礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理論文

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1綜合治理的目標(biāo)及原則

1.1治理目標(biāo)

礦區(qū)位于活雞兔煤礦邊角位置。由于采空區(qū)的存在，造成地面裂縫、地面塌陷、殘留煤自燃、地下巷道積水，釋放大量有毒、有害氣體，形成地下污染水體等地質(zhì)災(zāi)害。為了徹底解決采空區(qū)帶來的一系列地質(zhì)災(zāi)害問題，貫徹政府有關(guān)能源開采的方針政策，使區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、和諧發(fā)展，在治理采空區(qū)時(shí)回收部分殘煤，抵補(bǔ)治理費(fèi)用，同時(shí)剩余的資金可以改善當(dāng)?shù)卮迕竦幕A(chǔ)設(shè)施，提高生活質(zhì)量。本次采空區(qū)塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理方案本著“以防為主、防治結(jié)合、因地制宜、突出重點(diǎn)、綜合治理、標(biāo)本兼治”的原則，其治理目標(biāo)就是消除地下采空區(qū)，回收殘煤，避免殘煤在地下繼續(xù)自燃、裂縫漏水、塌陷等災(zāi)害的產(chǎn)生，復(fù)土造田，保護(hù)環(huán)境，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。

1.2綜合治理原則

綜合治理以保護(hù)和恢復(fù)自然生態(tài)環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)，以建設(shè)社會主義新農(nóng)村，改善當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活條件為目標(biāo)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在遵守環(huán)境保護(hù)法、土地管理和建設(shè)社會主義新農(nóng)村總體要求的同時(shí)，根據(jù)綜合治理工程建設(shè)特點(diǎn)，提出以下應(yīng)遵循的原則。

(1)綜合治理與社會主義新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合。

(2)山水田林路綜合治理原則。

(3)生態(tài)優(yōu)先原則。

(4)與主體工程相銜接的原則。

(5)堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)可行的原則。

(6)有序?qū)嵤┰瓌t。

2礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理方法

2.1治理方法的確定

根據(jù)區(qū)域地形地貌，塌陷區(qū)分布特征、煤層埋藏特征以及開采現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)可采用3個(gè)治理方案,分別為鉆探注灌法方案、充填裂縫法方案及露天剝挖治理方案。方案一：“鉆探灌注”水泥砂漿或粉煤灰砂漿的治理方案在治理區(qū)域采用地面水泥砂漿或粉煤灰砂漿注漿法充填采空區(qū)、隔離井下火區(qū)。地面采用深孔鉆機(jī)向采空區(qū)打鈷孔,采用水泥砂漿或粉煤灰砂漿注漿充填，填實(shí)滅火隔離區(qū)下部采空區(qū)，阻止火區(qū)自燃蔓延，消除自燃造成的安全隱患。根據(jù)充填所需砂源和井下采空區(qū)位置，在地面設(shè)移動(dòng)式充填站。該系統(tǒng)特點(diǎn)是將大量的充填材料，利用水力沿管路輸送到治理區(qū)的采空區(qū)。方案二：采用“充填裂縫”法治理區(qū)地貌類型大體分為溝壑型、丘陵型及川地型3種地貌類型。對于因井工開采引起的地表沉降、移動(dòng)、裂縫破壞等現(xiàn)象，依不同的類型分別采用自然恢復(fù)、種草及復(fù)土等措施。本區(qū)由于松散層厚度較薄、地表為丘陵，對采煤引起的塌陷坑及裂縫應(yīng)采用機(jī)械、人工法推高填低，并盡可能地利用電廠粉煤灰充填塌陷坑及裂縫，以達(dá)到利于種草植樹之目的。此方法需長期重復(fù)實(shí)施。方案三：對塌陷區(qū)殘留煤層露天剝挖治理方案采空區(qū)內(nèi)煤層覆蓋層較薄，露天剝挖方案就是在采空區(qū)范圍內(nèi)自上而下分臺階開挖，露出采空區(qū)殘留的煤炭后，挖除殘留的煤炭，后期用黃土覆蓋煤層露頭，用開挖的剝離物回填采空區(qū)。最后回填開挖坑，平整及再覆蓋黃土,并綠化復(fù)墾。由于塌陷裂縫區(qū)裂隙發(fā)育，采用鉆探注漿法滅火難度較大，成本較高，只能采用自燃煤層挖除法進(jìn)行滅火。

2.2治理方法對比

根據(jù)活雞兔煤礦礦區(qū)的實(shí)際情況,方案一雖然可以治理，但投資大,全部采用本方案企業(yè)無法承擔(dān)，沒有產(chǎn)出，沒有經(jīng)濟(jì)效益，且采空區(qū)上部的土地仍然沒有得到治理。由于治理區(qū)內(nèi)沒有沙源，需另行尋找沙源地，這樣雖然治理了老采空區(qū)，但又會形成新的生態(tài)環(huán)境問題。方案二,在下部已無自燃煤層或潛在的自燃煤層時(shí)，本方案投資少，見效快，若有自燃煤層或潛在的自燃煤層,如果只采用本方案是不能根治的，隨著時(shí)間的延續(xù)，丨日的塌陷區(qū)填平了，新的塌陷區(qū)又出現(xiàn)，因而只能作為一種輔助方案。而方案三不需要國家投資，利用回收的殘煤價(jià)值，補(bǔ)償滅火施工費(fèi)用，略有盈余，且治理徹底，覆土造田效果好。顯而易見，設(shè)計(jì)建議根據(jù)情況不同采用不同方案，對有殘留煤炭資源且煤層正在自燃區(qū)采用露天剝挖的方式進(jìn)行采空區(qū)及滅火治理，是最合理的方法。剝挖方法的特點(diǎn)是采空區(qū)治理效果徹底，但施工工藝較復(fù)雜，前期投資大，適用于采空區(qū)距地表近、開挖深度不大、四周有臨時(shí)堆放剝離物場地的采空區(qū)。此種方法可回收部分煤炭資源，以抵補(bǔ)項(xiàng)目投資。礦區(qū)采空塌陷區(qū)及煤層自燃區(qū)特別適宜于利用剝挖的治理方式，其覆存的有利條件有以下幾方面。

(1)煤層厚度大、覆蓋層薄。2_2煤層在本煤礦內(nèi)埋藏深15,37?57.27m。煤層平均厚度約4.65m,煤層厚度變化不大，覆蓋層薄，規(guī)律性明顯，結(jié)構(gòu)簡單，含一層夾矸，夾矸巖性以泥巖為主，屬穩(wěn)定型煤層。原有的采煤方式落后，小煤礦采用“房柱式”開采，并且開采時(shí)間短，煤炭回采率低，可回收的資源量大。

(2)生產(chǎn)剝采比小《在治理塌陷區(qū)內(nèi)，殘留煤的平均剝采比約6.0m3/t，剝采比小于10m3/t,也符合國家有關(guān)的露采煤炭技術(shù)開采條件。

(3)具備外排的條件。在南側(cè)為山坡地形，東南高，西北低,是初始臨時(shí)外排的良好外排棄場。

(4)水文地質(zhì)條件簡單。本區(qū)主要含水層有第四系全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水含水層；侏羅系延安組砂巖裂隙潛水和承壓含水層，由于煤炭，現(xiàn)已無水。

(5)工程地質(zhì)條件好。礦區(qū)位于鄂爾多斯臺向斜東翼陜北斜坡上，礦區(qū)基本構(gòu)造形態(tài)為北西傾斜的單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀較平緩，傾角在1°左右，區(qū)內(nèi)未見大的斷裂及褶曲構(gòu)造,工程地質(zhì)條件好。

2.3治理主要工序

地表塌陷的主要原因是：煤礦的采空區(qū)及火燒區(qū)的存在如果只單純填平塌陷區(qū)是不能根治的，隨著時(shí)間的延續(xù)，丨日的塌陷區(qū)填平了，新的塌陷區(qū)又出現(xiàn)，長期重復(fù)作業(yè)。根本治理方法只能是通過把采空區(qū)上部的覆蓋層全部挖出，重新回填、壓實(shí)。為達(dá)到根本治理的目標(biāo)，防止殘留邊角煤自燃，實(shí)行“分層剝離、交錯(cuò)回填”的辦法，在把采空區(qū)上部的覆蓋層全部挖出，重新回填、壓實(shí)的過程中，要清理出殘留的邊角煤。這樣才能徹底避免地表塌陷和殘留煤在地下自燃造成對環(huán)境的污染。具體方法可歸納出如下步驟。清除表土一剝挖煤層上的巖石一采出殘煤一巖石回填一平整壓實(shí)一表土回填一復(fù)墾一生態(tài)恢復(fù)一社會主義新農(nóng)村建設(shè)。消除表土：就是在開始治理初期，先將治理區(qū)地表以下5m的表土取出，單獨(dú)堆放以備將來復(fù)墾時(shí)使用。剝挖煤層上的巖石：表土清除以后，剝挖至煤層上部巖石,剝挖初期選好臨時(shí)外排土場推放，后實(shí)現(xiàn)回填。采出殘煤:煤層上部巖石挖走以后，收集殘余煤柱，運(yùn)往臨時(shí)煤場堆放。巖石回填：殘余煤量收集完成以后，將最先剝離的巖石回填，平整，壓實(shí),使用推土機(jī)與壓路機(jī)共同作業(yè)，防止沉降與水土流失。表土回填:巖石回填結(jié)束以后,將移走的表土重新均勻平鋪在原地表，表土厚度約500cm，以備日后復(fù)墾。復(fù)墾、綠化：表土回填以后，在回填范圍內(nèi)修筑水渠、堤壩、道路，為復(fù)墾做好準(zhǔn)備，對其進(jìn)行種草綠化。社會主義新農(nóng)村建設(shè)：生態(tài)環(huán)境基本恢復(fù)后，山水林田路統(tǒng)一規(guī)劃，建設(shè)日光溫室、蔬菜大棚、苗圃、農(nóng)田，并為治理區(qū)農(nóng)民提供宅基地,建設(shè)住宅和公共活動(dòng)設(shè)施。

3治理效果

活雞兔煤礦治理區(qū)總面積為607畝，經(jīng)過復(fù)墾治理后，已經(jīng)形成防護(hù)林71畝，新修蓄水池（人工湖）55畝，新修農(nóng)業(yè)生態(tài)園為86畝，新建復(fù)墾基本農(nóng)田245畝，李家畔住宅用地面積55畝,新修公路用地49畝，河道治理136畝。

作者：劉龍吉 崔邦軍 單位：陜西天地地質(zhì)有限責(zé)任公司