（山西焦煤西山煤電屯蘭礦地測(cè)防治水科 山西 030200）

我國(guó)煤礦資源豐富，有“礦產(chǎn)大國(guó)”之稱，煤炭資源一直作為我國(guó)工業(yè)快速發(fā)展的最重要能源支撐。但由于煤礦區(qū)常年開采，引發(fā)部分地面塌陷、土地結(jié)構(gòu)變化等地質(zhì)環(huán)境問題，使得煤礦開采地區(qū)成為生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，嚴(yán)重影響著區(qū)域地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。另外，近年來頻繁的礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害引起廣大學(xué)者和研究人員的注意。不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一些破壞甚至災(zāi)難性的影響，而且難以預(yù)測(cè)的地質(zhì)災(zāi)害還對(duì)礦區(qū)周圍居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，極其不利于促進(jìn)社會(huì)秩序的構(gòu)建，和社會(huì)和諧穩(wěn)定的可持續(xù)發(fā)展。因此，科學(xué)規(guī)劃和實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)管理研究工作具有重要意義，也是所有礦山單位需要迫切解決這一難題的當(dāng)務(wù)之急。

1.煤礦地質(zhì)環(huán)境問題分類與成因分析

(1)地質(zhì)災(zāi)害

煤礦地質(zhì)災(zāi)害主要有地面沉降和滑坡。根據(jù)大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，許多礦區(qū)的地面沉降外觀并不明顯。礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害與煤礦開采的規(guī)模，開采方法的落后和回收率低下等等因素有關(guān)；再加之受雨水沖刷和自然風(fēng)化，地面塌陷時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致滑坡現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。調(diào)查中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)煤礦中有較典型的滑坡，均為土質(zhì)滑坡。礦區(qū)地面塌陷和滑坡的形成范圍也隨著礦山的開采規(guī)模的擴(kuò)大而擴(kuò)大。研究發(fā)現(xiàn)很多煤礦項(xiàng)目地下資源開采結(jié)束很久以后，上覆巖層沉降才會(huì)逐步趨于穩(wěn)定，地表塌陷等地質(zhì)災(zāi)害也逐步結(jié)束，恢復(fù)過程比我們想象的要緩慢得多。因此，有必要在生產(chǎn)過程中加強(qiáng)對(duì)地面塌陷和滑坡的監(jiān)測(cè)和預(yù)防，定期的監(jiān)測(cè)不僅為礦區(qū)環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供依據(jù)，還可以在一定程度上確保周圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

(2)地形地貌景觀破壞

一般而言，煤礦區(qū)建設(shè)項(xiàng)目主要有：行政辦公建筑、生活建筑、礦井主軸和輔助井的工業(yè)用地以及排矸場(chǎng)地等。選礦過程中產(chǎn)生的煤炭和其他尾礦，以及從露天礦中提取的固體廢物（例如剝離的廢棄土壤和巖石），被堆放在地面上，導(dǎo)致大范圍的尾礦堆渣。同時(shí)，煤礦開采中含有大量的有害元素，例如硫和氮，長(zhǎng)期堆放會(huì)造成周邊大氣環(huán)境的污染和對(duì)土壤環(huán)境的破壞。大片采空區(qū)造成上覆巖石和土壤的沉降，在地表形成巨大的土坑。場(chǎng)地修建和運(yùn)行時(shí)不僅有大量的挖掘和回填工作，而且還有大量的廢石堆積在廢石場(chǎng)中。煤礦露天開采破壞了地表植被例如巖石裸露和破壞山脈等等，對(duì)地形和地貌產(chǎn)生了嚴(yán)重的不利影響。

(3)土地資源的破壞

大部分煤礦礦區(qū)主副井工業(yè)場(chǎng)地占用土地類型為采礦用地，但土地面積較大且排矸場(chǎng)占用土地類型為林地和草地，對(duì)占用的土地資源原有的生態(tài)功能有一定的不良影響。如果遭遇惡劣的暴雨天氣，極易發(fā)生滑坡、泥石流等災(zāi)害。例如：煤炭資源開采中形成大量的煤矸石、礦渣、泥煤等固體廢棄物為泥石流的形成提供了豐富的固體物源，煤礦開采過程中造成的大范圍的地面塌陷和滑坡形成了較陡的地勢(shì)，再加上暴雨等天氣提供充足的雨水，極大可能發(fā)生泥石流，造成更加嚴(yán)重的資源破壞。

(4)地下水資源的破環(huán)

在開采煤層時(shí)，施工作業(yè)需要在埋藏深度達(dá)數(shù)百米的地下進(jìn)行采煤機(jī)剪切支架的向前移動(dòng)，在其后面形成一個(gè)大片的采空區(qū)。隨著形成的支架不斷地向前移動(dòng)，采空區(qū)范圍不斷被擴(kuò)大，其上方的基巖在其自重作用下逐漸破裂，剝落并滲透到地下，久而久之便形成裂縫帶和剝離層，從而對(duì)原始的水層結(jié)構(gòu)造成破壞。一方面，含水層中的地下水隨著煤礦開采產(chǎn)生的裂縫帶進(jìn)入采煤巷道和采空區(qū)，導(dǎo)致地下水的流失，地下水位嚴(yán)重下降影響農(nóng)業(yè)灌溉以及生活飲用水井的干枯；另一方面，當(dāng)?shù)叵铝芽p帶不斷上升，地表水也會(huì)隨著上升的裂縫流入地下，導(dǎo)致地表的河流水量變小，甚至引起地表河流的枯竭現(xiàn)象。但是有研究表明水是礦山地質(zhì)環(huán)境的主控因素之一。我國(guó)北方大部分地區(qū)地下水資源嚴(yán)重匱乏，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境極其敏感脆弱。盡管煤礦地質(zhì)環(huán)境對(duì)地下水有較強(qiáng)的依賴性，但留入巷道中的地下水必須通過水泵排到地表以保證地下開采礦工的安全生產(chǎn)，導(dǎo)致地下水的大量浪費(fèi)，也使得地下水資源的均衡受到嚴(yán)重破壞。

2.煤礦地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理研究的重要性

首先，我國(guó)的礦產(chǎn)資源區(qū)域分布不均且種類多種多樣，煤礦山的地質(zhì)環(huán)境問題的種類，發(fā)生破壞的頻率和程度，災(zāi)害的受眾有很大的差異，實(shí)踐產(chǎn)生的問題應(yīng)該從實(shí)踐中出發(fā)并科學(xué)合理的解決，早日恢復(fù)其原有生態(tài)功能。其中，最為影響生態(tài)建設(shè)的主要問題為礦區(qū)的采空區(qū)塌陷，地面滑坡，地下水資源失衡，地形地貌破壞和環(huán)境影響等等。其次，煤礦地質(zhì)環(huán)境問題愈發(fā)頻繁，造成的損失愈發(fā)嚴(yán)重，環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻，加強(qiáng)礦山區(qū)地質(zhì)環(huán)境的環(huán)境保護(hù)恢復(fù)與治理對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展十分有必要。并且近年來的煤礦地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理研究項(xiàng)目是一個(gè)多學(xué)科交叉融合的環(huán)境項(xiàng)目，涉及地質(zhì)，采礦，環(huán)境，農(nóng)業(yè)，林業(yè)，水利，旅游，生態(tài)，建筑等等多學(xué)科。因此恢復(fù)與治理的任務(wù)是復(fù)雜多變且具有挑戰(zhàn)性和探索性的。由于多年不合理不科學(xué)的開采煤礦造成了許多地質(zhì)和環(huán)境問題，這些問題限制了煤礦區(qū)正常的經(jīng)濟(jì)發(fā)展并危及周圍村莊居民的生命和財(cái)產(chǎn)。為了保證地方經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，預(yù)防和控制煤礦開采造成的環(huán)境和地質(zhì)問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)，社會(huì)和環(huán)境效益的全面改善，迫切需要開展煤礦地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和礦山復(fù)墾工作。

3.解決煤礦地質(zhì)環(huán)境問題的相關(guān)舉措與建議

(1)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工程

礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工程主要監(jiān)測(cè)如地面沉降和塌陷，土地地形和資源破壞等地質(zhì)災(zāi)害。監(jiān)測(cè)方法包括對(duì)地形和景觀手動(dòng)野外調(diào)查，野外測(cè)量和監(jiān)測(cè)；以及為了觀測(cè)采礦引起的地面沉降，安排了地面沉降觀測(cè)站進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。首先，建立礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。綜合運(yùn)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)、無人機(jī)飛行監(jiān)測(cè)、地面站點(diǎn)監(jiān)測(cè)等環(huán)境監(jiān)測(cè)手段。其次，盡可能建立礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心。礦山環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)獲取的多源數(shù)據(jù)均收集在數(shù)據(jù)中心。通過數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，為業(yè)務(wù)平臺(tái)提供統(tǒng)一全面的數(shù)據(jù)管理、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化、影像解譯、模型分析、專題制圖、三維可視化等支撐環(huán)境的各種基礎(chǔ)性和公共性的支撐功能。另外，可建立礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)平臺(tái)。健全監(jiān)測(cè)體系、發(fā)揮決策、把控進(jìn)度，促進(jìn)礦山環(huán)境恢復(fù)治理與土地整理。最后，要準(zhǔn)確掌握礦區(qū)水林田湖草各環(huán)境要素的狀態(tài)，找到環(huán)境恢復(fù)治理和土地整理的根本對(duì)策，為礦區(qū)管控體系提供數(shù)據(jù)支持，為礦區(qū)環(huán)境修復(fù)工程提供科學(xué)決策支持。

(2)地形地貌及土地資源治理工程

地形地貌與土地資源治理工程需要礦山服務(wù)年限期滿后，及時(shí)對(duì)煤礦的排矸場(chǎng)內(nèi)矸石進(jìn)行清運(yùn)，并對(duì)煤礦的風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地進(jìn)行拆除、并定期覆土種植草本植物，最大程度恢復(fù)土地生態(tài)功能。具體的覆土量與樹木種植量要根據(jù)煤礦開采的規(guī)模大小、工期長(zhǎng)短、開采類型進(jìn)行粗略估算，進(jìn)行種植經(jīng)濟(jì)林如楊樹林，創(chuàng)作經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

(3)地質(zhì)災(zāi)害治理工程

環(huán)境規(guī)劃重視地面塌陷及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的恢復(fù)治理，要充填塌陷裂縫及治理已有滑坡，使得礦山在服務(wù)年限期滿后，地質(zhì)環(huán)境得到最大程度的恢復(fù)這是應(yīng)對(duì)煤礦環(huán)境地質(zhì)問題的主要的對(duì)策之一。對(duì)于地面塌陷治理工程，首先要沿著表層塌陷的裂縫剝離表土。在裂紋兩側(cè)進(jìn)行剝離，剝離寬度為0.3m-0.5m。剝離的土壤層堆疊在裂縫的兩側(cè)，然后填充裂縫并平整地面。當(dāng)填充高度距地面約1m時(shí)，開始使用夯實(shí)木桿，然后每40cm左右夯實(shí)一次，直到它比原始表面稍低，然后放置之前剝離的表土覆蓋在上面。具體的處理方法與實(shí)際裂縫的大小有關(guān)。對(duì)于滑坡治理工程：目前主要的處理方法是減少滑坡體上部的負(fù)荷和卸載，并進(jìn)行防滲處理，通常采取的措施是在滑坡體的后緣挖建一個(gè)排水溝。

(4)固廢(煤矸石)利用

多數(shù)煤礦的固體廢棄物主要為煤矸石。為減少固廢對(duì)環(huán)境的污染，防止固廢流失煤礦可以制定以下礦山固體廢棄物處理方案。一是，固體廢棄物堆積方案：在工業(yè)廣場(chǎng)附近選擇緩沖坡溝作為矸石傾倒堆積場(chǎng)地。此地既便于矸石排放，又利于今后綜合利用，取之方便還可以防止形成泥石流。二是，綜合回收利用方案：鋪砌35cm厚的煤作為路基，壓實(shí)后密度可達(dá)到1.8t/m。這種路基堅(jiān)實(shí)耐用，具有良好的透水性。另外，煤矸石制磚已成為煤矸石綜合利用最受歡迎的一個(gè)方面，不僅應(yīng)用地區(qū)廣且回用生產(chǎn)工藝成熟。據(jù)研究數(shù)據(jù)表明回用煤矸石做空心磚的社會(huì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益都達(dá)到了較為理想的程度，均超過了粘土實(shí)心磚。

4.結(jié)語

煤礦開采造成的地質(zhì)環(huán)境破壞問題嚴(yán)重阻礙生態(tài)文明建設(shè)，給周邊的居民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的威脅。本文首先對(duì)煤礦開采引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行分類，然后對(duì)地質(zhì)環(huán)境問題的原因進(jìn)行深入分析。調(diào)查事實(shí)表明，之前的能源發(fā)展模式已不再適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我們?cè)谂で竺旱V開采與社會(huì)環(huán)境之間的一種和諧，以求共存和綠色發(fā)展，長(zhǎng)期的環(huán)境規(guī)劃勢(shì)在必行。本文進(jìn)一步根據(jù)我國(guó)煤礦開采地質(zhì)環(huán)境問題提出一些具有針對(duì)性、可行性和建設(shè)性的解決舉措。未來的煤礦地質(zhì)環(huán)境問題恢復(fù)與治理的重點(diǎn)是研發(fā)高強(qiáng)度開采地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、防控技術(shù)。本文通過對(duì)煤礦開采引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境破壞問題及對(duì)策研究，希望可以對(duì)促進(jìn)礦區(qū)環(huán)境保護(hù)、社會(huì)與自然的經(jīng)濟(jì)效益、資源的可持續(xù)發(fā)展起到促進(jìn)推動(dòng)作用，為以后地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作提供一定的理論支持。