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      煤礦地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題與治理恢復(fù)技術(shù)研究

      2022-12-10 07:49:00金立濤
      山東煤炭科技 2022年11期
      關(guān)鍵詞:石嘴山有害物質(zhì)環(huán)境治理

      金立濤

      (中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊(duì),寧夏 銀川 750021)

      生態(tài)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注,其中由于煤炭開(kāi)采導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題較嚴(yán)重,因此,需要構(gòu)建穩(wěn)定、全面且高效的環(huán)境治理恢復(fù)技術(shù)[1-2]。但是現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)際治理效果不佳,容易出現(xiàn)關(guān)聯(lián)污染、資源枯竭等問(wèn)題[3-4]?;诖耍Y(jié)合寧夏石嘴山煤礦的實(shí)際情況,針對(duì)存在的有害物質(zhì)擴(kuò)散和生態(tài)環(huán)境遭到破壞等問(wèn)題,設(shè)計(jì)更加全面、系統(tǒng)的環(huán)境治理恢復(fù)方案,以更加靈活、多元化的形式解決不同區(qū)域的煤礦地質(zhì)問(wèn)題,降低治理的關(guān)聯(lián)損害,實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的循環(huán)治理,營(yíng)造綠色的可持續(xù)發(fā)展道路。

      1 煤礦地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題簡(jiǎn)述

      寧夏石嘴山煤礦工程是大型的礦產(chǎn)開(kāi)采工程,其所處位置較為特殊,工程的底部面積為214 m2。為了便于開(kāi)采,在側(cè)向兩部分構(gòu)建兩級(jí)削坡,上部的階高度約28 m,下部的截面高度為12 m,設(shè)定的坡比為1:2.3。煤礦開(kāi)采的深度約為25 m,坡腳高度約14 m。同時(shí),煤礦開(kāi)采區(qū)域植被覆蓋率高,坡面多種植紫花苜蓿,平臺(tái)栽植刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿等植物。距離邊坡10 m 處設(shè)有一道天溝,為開(kāi)采的水源控流基礎(chǔ)設(shè)置,采用內(nèi)空1.2 m×0.5 m 的斷面構(gòu)建漿砌片關(guān)聯(lián)墻。

      在開(kāi)采的過(guò)程中,對(duì)煤礦附近的環(huán)境造成了極大的消極影響。由于開(kāi)采設(shè)備較大,對(duì)地表的壓力增加,造成有害物質(zhì)不斷移動(dòng)擴(kuò)散,地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),地表水源循環(huán)狀態(tài)也逐漸混亂。煤礦開(kāi)采過(guò)程中所產(chǎn)生的煤礦地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題如下。

      1.1 有害物質(zhì)移動(dòng)擴(kuò)散

      寧夏石嘴山煤礦開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用大型、重型設(shè)備,設(shè)備移動(dòng)過(guò)程中對(duì)地表甚至地質(zhì)造成破壞[5]。煤礦開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生較多的有害物質(zhì),其中最多的是煤矸石,其有害物質(zhì)密度低,在外力作用下極易擴(kuò)散或移動(dòng)。該區(qū)域有害物質(zhì)出現(xiàn)輕微擴(kuò)散,對(duì)周邊的環(huán)境已經(jīng)造成破壞[6]。

      1.2 破壞生態(tài)環(huán)境

      寧夏石嘴山煤礦開(kāi)采區(qū)域,由于采礦過(guò)程中產(chǎn)生的廢料較多,雖然集中處理,但是處理效果不佳,導(dǎo)致有毒有害物質(zhì)滲透到土壤中,植被覆蓋面積迅速減少,原生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。

      1.3 地表水資源循環(huán)狀態(tài)混亂

      抽排礦井水及巖層縫隙水的移動(dòng)會(huì)給地表同流向的水源較大的壓力。該礦區(qū)地表水的流動(dòng)方向發(fā)生巨大變化,初始的循環(huán)路徑發(fā)生改變,這也造成了煤礦的活動(dòng)區(qū)域地表水流失以及水位下降等問(wèn)題的出現(xiàn)。煤層自燃以及土體流失加重地表水源循環(huán)狀態(tài)混亂等問(wèn)題。

      2 治理恢復(fù)技術(shù)

      2.1 布設(shè)監(jiān)測(cè)裝置

      在寧夏石嘴山煤礦研究區(qū)域布設(shè)監(jiān)測(cè)裝置[7],需要?jiǎng)澏ㄖ卫淼膮^(qū)域?yàn)榭煽刂茀^(qū)域,根據(jù)實(shí)際問(wèn)題,設(shè)定對(duì)應(yīng)數(shù)量的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行關(guān)聯(lián),并由平臺(tái)統(tǒng)一控制,分類監(jiān)控礦區(qū)地面塌陷、裂縫擴(kuò)大、水位異常等問(wèn)題。在監(jiān)控區(qū)域設(shè)立警示牌,在控制平臺(tái)中分類設(shè)定標(biāo)記,由專人負(fù)責(zé)監(jiān)管控制[8]。

      2.2 礦區(qū)疏水排導(dǎo)

      礦區(qū)的疏水排導(dǎo)也是治理技術(shù)的主要部分。根據(jù)礦區(qū)的地勢(shì)以及覆蓋面積,預(yù)估區(qū)域內(nèi)的水源總量,結(jié)合回填采空區(qū)的填充情況,對(duì)礦區(qū)的地表水進(jìn)行處理??梢越⑴潘疁锨?,計(jì)算具體的深度,如公式(1):

      式中:H表示排水溝渠深度;d表示標(biāo)高距離,mm;f表示邊坡角的隔水層厚度,mm。依據(jù)上述深度公式得出排水溝渠道深度為163 mm。修建排水溝渠,在溝渠的側(cè)向修建隔水層,其作用是分化過(guò)量的水資源,避免出現(xiàn)溝渠覆蓋的問(wèn)題。觀察地下水的排導(dǎo)情況,并對(duì)污水作分割排放,完成礦區(qū)疏水的排導(dǎo)處理。

      2.3 削坡卸載雙向治理

      在完成礦區(qū)疏水排導(dǎo)之后,需要采用削坡卸載雙向治理的模式進(jìn)一步優(yōu)化完善整體的治理架構(gòu)。根據(jù)寧夏石嘴山煤礦研究區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息,制定煤礦區(qū)的邊坡處理方案。部分煤礦開(kāi)采工程處于大型邊坡區(qū)域,對(duì)環(huán)境的恢復(fù)治理難度高,因此,采用削坡卸載模式測(cè)定煤礦開(kāi)采區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境,根據(jù)測(cè)定的數(shù)值,計(jì)算削坡卸載的治理比例,如公式(2):

      式中:M表示削坡卸載的治理比例;D表示削坡傾斜值,mm;r表示雙向水平形變距離,mm;h表示雙向均衡系數(shù),mm。根據(jù)公式得出削坡卸載的治理比例為0.4。根據(jù)劃定比例,對(duì)治理恢復(fù)的邊坡削定。同時(shí),在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的情況下,在治理區(qū)域種植植被,固定周期之后,核定植被覆蓋率,并在塌陷區(qū)將土壤與種植的草種混合填充在塌陷位置。延長(zhǎng)橫截坡長(zhǎng),采用修建白牛邊坡的形式來(lái)搭建漿砌水泥支護(hù),完成削坡卸載的雙向治理。

      2.4 周期性覆蓋回位實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)

      采用周期性覆蓋回位的方式,實(shí)現(xiàn)寧夏石嘴山煤礦研究區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)。部分區(qū)域在治理后的效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期,同時(shí),植被由于外部因素壞死,影響治理恢復(fù)效果。因此,定期排查治理區(qū)域問(wèn)題,在一定的周期之內(nèi),重置治理區(qū)域進(jìn)行植被綠化,栽植刺槐、紫穗槐等植物,不斷擴(kuò)大植被覆蓋面積,高效地實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)目標(biāo)。

      3 治理效果分析

      寧夏石嘴山煤礦研究區(qū)域應(yīng)用本文方法后,采空區(qū)等研究區(qū)域利用砂質(zhì)土壤進(jìn)行填充,并在塌陷區(qū)域附近設(shè)立警示牌,加強(qiáng)礦山監(jiān)測(cè),建立關(guān)聯(lián)墻體,將施工區(qū)域與其他區(qū)域隔離劃定。隨著工程的實(shí)施,塌陷的深度發(fā)生變化,根據(jù)實(shí)際的情況,通過(guò)生物植樹(shù)、種草,增加植被覆蓋率以及綠化面積,恢復(fù)生態(tài)環(huán)境,降低破壞程度。設(shè)定治理時(shí)間為6個(gè)月,分析區(qū)域的綠化比,綠化比值越高,表明本文方法的有效性越高,結(jié)果見(jiàn)表1。

      表1 實(shí)例分析結(jié)果表

      根據(jù)表1 可知,經(jīng)過(guò)一系列的處理和恢復(fù)治理后,三個(gè)區(qū)域的綠化比均達(dá)到了90%以上,表明經(jīng)過(guò)治理恢復(fù)技術(shù)的輔助,煤礦開(kāi)采工程區(qū)域的治理恢復(fù)效果相對(duì)較好,具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

      4 結(jié) 語(yǔ)

      煤炭開(kāi)采是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作,在處理過(guò)程中對(duì)于地質(zhì)的破壞也同樣是一個(gè)長(zhǎng)期形成的問(wèn)題。地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題具有面積廣、危害大、治理不易等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的環(huán)境治理恢復(fù)模式相對(duì)單一,處理效果并不明顯。因此,設(shè)計(jì)優(yōu)化治理恢復(fù)技術(shù),主要措施為布設(shè)監(jiān)測(cè)裝置、礦區(qū)疏水排導(dǎo)和周期性覆蓋回位實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)等,該技術(shù)更加多元化,治理的面積更加廣泛,恢復(fù)路徑更為嚴(yán)密,有效減少問(wèn)題的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

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