略说地质环境与矿业的关系

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1矿山地质环境影响治理分析

该矿区经过长期对4号煤的开采,已造成一定采空区,其面积大约为0.856km2的采空区。然而目前本矿井在采空区范围内没有发现地面塌陷及地裂缝现象,对土地造成的破坏较轻,不明显,相对地裂缝以及地面塌陷造成的危害程度也较轻,不明显,依据国家标准规定的矿山地质环境影响程度分级标准,确认其地质灾害危险性现状为较轻。对矿山岩土及土地资源环境现今状况评价。该矿区是具有低山丘陵地形特点的区域,其土地利用主要是农田耕地和林地、牧草地、居民居住区以及工矿用地区、相应的未利用荒地。农田耕地占土地总面积的20%。在现今的矿区的条件下,在采空区上面没用出现较为严重的地面塌陷以及裂缝情况,故此该矿区的采矿作业活动属于对土地破坏较轻影响状态。评估该矿区内土体污染源主要来于矿坑的有关的排水和生活污水,然而该矿区矿坑水已经过沉淀池沉淀之后再利用,不对外排放。生活污水没进行处理,直接经矿区的管道排放到小河中,但是其生活污水排放量是相对很小,污水对土体造成的污染程度较轻。该煤矿开采利用资源活动相对于对土地资源及岩土环境造成的影响程度较轻。矿山水水资源环境资源的现今状况评价。该煤矿目前的开采已导致该矿区内附近东山村原浅水井的枯干,导致有一部分村民吃水困难。当前,这村村民吃水水井深度已经深达120m以下,大大低于4号煤层深度。目前的条件下,煤矿开采活动已经对该矿区附近的地下水造成影响较为严重。评估该矿区污染源主要来自于煤矿矿井排水和生活污废水,具体污染物质为COD、BOD5、SS、石油类和氨氮。但其排放量并不大,因此污废水的排放只对地表水及地下水造成轻度污染。

2矿山地质环境影响预测评价

该煤矿开采属于多煤层联合开采方式,从第一层煤开采的到最后一层煤开采完,地表势必受到多次采动带来的影响。对该矿区地质环境影响评价,先依照分别按照厚煤层重复采动条件预测、再按照冒落式开采条件进行预测、接着按照煤矿按近水平煤层充分采动条件进行预测,采用这以上三种条件对整个矿区煤层开采后发生地表最大移动情况、以及发生的相关变形以及倾斜值实施预测。具体利用公式如下:最大的下沉量:Wmax=Mqcosα最大的曲率值:kmax=±1.52Wmax/r最大的倾斜值:Imax=Wmax/r最大的水平移动值Umax=bWmax最大的水平变形值:εmax=±1.52bWmax/r上式中:q为下沉系数;M为煤层采空区的厚度,m;r为影响半径,其值由采深同影响角正切值之比计算得到;α为煤层倾角,一般取为3°;b为水平移动系数。按以上具体公式计算,经过计算某煤矿对初采4号煤层,复采10号、16号。某煤矿4号、10号、16号煤层采空后地表最大变形的开采煤层结果如所示,将计算结果同《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》实施对比,结果显示:经过对矿区4号煤层开采、10号煤层开采及16号煤层开采后,对矿区的建筑物破坏程度等级是Ⅳ级,该级的地面变形会对附近的地面建筑物(构筑物)影响程度严重,会对矿区范围内的村庄的住房带来严重破坏,其对地面变形危害的程度严重。矿山水资源水环境的影响预测评价。由于煤炭在开采时,会在地面以下形成纵横交错的垂向竖井和水平向巷道、还形成不同角度的斜井和斜巷道,这些巷道穿越了各类地下含水层及地下隔水层,这就很容易改变原煤系地层中以及上覆松散岩系地层中的地下水正常运行状态,从而导致地下含水层水量流失,与此同时也间接破坏了与其相关的水力关系的其他地方的地下含水层,改变了含水层的径流特征,进而跟井下连通,导致含水层中的水漏入矿井下,产生矿坑水。煤矿井田范围内由于没有地表河流,因此煤矿开采对地表水没有产生影响。所以,该煤矿相关的地貌类型和水文地质相关条件等对该矿区的水资源的影响程度较明显。该矿区废污水污染物质具体主要有COD、BOD5、SS、还有石油类以及氨氮。矿坑排水中的含硫量较大,使地下水容易发生酸化。经过预测评价,该煤矿矿坑水经排放后会对矿区地表水以及地下水造成污染,而且其污染程度较为严重。

3矿山地质环境影响综合评价

该矿区范围内主要的受灾对象具体为居民村庄、独立的矿山工业广场、以及相关的矿山工作人员、及周围的耕地和林地、还有荒草地等等。从受灾对象所具有的经济价值来看,以及对其灾害发生后治理和恢复难度两方面来看,评价具体有两个村庄以及矿山工业广场会受到严重破坏后,由于其威胁到人员多,而且直接经济损失较大,又加上其受破坏后治理和恢复相对的难度大、费用高,因此被评价为地质灾害危险性大区;而对区内耕地及林地荒草地等进行评价,评价其直接经济损失属于中等,恢复和治理相对较难,评价其属于地质灾害危险性的中等区。土地资源岩土环境的影响程度综合评价。矿区经过人为的开采后,会给其地质环境带来较大的变化,对矿区地貌景观和土地资源带来严重的破坏,也会对地表及地表生态环境带来严重的破坏,矿区环境条件因此就会逐渐变差。该煤矿开采利用活动其对土地资源岩土环境的破坏及影响程度较为严重。水资源和水环境的影响程度综合评价。该煤矿区的开采活动对矿区南兴村居民所用的饮用水井(浅层井)产生影响,导致地下水位发生下降。由于矿区没有堆放煤矸石,矸石经过捡出后,经过外运被利用,矸石并未对水环境造成影响。因此矿业采矿活动对地下水资源产生的破坏较严重,对地表水的水环境的影响程度较为轻。矿山环境影响综合评价。该煤矿区经过长期的开采,该矿区已形成一定的采空区,其采空区面积为0.856km2,随着该矿区的采矿活动的继续进行,地表变形会越发严重,采矿活动同时也加重了水资源和水环境的继续恶化,因此,评价该煤矿矿山环境影响程度分区确定为影响严重区。对矿山环境保护及综合治理分区评定,是依据该矿山环境影响评价分区结果,并根据矿山环境其变化趋势具体分析,还要考虑到矿山危害对象以及相关的治理难易程度情况,确定矿山环境保护为矿山重点保护区,确定该区的综合治理分区为一般治理区。一般治理区:主要体现为现状采空区和未来一水平开采区域。其在矿山环境问题方面的表现具体是地裂缝和地面塌陷、还有小型崩塌以及滑坡造成耕地减产,还有林地植被存活率下降,这些诸多环境破坏问题会造成该区域的水土严重流失,生态环境遭到严重破坏。需要采取的相关的防治措施,对地裂缝、地面塌陷实施填埋夯实,进行必要的平整,对耕地和林地采取一定的措施进行必要的复垦。矿山环境重点保护区:主要确定为工业广场区以及相关的两个村庄,东庄村以及黄化村。该工业广场具体的矿山环境问题主要为地裂缝和地面塌陷造成的地面建筑等受损,以及在矿井废水和生活污水发生事故时排放,导致水环境的严重污染,而且其污染程度较为较严重。需要采取必要的防治措施,具体按相关国家规定标准要求,在工业广场区留设保安煤柱,并对废污水实施必要的处理。东庄村和黄化村具体的矿山环境问题为地裂缝和地面塌陷而造成的房屋严重受损,村民受到严重威胁,地质灾害产生的危险性大;并导致浅层地下水井疏竭。需要按国家相关规定标准要求实施留设保安煤柱。

作者：余鹏程白彦波陈孝兵单位：四川省煤田地质工程勘察设计研究院