性為褐黃色細(xì)沙、粉沙，質(zhì)地均一，分選較好。

3．2地質(zhì)構(gòu)造

東峰煤礦地質(zhì)構(gòu)造簡單，為北西走向，傾向南西西，平均傾角不大于1°的單斜構(gòu)造，無大的斷裂及褶皺發(fā)育，無巖漿活動(dòng)痕跡。延安組為向西南微傾的簡單疊置地層，層內(nèi)發(fā)育寬緩的波狀起伏及鼻狀隆起，節(jié)理等構(gòu)造。府谷地處長期相對穩(wěn)定的地臺(tái)區(qū)，構(gòu)造變動(dòng)微弱，地震出現(xiàn)頻率小而且強(qiáng)度低。僅公元1448年在榆林發(fā)生過4．7級(jí)地震;1621年5月在府谷孤山一帶發(fā)生過6．7級(jí)地震，此后再未發(fā)生過4級(jí)以上地震。

3．3水文地質(zhì)

第四系全新統(tǒng)沖－洪積孔隙潛水含水層(Q2al+pl4):分布于龍王廟溝兩岸的漫灘中。因在下游沙梁村北建有淤地壩，含水層厚度變化較大，一般為1m～10m。巖性多為亞砂土夾砂層及碎石，泥質(zhì)含量較高，透水性能較差，水位埋深1m～4m，含水性弱。中更新統(tǒng)黃土孔隙裂隙潛水含水層(Ql2):主要分布于梁峁頂部及溝谷邊坡地段，厚度變化較大，據(jù)鉆孔揭露一般2．27m～54．23m，平均厚23．99m。巖性為棕黃色、灰黃色砂質(zhì)黃土，結(jié)構(gòu)中～稍密，具孔隙，發(fā)育柱狀節(jié)理，地下水以孔隙水為主，其下為隔水性能良好的靜樂組紫紅色黏土，在龍王廟溝一級(jí)支溝底部出露，故黃土孔隙裂隙潛水在局部以上層滯水存在。

4礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀與分析

已損毀土地主要為工業(yè)廣場、場外道路、炸藥庫、排矸場道路、炸藥庫道路占用損毀、排矸場壓占損毀及采空沉陷損毀土地。依據(jù)對采空區(qū)現(xiàn)場的踏勘調(diào)查，并參考“兩案”，已損毀土地利用現(xiàn)狀和損毀程度見圖3。

4．1滑坡

區(qū)內(nèi)發(fā)育的滑坡共6處，其中H1，H2，H3，H4發(fā)育規(guī)模較小，沒有潛在威脅對象。H5高陡土質(zhì)邊坡，滑坡寬約20m，長約6m，坡體厚約3m，體積400m3。其滑動(dòng)面傾向約210°，傾角約40°，滑坡現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡規(guī)模較小，其下道路為煤礦通往煤泥廠道路，隨著滑坡的進(jìn)一步滑動(dòng)，對其下道路造成直接威脅。H6高陡土質(zhì)邊坡，滑坡寬約30m，長約20m，坡體厚約5m，體積3000m3。其滑動(dòng)面傾向約90°，傾角約40°，該滑坡現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡規(guī)模較小，其下場地有廠房設(shè)備，隨著滑坡的進(jìn)一步滑動(dòng)，對其上道路及副井口設(shè)施造成直接威脅。

4．2地面塌陷

區(qū)內(nèi)大部都處在東峰煤礦3—3煤層采空范圍線內(nèi)，其中烽火臺(tái)區(qū)域位于52盤區(qū)(重復(fù)采動(dòng))。3—3煤層主要由原陽塔煤礦、商業(yè)聯(lián)營煤礦、溫莊則煤礦開采，原生產(chǎn)礦井對采空區(qū)未采取支護(hù)措施，故在上覆地層自重下，各采空區(qū)均斷續(xù)形成地面塌陷，但塌陷沉降幅度一般小于20cm，故地表塌陷形狀不甚顯著，基本保留了原有地面形態(tài)。與塌陷伴生的裂縫在溝谷邊緣已被風(fēng)沙掩埋，塌陷跡象不明顯，但在梁頂平臺(tái)處裂縫發(fā)育，局部可見塌陷錯(cuò)位現(xiàn)象。平臺(tái)草地上裂縫呈斷續(xù)狀，主裂縫沿15°，330°方向展布，走向大致平行。地表裂縫多成組出現(xiàn)，一般每組發(fā)育裂縫為3條，每組間隔大致200m左右。縫寬一般約2cm～30cm，現(xiàn)延伸長度100m～200m(局部已被風(fēng)沙掩埋)，裂縫間隔2m～10m，最大可視深度3m左右;次裂縫整體中等發(fā)育，縫寬2cm～10cm，間隔3m左右，延伸長度5m～10m，最大可視深度0．5m(如圖4，圖5所示)。

4．3含水層破壞

東峰煤礦批準(zhǔn)開采3—3，4—4，5—2號(hào)煤層，煤層平均厚度分別為4．44m，0．86m，1．81m，3—3煤為首采煤層。含水層主要對上覆孔隙裂隙水、上覆第四系黃土孔隙裂隙水、地表水及第四系松散砂卵石含水層、地下水開采3—3層煤后，導(dǎo)水裂隙帶高度范圍尚未到達(dá)第四系松散黃土孔隙裂隙含水層底部，且該含水層底部有隔水層(紅黏土)。采煤對黃土孔隙裂隙含水層影響破壞較輕，村民利用此水源(井或泉水)影響不大。導(dǎo)水裂隙帶高度范圍到達(dá)第四系松散砂卵石含水層地段如龍王廟溝以下地段，將疏干地表水和地下水。5—2號(hào)煤層以上含水層全部遭到破壞，第四系松散砂卵石含水層是礦區(qū)村民主要生活生產(chǎn)用水，對居民影響較大，對地表水及第四系松散砂卵石含水層地下水影響程度嚴(yán)重。井田開采過程中的直接充水含水層為侏羅系中統(tǒng)延安組第一段至第三段砂巖裂隙含水層。開采過程中，在煤巖巷道中，地下水合并泄漏且必然產(chǎn)生混合，使原有的水質(zhì)發(fā)生變化。從井下排出的礦井水主要增加了水體懸浮物和COD的含量，對地下水質(zhì)影響較嚴(yán)重。

4．4地形地貌景觀破壞

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)工業(yè)廣場用地面積8．80hm2。工業(yè)場地地處井田南部，位于溫莊則村自然溝中，自然地形兩側(cè)高中部低，場地相對高差近50m，東西寬約為120m，南北長約600m。工業(yè)廣場建設(shè)對溫莊則溝兩側(cè)開挖形成高邊坡，對溝底進(jìn)行回填整平，原溝谷地形地貌景觀遭到破壞，影響較嚴(yán)重。矸石場建設(shè)，使原來V型谷改變成U型谷，矸石場建設(shè)對原地貌影響較嚴(yán)重。但位于項(xiàng)目區(qū)北部煤礦整合前開采的3—3煤(房柱式開采)形成的采空區(qū)，裂縫、塌陷較嚴(yán)重;2015年至今，整合后開采4—4，5—2煤，長臂綜采，重復(fù)采動(dòng)后地面塌陷、裂縫也較嚴(yán)重，位于項(xiàng)目區(qū)北部烽火臺(tái)區(qū)域地形地貌景觀遭到破壞，尤其是龍王廟村4號(hào)烽火臺(tái)(前龍王廟城墩遺址)區(qū)域，影響也較嚴(yán)重。其他建設(shè)對地形地貌改造影響較小，影響較輕。

4．5水土污染

工業(yè)場地上建有礦井水處理站一座，處理能力為600m3/d。礦井水處理站采用絮凝沉淀、氣浮、過濾消毒處理工藝處理達(dá)標(biāo)后部分回用，不外排。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，礦井水處理站正常運(yùn)轉(zhuǎn)。煤礦設(shè)有生活污水處理站一座，采用二級(jí)生化處理工藝，處理能力為600m3/d。生活污水處理達(dá)標(biāo)后全部回用于綠化及灑水。因此，現(xiàn)狀評(píng)估區(qū)內(nèi)水資源污染較輕。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，井下掘進(jìn)矸石主要用于鋪路、回填場地;生活垃圾設(shè)立垃圾桶收集，統(tǒng)一掩埋處理。目前，礦井生產(chǎn)所排部分廢棄物經(jīng)處理和處置后堆放在評(píng)估區(qū)中部位置回填場地，對項(xiàng)目區(qū)土地資源有一定污染，但總體來說現(xiàn)狀土地資源污染較輕。

5治理措施與建議

5．1滑坡

對H1，H2，H3，H4持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測。對H5使用漿砌石擋墻進(jìn)行治理，根據(jù)地形布設(shè)好伸縮縫。H6因其處在高陡邊坡之上，治理造價(jià)過高，除加強(qiáng)監(jiān)測外，需進(jìn)行坡面植被復(fù)綠工作。

5．2地面塌陷

采用采空塌陷區(qū)塌陷裂縫填充、設(shè)置警示牌和人工巡視等措施進(jìn)行治理，施工工序主要有土壤剝覆→裂縫填充→表土處置→表土回覆和平整(見圖6，圖7)。裂縫填充主要施工工藝:1)首先裂縫區(qū)在充填前進(jìn)行表土剝離，具體為沿地表裂縫和需要進(jìn)行平整的地表傾斜部位剝離表土耕植土層，剝離寬度根據(jù)土地?fù)p毀程度確定;2)再利用裂縫兩側(cè)及附近黃土對沉陷裂縫進(jìn)行填充;3)剝離的表土就近堆放在裂縫剝離表土范圍兩側(cè);4)在充填部位覆蓋耕層土壤，并進(jìn)行人工平土;5)對于近期開采的煤采空工作面，考慮其未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在明顯位置布設(shè)警示牌進(jìn)行示警，并對采空區(qū)進(jìn)行人工巡視，每月兩次，發(fā)現(xiàn)裂縫及時(shí)填充。塌陷區(qū)裂縫首次充填后，下雨天后裂縫會(huì)重新出現(xiàn)，需要多次充填治理才能完成。

5．3含水層

煤層開采對煤層以上地下水含水層破壞和影響是嚴(yán)重的，不可逆的。但隨著煤層開采，塌陷形成、沉穩(wěn)，將形成新的含水層系統(tǒng)———地下水庫體系。根據(jù)礦山的生產(chǎn)活動(dòng)可能對地下水環(huán)境的影響程度，結(jié)合防治目標(biāo)、措施、監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)原則，了解補(bǔ)徑排條件，含水層破壞防止主要以監(jiān)測為主，主要對地表水、地下水進(jìn)行監(jiān)測，定期定點(diǎn)采樣，地下水采用鉆孔進(jìn)行監(jiān)測。

5．4地形地貌景觀提升

項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱，坡體沖溝發(fā)育較多。為了避免周圍坡體出現(xiàn)植被稀疏，坡體沖刷，表土裸露的情況。景觀提升工程主要以坡面復(fù)綠為主，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、氣象水文等條件，種植國槐、紫花苜蓿、油松等植被。

5．5水土污染

排矸場應(yīng)分層回填，分層覆土，不得裸露在外。生活垃圾與廢機(jī)油等廢棄物應(yīng)集中處理。在沒有必要的情況下，不得隨意新建住宅、辦公以及工廠等構(gòu)筑物，以免造成新的污染。

6結(jié)語

礦產(chǎn)資源開發(fā)，往往伴隨著對周圍環(huán)境的破壞與干擾現(xiàn)象發(fā)生，常見有滑坡、地面塌陷、含水層破壞、地形地貌景觀破壞、水土污染等情況。根據(jù)各級(jí)政府對礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)與土地復(fù)墾基金實(shí)施辦法的要求。在使用基金過程中，不能避重就輕，嚴(yán)格執(zhí)行“兩案”中修復(fù)規(guī)劃要求，除非有特殊變化。

作者:高長紅 單位:陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司銅川分公司