礦山地質(zhì)環(huán)境問題與治理

摘 要：煤炭資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，也是煤炭企業(yè)得以生存和延續(xù)的命脈，隨著需求量的增加，資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的矛盾日益尖銳。本文針對濟寧二號煤礦存在的地質(zhì)環(huán)境問題，從監(jiān)測、防治等方面采取多樣化手段，得以實現(xiàn)資源開發(fā)與環(huán)境保護協(xié)同發(fā)展。

關鍵詞：礦山地質(zhì)環(huán)境；治理；協(xié)同發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.082

1 前言

煤炭資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，也是煤炭企業(yè)得以生存和延續(xù)的命脈。然而在長期的開采過程中，暴露出一系列的礦山環(huán)境問題，如大氣、水、土壤污染、采空區(qū)塌陷、滑坡、生態(tài)失衡等，威脅著人類生命和財產(chǎn)安全。因此，礦山地質(zhì)環(huán)境問題的治理，已成為當今社會、政府主管部門以及煤炭企業(yè)所關注的熱點話題。本文針對濟寧二號煤礦存在的地質(zhì)環(huán)境問題，從監(jiān)測、防治等方面采取多樣化手段，得以實現(xiàn)資源開發(fā)與環(huán)境保護協(xié)同發(fā)展。

2 礦井概況

濟寧二號煤礦位于山東省濟寧高新區(qū)境內(nèi)，地形平坦，氣候溫和，北部為市區(qū)，南部為南陽湖，區(qū)內(nèi)鐵路、公路及水路運輸均很發(fā)達，交通極為便利，面積約90km2，于1997年建成投產(chǎn)，設計生產(chǎn)能力400萬噸/年。礦井采用豎井開拓、走向長壁后退式回采、中央并列抽出式通風、全陷落法頂板管理。配套建設有年入洗能力400萬噸的選煤廠。現(xiàn)主采3上和3下煤層，煤質(zhì)為氣煤，具有低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量的特點，是優(yōu)質(zhì)的煉焦、動力、化工、造氣、水煤漿用煤。

3 地質(zhì)條件

3.1 地層

井田地層系統(tǒng)自上而下為：第四系（Q）、上侏羅統(tǒng)三臺組（J3s）、石炭-二疊系（C-P）和奧陶系（O）。主要含煤地層為石炭-二疊統(tǒng)太原組和山西組，煤系和煤層沉積穩(wěn)定，為華北型含煤巖系。有巖漿侵入，煤質(zhì)好且穩(wěn)定。煤系之上覆蓋有上侏羅統(tǒng)和較厚的第四系。煤系基底為奧陶系石灰?guī)r。

3.2 構造

井田內(nèi)含煤地層走向總體趨勢近南北，向西傾斜，傾角平緩，煤層傾角一般為2～10°。地質(zhì)構造以NNE的寬緩褶曲為主，背、向斜相間排列，褶曲軸具走向變化和起伏的特點，從而形成地層走向變化的特點?？傮w趨勢是東部高、西部低，北部高、南部低。斷層十分發(fā)育，礦井地質(zhì)構造類型為中等。

3.3 水文地質(zhì)

井田為一受斷層切割的寬緩褶皺構造，孫氏店斷層和濟寧斷層構成井田的天然隔水邊界。井田內(nèi)含水巖組主要有松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組和碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組；隔水巖層主要有第四系中組隔水層、二疊系隔水層和17煤層下伏壓蓋隔水層組。

4 主要地質(zhì)環(huán)境問題與治理

受采礦活動引發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要包括采空區(qū)塌陷、含水層破壞、大氣、水、土壤污染、土地資源與地形地貌景觀破壞等。

4.1 采空區(qū)塌陷

自投產(chǎn)以來，礦區(qū)累計塌陷面積1576.58hm2，占礦區(qū)面積的18.10%。塌陷區(qū)在采礦以前多為耕地，包括基本農(nóng)田、河流等，無村莊、民居、道路等建筑。采礦對土地造成的塌陷損毀使地表形成了一些相對的坡地、洼地，造成許多地方土壤養(yǎng)分短缺，影響了農(nóng)作物的生長，導致耕地減產(chǎn)、絕產(chǎn)。

礦井以實現(xiàn)資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展為目標，堅持在保護中開發(fā)，在開發(fā)中保護的原則，健全組織機構職能，明確落實責任制，開展了一系列措施：

（1）建立控制網(wǎng)定期監(jiān)測地表變形情況，加大地質(zhì)環(huán)境巡查、保護力度，發(fā)現(xiàn)問題及時上報，并采取有效預防措施，杜絕重大地質(zhì)災害事故的發(fā)生。同時對地面建筑物進行監(jiān)測，隨時掌握建筑物受影響程度，以便對遭到破壞的建筑物進行加固、維修，確保人民生命財產(chǎn)安全。

（2）根據(jù)塌陷區(qū)實際情況確定土地復墾方向，堅持“田成方、路成框、溝成網(wǎng)、林成行”的原則，恢復以耕地為主，林地次之。塌陷深度大于3米的區(qū)域可復墾為坑塘，發(fā)展養(yǎng)魚業(yè)。在田間道兩側(cè)、生產(chǎn)路一側(cè)設置農(nóng)田防護林帶，利于防風和改善生態(tài)環(huán)境，形成良好的農(nóng)田小氣候。對于復墾后的土壤貧瘠問題，利用生物措施恢復土壤有機肥力及生物生產(chǎn)能力的技術措施，包括利用微生物活化劑或者微生物與有機物的混合劑，如優(yōu)質(zhì)農(nóng)肥、秸稈還田、生物互補等方式，熟化土地，恢復和增加土地的肥力和活性，便于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

（3）采礦活動對河流的影響主要采取河堤預加高的方式，杜絕發(fā)生潰堤現(xiàn)象。

4.2 含水層破壞

礦井涌水量主要來自3煤頂?shù)装迳皫r裂隙含水層、上侏羅統(tǒng)砂礫巖孔隙裂隙含水層。因此，采礦活動對上侏羅統(tǒng)下部砂礫巖裂隙-孔隙、3煤頂?shù)撞可皫r含水層水位影響嚴重。但該含水層水質(zhì)較差，富水性較弱，不具供水意義，礦坑水的疏干排放不會影響到礦區(qū)周圍居民生產(chǎn)、生活用水。

礦井嚴格按照有關規(guī)定留設防水煤柱、封閉不良的鉆孔、突水點堵截阻水等措施，自2005年以來就建立了水文自動觀測系統(tǒng)，充分掌握各含水層地下水水位動態(tài)變化情況，實現(xiàn)動態(tài)實時監(jiān)測。

4.3 大氣、水、土壤污染

所有煤場實施全封閉；煤炭發(fā)運區(qū)域安裝防風抑塵網(wǎng)；安裝旋轉(zhuǎn)噴淋裝置和高壓霧炮循環(huán)降塵；噴淋回水進入回收水池經(jīng)處理、凈化循環(huán)利用；安裝PM10揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)，并入市煤炭局網(wǎng)實時動態(tài)在線監(jiān)控，達到了《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》的要求。

礦區(qū)內(nèi)主要河流有京杭運河、老運河、洸府河及廖溝河，均系人工河；湖泊主要為南四湖。開采3煤層導水裂隙帶最大高度未影響第四系砂礫孔隙含水層，也未影響到地表水體；井下排水及工業(yè)場地生活用水，廢水污染物主要是SS、BOD5、COD等。煤礦分別建有礦井水處理站和生活污水處理站，礦井水處理站設計處理規(guī)模為20000m3/d，采用混凝反應、澄清、過濾工藝，生活污水處理站設計能力為3500m3/d，采用生物轉(zhuǎn)盤+生物濾池工藝。礦井水和生活污水經(jīng)處理后均能達到地表水Ⅲ類水標準，處理后的廢水全部用于熱電廠循環(huán)冷卻補充水、井下生產(chǎn)用水、選煤廠用水和井上綠化用水，廢水基本全部回收利用，不外排。因此，廢水對區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)的影響較輕。

礦山固體廢棄物主要有煤矸石、生活垃圾、污泥。礦山年產(chǎn)矸石59.86萬噸，用于鋪路筑基、塌陷區(qū)治理、井下充填和電廠發(fā)電等，煤矸石綜合利用率達到100%。用于修路、充填塌陷坑的煤矸石，受雨淋或積水浸泡，矸石中一些物質(zhì)將會溶出，隨流水移動，從而對水環(huán)境產(chǎn)生一定影響。根據(jù)煤矸石浸泡實驗，矸石浸泡溶出物均不大于GB15618-1995中的Ⅲ級土壤質(zhì)量標準。在淋溶水下滲過程中，經(jīng)過土壤的吸附、過濾和分解，對地下水水質(zhì)雖會產(chǎn)生一定的影響，但影響范圍有限，所形成的淋溶水入滲后不會比Ⅲ級土壤的水質(zhì)差。因此，固體廢棄物處置對地下水水質(zhì)影響較輕。

4.4 土地資源與地形地貌景觀破壞

采空塌陷使地表逐漸下沉，形成高低不平的塌陷區(qū)，造成大面積毀損，對地表形態(tài)產(chǎn)生嚴重影響，可通過復墾工程中的挖深墊淺、道路修復等方式可得到恢復治理。

工業(yè)廣場建設有主井、副井、礦井通風系統(tǒng)、洗煤設施、污水處理廠、儲煤場、行政辦公樓、煤礦供電系統(tǒng)等建筑物，改變了原有地形地貌，對地形地貌景觀影響嚴重。待礦井閉坑后恢復土地利用性質(zhì)。

通過各方面的努力，2017年，濟寧二號煤礦被評為國家一級安全生產(chǎn)質(zhì)量標準化礦井，并打造了煤場揚塵治理樣板化礦井，受到了社會廣泛關注。

5 結語

發(fā)展綠色礦山，建設綠色礦山，實現(xiàn)資源合理開發(fā)利用和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展，已是礦山企業(yè)發(fā)展的必然選擇。同時也需要合理的政策扶持、部門監(jiān)管、資金保障去貫徹落實“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念。

作者簡介：仇美玲（1982-），女，陜西渭南人，本科，工程師，從事煤礦地質(zhì)測量工作。