崔樹軍,閆云明,廉有軒,牛雅莉

(河南工程學(xué)院資源環(huán)境工程系,河南鄭州 451191)

煤炭資源勘查中環(huán)境地質(zhì)工作內(nèi)容與要求

崔樹軍,閆云明,廉有軒,牛雅莉

(河南工程學(xué)院資源環(huán)境工程系,河南鄭州 451191)

煤炭資源開采中引發(fā)地質(zhì)環(huán)境惡化問題突出,指出了勘查過程中進行環(huán)境地質(zhì)研究的必要性,從污染物減排、防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)保護等方面分析了環(huán)境地質(zhì)工作的內(nèi)容和要求。

煤炭資源;地質(zhì)勘查;環(huán)境地質(zhì);生態(tài)保護;環(huán)境治理

1 煤炭地質(zhì)勘查階段開展環(huán)境地質(zhì)工作的重要性

從煤炭勘查區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€新興礦區(qū),經(jīng)過設(shè)計、建井、生產(chǎn)直到衰老閉礦,總體環(huán)境會發(fā)生巨大變化[1]：剝離大量的表土和巖石,造成地面塌陷、裂縫;產(chǎn)生廢水,污染水體和土壤;矸石堆積如山,占用土地,產(chǎn)生有害的粉塵、滑坡、泥石流現(xiàn)象;釋放廢氣,造成大氣環(huán)境污染。由此直接影響人體健康,破壞地面生態(tài)平衡、自然景觀和建筑設(shè)施,進而影響煤炭工業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

煤炭資源地質(zhì)環(huán)境是錯綜復(fù)雜的,人們對其客觀規(guī)律的認識,也是經(jīng)歷由表及里、由定性了解到定量控制的過程。在這一過程中,隨著投入工作量的不斷增加,及新的技術(shù)手段和新方法的應(yīng)用,人們對地質(zhì)環(huán)境規(guī)律的認識也不斷深入。煤炭資源環(huán)境地質(zhì)工作是勘查過程中不可缺少的階段性的工作,其階段劃分與地質(zhì)工作階段劃分是一致的,在各階段的地質(zhì)報告中,都應(yīng)該有專門章節(jié),或提交專門的環(huán)境影響及評價報告,尤其是詳查、勘探階段。根據(jù)目前的實際工作,普遍存在的問題,是在各階段應(yīng)該進行哪些環(huán)境地質(zhì)工作?需要提供哪些環(huán)境地質(zhì)資料?

煤炭資源環(huán)境地質(zhì)工作是在綜合分析區(qū)域和井田地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,分析地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量及煤礦開采可能產(chǎn)生的變化,對上述諸多生態(tài)環(huán)境問題及環(huán)境污染進行預(yù)測和評價,為煤炭合理開發(fā)利用和保護環(huán)境提供地質(zhì)依據(jù)[2]。

2 煤炭地質(zhì)勘查環(huán)境地質(zhì)工作的內(nèi)容

煤炭資源環(huán)境地質(zhì)問題概括起來有 3個方面[3]：一是環(huán)境污染問題,包括大氣、土壤、水體的污染;二是生態(tài)退化,包括土地與植被壓占與破壞、疏干排水破壞地下水均衡系統(tǒng)、地表水水量減少、地下水水量減少、地下水水位下降、地質(zhì)遺跡破壞、地形地貌改觀、人文風景景觀破壞、水土流失、土地沙化等;三是地質(zhì)災(zāi)害,包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等災(zāi)害,地下巖爆、突水、瓦斯突出、地下熱害等。環(huán)境地質(zhì)工作內(nèi)容圍繞以上 3個方面進行。

2.1 按減排要求調(diào)查與評價污染問題

2.1.1 大氣污染

要在勘查區(qū)域范圍內(nèi)進行大氣污染調(diào)查和監(jiān)測,包括大氣污染源的位置、類型,污染物成分、排放濃度和排放量。對于 CH4等與煤共生的溫室氣體應(yīng)予以高度關(guān)注。在此基礎(chǔ)上綜合分析對大氣環(huán)境及人體健康的影響,預(yù)測其變化及發(fā)展趨勢,提出改善礦區(qū)大氣環(huán)境的建議。

2.1.2 水環(huán)境污染

水環(huán)境調(diào)查范圍涵蓋礦區(qū)所在的完整的水文地質(zhì)單元,包括地表水和地下水環(huán)境調(diào)查。

地表水方面 調(diào)查各類污染源的狀況,工廠廢水排放口的位置,廢水凈化處理程度,廢水排放方式、排放量,各種污染排放濃度,收集、調(diào)查廢渣的種類,廢渣堆放場的占地面積,有害物質(zhì)成份,廢渣堆水去向。

地下水方面 充分利用勘探期抽水試驗鉆孔對地下水水質(zhì)進行分析。分析評價煤礦建設(shè)及生產(chǎn)中,地下水水量、水質(zhì)的物理及化學(xué)變化和變化原因。地下水污染的途徑、方式及程度,分析地下水水資源與地表水水資源之間的關(guān)系,地下水水資源減少、枯竭及煤礦長期排水引起水位下降變化的趨勢、范圍。評價水環(huán)境的變化對煤礦生產(chǎn)所帶來的影響,分析水環(huán)境對礦區(qū)居民及自然生態(tài)的影響;評價煤礦建設(shè)及生產(chǎn)過程中礦井排水疏干引起地面水倒灌、地下水補、逕、排條件及地面水水位、流量、水質(zhì)變化的趨勢。

著重考慮重點污染地段,并對全區(qū)適度控制。監(jiān)測的主要對象應(yīng)該是重點污染區(qū) (即受排放量大,污染物危害性大的污染源污染的地下水和地面水)和主要供水水源。最后以水資源污染調(diào)查和水質(zhì)監(jiān)測資料為基礎(chǔ),評價污染源的位置、數(shù)量、種類,污染范圍、程度,污染物化學(xué)成分;研究地面水、地下水污染的途徑,污染物遷移規(guī)律及影響其遷移的主要物理化學(xué)作用;對水資源環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀作出評價;提出防止水質(zhì)惡化的建議。

2.1.3 煤矸石

監(jiān)測分析煤矸石組成成分,在勘探階段后期要結(jié)合煤礦設(shè)計方案,預(yù)測掘進矸石、采煤矸石及洗煤矸石儲量。根據(jù)分析結(jié)果,提出煤礦建設(shè)及生產(chǎn)過程中排外矸石的綜合利用途徑及方法,并對煤矸石長期堆放對大氣、地表水、地下水、土壤、生態(tài)等環(huán)境的影響作出評價。

2.2 按防災(zāi)減災(zāi)要求調(diào)查與評價環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害

2.2.1 區(qū)域穩(wěn)定性和原生地表物理地質(zhì)現(xiàn)象

收集區(qū)域歷史地震資料,研究區(qū)域歷史上地震的成因,根據(jù)烈度級別評價區(qū)域穩(wěn)定性對將來煤礦建設(shè)及生產(chǎn)的影響;對勘探區(qū)和周圍巖崩、滑坡、泥石流等地表物理地質(zhì)現(xiàn)象進行分析研究,評價其在煤礦建設(shè)及生產(chǎn)過程中將帶來的危害,并提出最佳防治措施。

2.2.2 礦井排水疏干引起環(huán)境地質(zhì)問題

礦井排水疏干引起的環(huán)境地質(zhì)問題有：地下水減少、枯竭,淺覆蓋層巖溶地面塌陷,甚至誘發(fā)地震。在調(diào)查基礎(chǔ)上進行礦井排水與地下水位動態(tài)監(jiān)測、疏干塌陷監(jiān)測,并進行相關(guān)評價;研究排水量與地下水位下降的關(guān)系,評價礦井排水對地下水資源減少乃至枯竭的影響,預(yù)測地下水位下降趨勢;提出防治地下水資源枯竭的建議。根據(jù)疏干坍塌的發(fā)育、演變規(guī)律及發(fā)展趨勢,最終提出防治地下水資源枯竭、控制塌陷發(fā)育等問題的建議。

2.2.3 采掘引起的環(huán)境地質(zhì)問題

采掘引起的環(huán)境地質(zhì)問題有地面變形、采空塌陷、后生地表物理地質(zhì)現(xiàn)象——崩塌、滑坡、泥石流及巖溶充填泥沙潰塌等。這些問題造成地形和地面建筑物破壞,對煤礦建設(shè)、生產(chǎn)造成不良影響。

勘查階段收集煤層厚度、產(chǎn)狀、頂?shù)装鍘r性特征等資料。調(diào)查生產(chǎn)礦井開采深度、規(guī)模、方法,頂板控制方法,地面塌陷范圍、深度,塌陷引起的各種變形形態(tài),是否形成陷落盆地,塌陷區(qū)與采空區(qū)的相互位置。調(diào)查塌陷對煤礦建設(shè)、生產(chǎn)造成的不良影響。掌握生產(chǎn)礦井采空區(qū)的范圍、深度,地面塌陷的范圍、深度,塌陷區(qū)與采空區(qū)的相互位置,提出防治地面變形和防止建筑物變形的意見。

2.3 按礦區(qū)生態(tài)修復(fù)要求作好景觀系統(tǒng)建造工作

煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)建設(shè)是實現(xiàn)礦區(qū)資源 、環(huán)境、經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[4-6],“三廢”污染控制技術(shù)、復(fù)墾技術(shù)、綠化技術(shù)等一系列應(yīng)用技術(shù)為景觀生態(tài)恢復(fù)作了很好基礎(chǔ) ,但是與國家生態(tài)安全建設(shè)目標尚有一定的差距。勘查階段綜合考慮,把煤礦區(qū)作為涉及社會、經(jīng)濟、人文要素一個整體,統(tǒng)籌規(guī)劃 ,投入必要的勘查工程量,用好各類勘探技術(shù)方法和手段,做好景觀生態(tài)系統(tǒng)的建造工作,充分體現(xiàn)資源觀、生態(tài)觀、工程觀的有機統(tǒng)一 ,實現(xiàn)生態(tài)礦業(yè)。

3 煤炭地質(zhì)勘查階段環(huán)境地質(zhì)工作要求

新的《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》已于 2002年頒發(fā),其把煤炭地質(zhì)勘查劃分為預(yù)查、普查、詳查、勘探 4個階段,這充分反映了人們對煤炭地質(zhì)條件逐步認識的過程[7-10]。根據(jù)地質(zhì)工作的階段性目標,環(huán)境地質(zhì)研究納入相應(yīng)階段工作中,并應(yīng)有相應(yīng)的技術(shù)要求。

3.1 預(yù)查階段

預(yù)查是在煤田預(yù)測或區(qū)域地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上進行的,該階段主要為普查提供必要的地質(zhì)資料。所以,環(huán)境地質(zhì)主要是了解工作區(qū)內(nèi)土壤、植被、水文、氣象的一般特征及經(jīng)濟社會發(fā)展情況,初步了解存在的環(huán)境地質(zhì)問題。

3.2 普查階段

普查是為煤礦建設(shè)的遠景規(guī)劃和礦區(qū)劃分提供依據(jù)。該階段的環(huán)境地質(zhì)工作要求如下：

(1)了解區(qū)域地震及新構(gòu)造運動情況。

(2)了解區(qū)內(nèi)存在的自然的和采礦引起的不良物理地質(zhì)現(xiàn)象及其分布位置,發(fā)展變化情況。

(3)初步了解區(qū)內(nèi)地溫變化情況,是否存在地溫異常區(qū)。

(4)初步了解區(qū)內(nèi)天然放射性及放射性污染問題。

(5)了解礦井排水與地下水位下降的關(guān)系及其由此引起的地下水資源短缺、枯竭,淺覆蓋巖溶區(qū)地面塌陷及與之有關(guān)的環(huán)境地質(zhì)問題。

(6)了解生產(chǎn)礦井、小煤窯采空區(qū)的范圍、深度和相應(yīng)的地面變形及發(fā)展情況。

(7)了解水資源污染情況,污染源的種類及分布。初步了解礦區(qū)及附近大氣污染情況。

3.3 詳查階段

詳查的主要任務(wù)是為礦區(qū)的總體設(shè)計提供地質(zhì)資料,對影響礦區(qū)開發(fā)的水文地質(zhì)調(diào)節(jié)和開采技術(shù)條件做出評價。該階段的環(huán)境地質(zhì)工作要求如下：

(1)詳細了解區(qū)域歷史地震及近代地震烈度、新構(gòu)造活動情況。

(2)初步查明礦區(qū)內(nèi)自然的和采礦產(chǎn)生的各種不良物理地質(zhì)現(xiàn)象及其發(fā)展變化情況和對煤礦建設(shè)和生產(chǎn)的危害。

(3)基本查明煤層瓦斯含量、等級及涌出量,進而對其影響礦區(qū)建設(shè)做出評價。

(4)詳細了解恒溫帶的深度、溫度、地溫梯度及其變化,確定有無高溫區(qū),并初步劃出一、二級高溫區(qū)的范圍。

(5)了解區(qū)內(nèi)煤層、含煤地層的天然放射性,了解有無放射性物質(zhì)的污染。

(6)初步查明礦井長期排水引起地下水位下降的幅度及動態(tài)變化、地下水位下降漏斗的范圍;初步查明礦井排水、疏干引起的地下水資源減少、枯竭、地面水倒灌、誘發(fā)地震等問題。

(7)在淺覆蓋巖溶區(qū),初步查明排、疏干引起的地面塌陷。

(8)初步查明生產(chǎn)礦井和小煤窯采空區(qū)的范圍、深度,地面塌陷的范圍、塌陷深度;了解采空塌陷、地面變形的發(fā)展變化情況及其對煤礦建設(shè)、生產(chǎn)的影響。

(9)初步查明各種污染的種類及分布,了解水環(huán)境污染程度、范圍及其對礦山建設(shè)及人體的影響;對水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀作出初步評價;了解礦區(qū)附近大氣污染狀況。

3.4 勘探階段

勘探是為礦井實際提供地質(zhì)資料,其成果要滿足選擇井筒、水平運輸大巷、總回風巷的位置和劃分初期采區(qū)的需要。其環(huán)境地質(zhì)工作要求如下：

(1)研究地震、新構(gòu)造運動對區(qū)域穩(wěn)定性的影響。

(2)查明區(qū)內(nèi)自然的及采礦活動產(chǎn)生的各種不良物理地質(zhì)現(xiàn)象及其發(fā)展變化情況、主要影響因素;預(yù)測不良物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)展變化趨勢及其對煤礦建設(shè)和生產(chǎn)帶來的危害。

(3)研究煤層瓦斯含量、等級及涌出量、煤層自燃趨勢分析,并做出相應(yīng)評價。

(4)初步查明恒溫帶的深度、溫度、地溫梯度及變化。有高溫區(qū)存在時,應(yīng)查明一、二級高溫區(qū)的分布范圍。

(5)詳細了解含煤地層、煤層天然放射性。礦區(qū)若存在放射性污染,應(yīng)詳細了解其對環(huán)境造成的危害,查明污染源。

(6)查明礦井排水、疏干引起地下水位下降的幅度及動態(tài)變化;查明地下水位下降漏斗的范圍;查明排水疏干引起的地下水資源減少、枯竭、地下水倒灌,以及巖溶充填泥沙潰漏、誘發(fā)地震等問題;預(yù)測地下水位下降趨勢及其對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的影響,為解決排供矛盾的研究提供地質(zhì)、水文地質(zhì)方面的依據(jù)。

(7)在淺覆蓋巖溶區(qū),查明排水、疏干引起的地面塌陷分布規(guī)律及其影響因素,塌陷對礦區(qū)的危害。

(8)查明生產(chǎn)礦井和小煤窯采空區(qū)的范圍、深度,地面塌陷的范圍、深度。若出現(xiàn)較大的塌陷盆地,詳細了解盆地的變形發(fā)展過程、影響地面變形的主要因素;詳細了解采空塌陷對煤礦建設(shè)生產(chǎn)的影響。

(9)查明各種污染源的種類、分布,詳細了解水資源的污染程度、范圍及污染途徑,對水資源環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀作出評價;詳細了解礦區(qū)及附近大氣污染情況及其危害。

(10)在全面研究礦區(qū)存在的環(huán)境地質(zhì)問題的基礎(chǔ)上,重點研究可能惡化環(huán)境的地質(zhì)災(zāi)害,提出預(yù)測、預(yù)防和治理的建議。

(11)在分析研究礦區(qū)自然、經(jīng)濟社會環(huán)境的基礎(chǔ)上,探索建立煤礦生態(tài)環(huán)境建設(shè)模式,協(xié)調(diào)煤礦開采和可持續(xù)發(fā)展關(guān)系,提出科學(xué)合理方案。

4 幾點思考

(1)在市場經(jīng)濟條件下,具有探礦權(quán)的地質(zhì)勘查單位要適應(yīng)煤礦從粗放型開采向精細型開采的轉(zhuǎn)變,樹立終生服務(wù)煤礦的理念,關(guān)注源頭搖籃生態(tài)、開發(fā)過程、一直到閉礦環(huán)境恢復(fù)的全過程。其一是勘查區(qū)的水土保持與生態(tài)保育工程;其二是過程控制,即地質(zhì)條件和開采條件的勘查,滿足煤礦安全生產(chǎn)的需要;其三是末端治理與評價,對煤炭開采引發(fā)的環(huán)境問題進行監(jiān)測和治理效果的客觀評價,落實生態(tài)休養(yǎng)生息工程與技術(shù),協(xié)助煤炭主管部門更好地履行管理職能,促進煤炭資源開發(fā)和環(huán)境的協(xié)調(diào)有序發(fā)展。

(2)實現(xiàn)煤炭資源勘查區(qū)污染治理、生態(tài)修復(fù)與礦山地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃的通盤考慮。進行環(huán)境地質(zhì)評價單項工作與礦區(qū)規(guī)劃環(huán)評的相符性研究,并作好環(huán)境地質(zhì)評價與礦區(qū)規(guī)劃環(huán)評的銜接。

(3)煤礦區(qū)多處于環(huán)境敏感區(qū),環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜。做好礦區(qū)生態(tài)修復(fù)規(guī)劃,探索礦山、礦城與礦業(yè)協(xié)調(diào)規(guī)劃發(fā)展。同時多業(yè)并舉,促進區(qū)內(nèi)礦業(yè)資源、旅游資源、生態(tài)資源協(xié)調(diào)健康持續(xù)發(fā)展。

[1]崔樹軍,宋志敏 .煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及對策研究 [J].災(zāi)害學(xué),2000(3)：67-71.

[2]劉桂建 .煤炭資源開發(fā)中的主要問題分析 [J].中國地質(zhì),1997(4)：31-32.

[3]崔樹軍,廉有軒 .嵩山煤礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)研究與評價 [J].中州煤炭,2010(5)：28-30.

[4]宋志敏,崔樹軍 .煤礦可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境重建的探討[J].焦作工學(xué)院學(xué)報,2001(6)：430-432.

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[9]華解明,傅耀軍,白喜慶 .我國煤礦區(qū)水文地質(zhì)勘查與環(huán)境地質(zhì)評價現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J].煤田地質(zhì)與勘探,2006(3)：40-43.

[10]DZ/T0215-2002 煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范 [S].

[責任編輯：施紅霞 ]

Work Content and Requirement of Environmental Geology in Coal Geological Exploration

CUI Shu-jun,YAN Yun-ming,LIAN You-xuan,NIU Ya-li
(Resources&Environment Department,Henan Engineering Institute,Zhengzhou 451191,China)

Geological environment depravation induced by coalmining was serious.The necessity of researching environmental geology in exploration was indicated.Content and requirement of environmental geology work was also analyzed from pollution reduction,disaster prevention and ecological protection.

coal resource;geological exploration;environment geology;ecological protection;environment treatment

P624

A

1006-6225(2011)02-0001-03

2010-11-09

[項目來源]河南省教育廳自然科學(xué)研究計劃項目 (2009A610004);河南省科技廳科技發(fā)展計劃 (092102310237)

崔樹軍 (1964-),男,山東淄博人,教授,主要從事環(huán)境地質(zhì)教學(xué)與研究。