礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工程設(shè)計(jì)思路探討

尚慶濤

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，安徽 宿州 234000）

在我國(guó)，地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題仍時(shí)有發(fā)生，地質(zhì)災(zāi)害隱患體現(xiàn)出群發(fā)性、隱蔽性、突發(fā)性等特點(diǎn)，災(zāi)種多，時(shí)間也比較集中。我國(guó)每年都有大量工人死于泥石流、崩塌、采空塌陷等災(zāi)害，這類災(zāi)害還會(huì)使環(huán)境四周居民的生命、財(cái)產(chǎn)安全受到較大威脅，為國(guó)家打來(lái)巨額經(jīng)濟(jì)損失。隨著社會(huì)建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害情況也愈發(fā)嚴(yán)峻，滑坡、崩塌、水土流失等問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)峻，究其原因主要是原礦山開采技術(shù)與設(shè)備落后、開采流程不規(guī)范等使得礦山環(huán)境變差，對(duì)此，近幾年我國(guó)對(duì)于礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害治理問(wèn)題也愈發(fā)重視，在城市化高速發(fā)展的背景下對(duì)于城市地質(zhì)安全也提出了更多新要求[1]。

1 常見的礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害

1.1 煤層自燃

煤在空氣中暴露，隨著氧化放熱的作用會(huì)不斷升溫，當(dāng)煤的溫度達(dá)到70℃時(shí)，溫度提升的速度會(huì)急劇加快，在溫度提高到300℃～500℃的著火點(diǎn)時(shí)會(huì)燃燒，這就是煤層自燃現(xiàn)象。特別是一些煤化程度不高的煤更容易在和空氣接觸中發(fā)生氧化、釋放熱量，產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的氧化作用，從而形成自燃。比如2000 年陜西大柳灣煤礦就發(fā)生了煤層自燃，帶來(lái)的結(jié)果就是礦井關(guān)閉，生產(chǎn)停滯；陜西水井渠礦井也因?yàn)榘l(fā)生了煤層自燃事故而導(dǎo)致出現(xiàn)地面塌陷，礦井因此報(bào)廢。

1.2 煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸

在進(jìn)行煤礦地下開采時(shí)，有時(shí)從煤（巖頁(yè)）壁向采掘工作面會(huì)有大量的瓦斯、煤（巖）粉急劇噴出，即形成煤與瓦斯突出，在承壓狀態(tài)下煤或圍巖裂縫中高速噴出大量瓦斯的現(xiàn)象就是常說(shuō)的瓦斯爆炸，瓦斯爆炸會(huì)產(chǎn)生的高溫高壓極速?zèng)_擊爆炸源附近的氣體，使場(chǎng)地和器械設(shè)備造成破壞，高溫高壓環(huán)境下四周煤塵揚(yáng)起參與爆炸后還會(huì)帶來(lái)更大程度的爆炸破壞，釋放大量有毒氣體，并且很可能會(huì)造成人員傷亡，為空氣環(huán)境造成嚴(yán)重破壞并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。

1.3 礦井突水

一般來(lái)說(shuō)礦井突水的事故都是因?yàn)槿藶槭д`或操作不當(dāng)所引起，比如在采礦時(shí)未按規(guī)定流程和要求科學(xué)采礦，而是濫挖、亂采，使防水礦柱遭到破壞，或是隨意丟棄廢煤使得山谷河道被堵塞、在廢棄礦井采掘等。比如焦作王封礦、韓莊礦、馮營(yíng)礦等都發(fā)生過(guò)很多次大大小小的礦井突水事件，其中有14 次形成淹井災(zāi)害，最大突水量達(dá)到320m3/min，造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)3 億，另有福建安溪大畬礦井的透水事故導(dǎo)致+185、+125 兩個(gè)開采水平被淹沒(méi)，所幸事故發(fā)生于夜間，未造成人員傷亡。

1.4 水位下降、水質(zhì)惡化

水位下降一般都是因?yàn)樯疃取⒋竺娣e開采煤礦造成的，地下水排放量變多，使得礦區(qū)和四周地下水位快速降低，使地表水和地下水之間原本的生態(tài)平衡遭到破壞，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，四周居民用水也成了問(wèn)題，為用水安全埋下諸多隱患。比如河南伊川高山煤礦區(qū)地下水位曾下降百余米，導(dǎo)致生活、農(nóng)灌用水嚴(yán)重匱乏，一到旱季甚至無(wú)法提供基本的人畜用水，使當(dāng)?shù)鼐用竦纳钍艿骄薮笥绊?。另外，在礦山在建設(shè)、生產(chǎn)期間，礦坑會(huì)排放大量廢水，水中的鉛、錳、酚、硬度等都大大超標(biāo)，排入水體后形成水質(zhì)污染問(wèn)題。

2 礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害治理原則

2.1 全面考慮，因地制宜

礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的治理方式有很多種，但首先應(yīng)堅(jiān)持因地制宜原則，充分考慮到當(dāng)?shù)氐牡貏?shì)條件、礦場(chǎng)情況、生態(tài)情況，比如對(duì)于不穩(wěn)定渣堆、較陡邊坡等可以平整、修坡、綠化、回填等方式來(lái)幫助恢復(fù)地貌和自然景觀。治理過(guò)程中要堅(jiān)決做好安全工作，使防災(zāi)避險(xiǎn)、防治水土流失、恢復(fù)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益充分結(jié)合，使用適當(dāng)、有效的工程技術(shù)，保證整個(gè)治理過(guò)程要科學(xué)、有效、經(jīng)濟(jì)、合理[3]。

2.2 計(jì)算與評(píng)估災(zāi)害發(fā)生災(zāi)害的可能性

礦山環(huán)境復(fù)雜多變，應(yīng)做好環(huán)境情況勘察評(píng)估工作，從而能夠提前根據(jù)實(shí)際情況和勘察結(jié)果來(lái)制定合理、有效的安全防范措施，提前預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)。在治理中，相關(guān)人員也要基于地質(zhì)勘察的相關(guān)結(jié)果來(lái)展開分析、調(diào)查和評(píng)價(jià)，以真實(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來(lái)全面了解礦山環(huán)境的綜合情況，這樣 才可以為后續(xù)的治理提供更多可靠參考。評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害情況時(shí)，應(yīng)先已數(shù)據(jù)模擬的方式對(duì)地形條件、巖土性質(zhì)、地質(zhì)綜合情況等展開計(jì)算分析，評(píng)估降雨量情況和由此引發(fā)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的可能性并歸納相關(guān)影響因素，制定科學(xué)可行的防范對(duì)策。在管理中，相關(guān)部門同樣應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體地質(zhì)情況來(lái)向工礦企業(yè)提出要求，要求其按照規(guī)定流程安全生產(chǎn)，以建立長(zhǎng)效責(zé)任管理機(jī)制的方式對(duì)一些無(wú)視安全生產(chǎn)規(guī)范的進(jìn)行追責(zé)，對(duì)于相關(guān)礦物開采技術(shù)，國(guó)家要展開嚴(yán)格審核，對(duì)于一些廢棄礦山，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，使其更好地適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，治理工作應(yīng)堅(jiān)持以預(yù)防為主、防治結(jié)合，從而科學(xué)、有效地降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率[4]。

2.3 確認(rèn)礦山環(huán)境地質(zhì)條件，找到的災(zāi)害成因

雖然我國(guó)在礦產(chǎn)資源開發(fā)方面已經(jīng)擁有較為成熟的開采技術(shù)，但我國(guó)礦產(chǎn)資源開發(fā)長(zhǎng)期都是粗放式管理，從而使得礦山環(huán)境被污染，對(duì)附近居民的生活也帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。對(duì)此，礦山資源開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)注重提升資源綜合利用率問(wèn)題。在開采期間，應(yīng)當(dāng)逐步摒棄以往的粗放型開采模式，采取更為科學(xué)的集約型開采模式，在對(duì)礦山地形環(huán)境、沿途行至、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文環(huán)境等各方面因素展開全面分析的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)數(shù)據(jù)資料來(lái)確定礦山地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜程度，從而準(zhǔn)確判斷發(fā)生礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的原因，最終制定出更加有效、可行的治理措施，推動(dòng)我國(guó)生態(tài)環(huán)境的改善，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的最大化[5]。

3 礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害綜合治理方案

3.1 碎石及不穩(wěn)定邊坡治理

對(duì)于治理區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定邊坡的治理要先確認(rèn)問(wèn)題的形成原因，這種情況一般都是因廢棄礦渣堆填且局部有洪坡積物所致，也有一些情況是在進(jìn)行開采區(qū)道路修建的過(guò)程中形成兩側(cè)邊坡。不穩(wěn)定邊坡有大量的廢棄礦渣堆物質(zhì)，塊石、碎屑、粘性土混合在一起，連結(jié)松散，因長(zhǎng)期的重力作用、水流沖蝕等，導(dǎo)致廢棄礦渣堆坡面經(jīng)常出現(xiàn)變形問(wèn)題，非常不穩(wěn)定，一旦邊坡坍塌便可能將坡下農(nóng)田、林地沖毀。在治理時(shí)，對(duì)于松散碎石和土質(zhì)邊坡，應(yīng)參照相應(yīng)坡率法的要求分級(jí)進(jìn)行放坡設(shè)計(jì)，按規(guī)定要求每階臺(tái)階的最大高度，考慮到治理后的場(chǎng)地一般都是用于樹木種植，應(yīng)確定合理的坡面坡率，并基于顯示需求在下邊坡設(shè)計(jì)擋墻，保證治理后的人工邊坡有足夠的穩(wěn)定性[6]。

3.2 陡崖或陡坎治理

陡崖、陡坡的形成一般是開采礦石形成的礦坑土質(zhì)與巖質(zhì)側(cè)壁，因采礦而使得邊坡形態(tài)不規(guī)則，開采創(chuàng)面傾斜角多在60°～80°之間，不僅有構(gòu)造節(jié)理裂隙還有卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙等，淺表巖體一般呈碎裂狀，在外力的作用下發(fā)生崩塌的可能性較大。對(duì)于高度在10m 以內(nèi)的巖質(zhì)與土質(zhì)邊坡，在治理時(shí)應(yīng)按坡率法相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中的要求來(lái)作削坡、整形設(shè)計(jì)，原則上講坡率一般是按（1：0.75）～（1：1）的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，在修整時(shí)，結(jié)合巖質(zhì)邊坡巖體質(zhì)量、坡高、現(xiàn)狀坡形以及上、下場(chǎng)地地形情況等對(duì)坡率進(jìn)行調(diào)整，從而使治理后的巖質(zhì)邊坡有較高的穩(wěn)定性，針對(duì)一些土質(zhì)陡崖，為抑制開采創(chuàng)面揚(yáng)塵污染問(wèn)題，可設(shè)計(jì)削坡后形成10%～25%的能夠后期人工綠化的中坡地[7]。

3.3 采坑

采坑通常是開采礦石形成的低洼礦坑，與陡崖或治理計(jì)劃結(jié)合起來(lái)合理回填采坑，注意應(yīng)保證回填后的采坑形成10%以內(nèi)的緩坡或平臺(tái)，并在緩坡、平臺(tái)上栽種植被，幫助恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。采坑工序應(yīng)該根據(jù)礦山工程治理中的要求以及礦山的主要地形特征進(jìn)行，保持，有效的技術(shù)應(yīng)用和高水平的科技評(píng)定，進(jìn)行有效的治理，保持科技型的創(chuàng)新，并且保持工程的合理性與拓展性[8]。

3.4 場(chǎng)地整體排水

考慮到集中的地表徑流會(huì)沖刷表層土后期容易導(dǎo)致水土流失問(wèn)題，進(jìn)行綜合治理后，應(yīng)參照《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范——小型蓄排引水工程》來(lái)設(shè)計(jì)排水渠。通常來(lái)說(shuō)，排水渠都會(huì)設(shè)計(jì)在邊坡坡腳或溝谷內(nèi)的位置，距邊坡坡腳約1m ～1.5m遠(yuǎn)，以防坡面沖刷形成的泥石流排進(jìn)水渠。在邊坡坡頂與臨坡路邊應(yīng)設(shè)計(jì)0.5m ～1m 高的土擋，這樣可以讓雨水匯聚而成的地表徑流順著下山路面排走，以防地表徑流頻發(fā)沖刷邊坡從而加大邊坡的不穩(wěn)定性。

3.5 生態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)

在治理后還應(yīng)對(duì)治理區(qū)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)、修復(fù)，考慮到治理區(qū)范圍大小以及附近范圍的發(fā)展規(guī)劃、土地資源使用情況等問(wèn)題，堅(jiān)持恢復(fù)生態(tài)和提高經(jīng)濟(jì)效益協(xié)同結(jié)合的原則，對(duì)治理區(qū)內(nèi)修建的平臺(tái)、緩坡、道路兩側(cè)等進(jìn)行綠化，通過(guò)栽種植被的方式讓適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)環(huán)境的樹種對(duì)治理區(qū)進(jìn)行覆蓋，在種植植被時(shí)可采取穴狀整地、穴內(nèi)回填的方式進(jìn)行人工栽種，以保證樹種能夠成活及更好地生長(zhǎng)，將治理區(qū)生態(tài)水平恢復(fù)到理想程度。需要注意的是，治理工作應(yīng)交予經(jīng)驗(yàn)豐富的施工隊(duì)負(fù)責(zé)，面對(duì)復(fù)雜的施工條件，施工隊(duì)?wèi)?yīng)有足夠的能力來(lái)處理問(wèn)題，地質(zhì)災(zāi)害有很大的復(fù)雜性和不確定性，所以，很多治理規(guī)劃中的很多環(huán)節(jié)還需要在施工中進(jìn)行補(bǔ)充和完善，在施工期間如果遇到地質(zhì)條件和治理設(shè)計(jì)情況不符的問(wèn)題應(yīng)及時(shí)上報(bào)、調(diào)整，保證治理工作的順利達(dá)成，施工期間要設(shè)置警戒線，保證施工人員、群眾、行人的生命安全，應(yīng)盡量避免在雨季施工，盡可能減小施工難度，保證施工安全[9,10]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境與社會(huì)建設(shè)之間的矛盾也愈發(fā)凸顯，廢棄礦山環(huán)境綜合治理即成為了當(dāng)務(wù)之急，本文對(duì)當(dāng)前我國(guó)礦山開采過(guò)程中常見的一些地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行歸納，之后針對(duì)不同地質(zhì)災(zāi)害的不同形成原因和治理區(qū)的環(huán)境情況、地質(zhì)情況等進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出科學(xué)、可行的治理方案，以預(yù)防為主，堅(jiān)持因地制宜原則，對(duì)煤層自然、瓦斯爆炸、礦井突水、水位下降和水質(zhì)惡化等多種常見地質(zhì)災(zāi)害提出針對(duì)性的治理方案，并選擇專業(yè)能力強(qiáng)、工作經(jīng)驗(yàn)豐富的施工隊(duì)實(shí)施治理，以保證礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工程能夠取得理想的治理效果。