矿山地质环境问题与治理
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摘 要：煤炭资源是人类赖以生存和发展的物质基础，也是煤炭企业得以生存和延续的命脉，随着需求量的增加，资源开发与生态环境的矛盾日益尖锐。本文针对济宁二号煤矿存在的地质环境问题，从监测、防治等方面采取多样化手段，得以实现资源开发与环境保护协同发展。
关键词：矿山地质环境；治理；协同发展
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.082
1 前言
煤炭资源是人类赖以生存和发展的物质基础，也是煤炭企业得以生存和延续的命脉。然而在长期的开采过程中，暴露出一系列的矿山环境问题，如大气、水、土壤污染、采空区塌陷、滑坡、生态失衡等，威胁着人类生命和财产安全。因此，矿山地质环境问题的治理，已成为当今社会、政府主管部门以及煤炭企业所关注的热点话题。本文针对济宁二号煤矿存在的地质环境问题，从监测、防治等方面采取多样化手段，得以实现资源开发与环境保护协同发展。
2 矿井概况
济宁二号煤矿位于山东省济宁高新区境内，地形平坦，气候温和，北部为市区，南部为南阳湖，区内铁路、公路及水路运输均很发达，交通极为便利，面积约90km2，于1997年建成投产，设计生产能力400万吨/年。矿井采用竖井开拓、走向长壁后退式回采、中央并列抽出式通风、全陷落法顶板管理。配套建设有年入洗能力400万吨的选煤厂。现主采3上和3下煤层，煤质为气煤，具有低灰、低硫、低磷、高发热量的特点，是优质的炼焦、动力、化工、造气、水煤浆用煤。
3 地质条件
3.1 地层
井田地层系统自上而下为：第四系（Q）、上侏罗统三台组（J3s）、石炭-二叠系（C-P）和奥陶系（O）。主要含煤地层为石炭-二叠统太原组和山西组，煤系和煤层沉积稳定，为华北型含煤岩系。有岩浆侵入，煤质好且稳定。煤系之上覆盖有上侏罗统和较厚的第四系。煤系基底为奥陶系石灰岩。
3.2 构造
井田内含煤地层走向总体趋势近南北，向西倾斜，倾角平缓，煤层倾角一般为2～10°。地质构造以NNE的宽缓褶曲为主，背、向斜相间排列，褶曲轴具走向变化和起伏的特点，从而形成地层走向变化的特点。总体趋势是东部高、西部低，北部高、南部低。断层十分发育，矿井地质构造类型为中等。
3.3 水文地质
井田为一受断层切割的宽缓褶皱构造，孙氏店断层和济宁断层构成井田的天然隔水边界。井田内含水岩组主要有松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组和碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组；隔水岩层主要有第四系中组隔水层、二叠系隔水层和17煤层下伏压盖隔水层组。
4 主要地质环境问题与治理
受采矿活动引发的矿山地质环境问题主要包括采空区塌陷、含水层破坏、大气、水、土壤污染、土地资源与地形地貌景观破坏等。
4.1 采空区塌陷
自投产以来，矿区累计塌陷面积1576.58hm2，占矿区面积的18.10%。塌陷区在采矿以前多为耕地，包括基本农田、河流等，无村庄、民居、道路等建筑。采矿对土地造成的塌陷损毁使地表形成了一些相对的坡地、洼地，造成许多地方土壤养分短缺，影响了农作物的生长，导致耕地减产、绝产。
矿井以实现资源开发利用与生态环境和谐发展为目标，坚持在保护中开发，在开发中保护的原则，健全组织机构职能，明确落实责任制，开展了一系列措施：
（1）建立控制网定期监测地表变形情况，加大地质环境巡查、保护力度，发现问题及时上报，并采取有效预防措施，杜绝重大地质灾害事故的发生。同时对地面建筑物进行监测，随时掌握建筑物受影响程度，以便对遭到破坏的建筑物进行加固、维修，确保人民生命财产安全。
（2）根据塌陷区实际情况确定土地复垦方向，坚持“田成方、路成框、沟成网、林成行”的原则，恢复以耕地为主，林地次之。塌陷深度大于3米的区域可复垦为坑塘，发展养鱼业。在田间道两侧、生产路一侧设置农田防护林带，利于防风和改善生态环境，形成良好的农田小气候。对于复垦后的土壤贫瘠问题，利用生物措施恢复土壤有机肥力及生物生产能力的技术措施，包括利用微生物活化剂或者微生物与有机物的混合剂，如优质农肥、秸秆还田、生物互补等方式，熟化土地，恢复和增加土地的肥力和活性，便于农业生产。
（3）采矿活动对河流的影响主要采取河堤预加高的方式，杜絕发生溃堤现象。
4.2 含水层破坏
矿井涌水量主要来自3煤顶底板砂岩裂隙含水层、上侏罗统砂砾岩孔隙裂隙含水层。因此，采矿活动对上侏罗统下部砂砾岩裂隙-孔隙、3煤顶底部砂岩含水层水位影响严重。但该含水层水质较差，富水性较弱，不具供水意义，矿坑水的疏干排放不会影响到矿区周围居民生产、生活用水。
矿井严格按照有关规定留设防水煤柱、封闭不良的钻孔、突水点堵截阻水等措施，自2005年以来就建立了水文自动观测系统，充分掌握各含水层地下水水位动态变化情况，实现动态实时监测。
4.3 大气、水、土壤污染
所有煤场实施全封闭；煤炭发运区域安装防风抑尘网；安装旋转喷淋装置和高压雾炮循环降尘；喷淋回水进入回收水池经处理、净化循环利用；安装PM10扬尘在线监测系统，并入市煤炭局网实时动态在线监控，达到了《环境空气质量标准》的要求。
矿区内主要河流有京杭运河、老运河、洸府河及廖沟河，均系人工河；湖泊主要为南四湖。开采3煤层导水裂隙带最大高度未影响第四系砂砾孔隙含水层，也未影响到地表水体；井下排水及工业场地生活用水，废水污染物主要是SS、BOD5、COD等。煤矿分别建有矿井水处理站和生活污水处理站，矿井水处理站设计处理规模为20000m3/d，采用混凝反应、澄清、过滤工艺，生活污水处理站设计能力为3500m3/d，采用生物转盘+生物滤池工艺。矿井水和生活污水经处理后均能达到地表水Ⅲ类水标准，处理后的废水全部用于热电厂循环冷却补充水、井下生产用水、选煤厂用水和井上绿化用水，废水基本全部回收利用，不外排。因此，废水对区内地下水水质的影响较轻。
矿山固体废弃物主要有煤矸石、生活垃圾、污泥。矿山年产矸石59.86万吨，用于铺路筑基、塌陷区治理、井下充填和电厂发电等，煤矸石综合利用率达到100%。用于修路、充填塌陷坑的煤矸石，受雨淋或积水浸泡，矸石中一些物质将会溶出，随流水移动，从而对水环境产生一定影响。根据煤矸石浸泡实验，矸石浸泡溶出物均不大于GB15618-1995中的Ⅲ级土壤质量标准。在淋溶水下渗过程中，经过土壤的吸附、过滤和分解，对地下水水质虽会产生一定的影响，但影响范围有限，所形成的淋溶水入渗后不会比Ⅲ级土壤的水质差。因此，固体废弃物处置对地下水水质影响较轻。
4.4 土地资源与地形地貌景观破坏
采空塌陷使地表逐渐下沉，形成高低不平的塌陷区，造成大面积毁损，对地表形态产生严重影响，可通过复垦工程中的挖深垫浅、道路修复等方式可得到恢复治理。
工业广场建设有主井、副井、矿井通风系统、洗煤设施、污水处理厂、储煤场、行政办公楼、煤矿供电系统等建筑物，改变了原有地形地貌，对地形地貌景观影响严重。待矿井闭坑后恢复土地利用性质。
通过各方面的努力，2017年，济宁二号煤矿被评为国家一级安全生产质量标准化矿井，并打造了煤场扬尘治理样板化矿井，受到了社会广泛关注。
5 结语
发展绿色矿山，建设绿色矿山，实现资源合理开发利用和环境保护协调发展，已是矿山企业发展的必然选择。同时也需要合理的政策扶持、部门监管、资金保障去贯彻落实“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念。
作者简介：仇美玲（1982-），女，陕西渭南人，本科，工程师，从事煤矿地质测量工作。
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