礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理論文

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1綜合治理的目標及原則

1.1治理目標

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)濟持續(xù)、穩(wěn)定、和諧發(fā)展，在治理采空區(qū)時回收部分殘煤，抵補治理費用，同時剩余的資金可以改善當?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、綜合治理、標本兼治”的原則，其治理目標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

綜合治理以保護和恢復(fù)自然生態(tài)環(huán)境為出發(fā)點，以建設(shè)社會主義新農(nóng)村，改善當?shù)厣a(chǎn)生活條件為目標，促進經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在遵守環(huán)境保護法、土地管理和建設(shè)社會主義新農(nóng)村總體要求的同時，根據(jù)綜合治理工程建設(shè)特點，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)堅持經(jīng)濟可行的原則。

(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)計可采用3個治理方案,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)移動式充填站。該系統(tǒng)特點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、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，以達到利于種草植樹之目的。此方法需長期重復(fù)實施。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行滅火。

2.2治理方法對比

根據(jù)活雞兔煤礦礦區(qū)的實際情況,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，沒有產(chǎn)出，沒有經(jīng)濟效益，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，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，利用回收的殘煤價值，補償滅火施工費用，略有盈余，且治理徹底，覆土造田效果好。顯而易見，設(shè)計建議根據(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行采空區(qū)及滅火治理，是最合理的方法。剝挖方法的特點是采空區(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，以抵補項目投資。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。為達到根本治理的目標，防止殘留邊角煤自燃，實行“分層剝離、交錯回填”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，單獨堆放以備將來復(fù)墾時使用。剝挖煤層上的巖石：表土清除以后，剝挖至煤層上部巖石,剝挖初期選好臨時外排土場推放，后實現(xiàn)回填。采出殘煤:煤層上部巖石挖走以后，收集殘余煤柱，運往臨時煤場堆放。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,使用推土機與壓路機共同作業(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)墾做好準備，對其進行種草綠化。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)有限責任公司