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煤矿塌陷地质环境论文

煤矿塌陷地质环境论文

一、矿区概况

海拉尔煤矿位于陈旗煤田宝日希勒矿区东北部,行政区划隶属内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区谢尔塔拉镇。距海拉尔区约25km,距宝日希勒镇约5km。自1995年开始建设,先后建成10对立井,生产规模为30万t/a,属小型矿井,开采面积0.3km2,于2004年全面关停。

二、地质概况

海拉尔煤矿位于陈旗煤田宝日希勒勘探区东部详查区的东北部,处于向斜北翼东端,地层较平缓,倾向西南,倾角4°~6°;无岩浆岩活动,构造属简单类型。区内地层简单,上部均有第四系覆盖,中部为含煤地层,下伏地层主要为泥盆系上统的变质岩。第四系十分发育,广泛分布于煤系地层之上。主要由冲积、洪积的更新统和湖沼沉积、风积的全新统组成,厚度在19.35~32.90m之间。含煤地层为扎赉若尔群大磨拐河组(K1d5)的含煤段。含煤段主要由黑褐色煤、炭质泥岩、灰—深灰色泥岩、灰—浅灰色粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砂质砾岩等组成。井田内煤层自上而下发育有5层,其中21+2是该矿井开采煤层,最大可采厚度17.00m,最小7.46m,平均12.16m,结构简单;埋深在28.56~78.84m,平均55.39m。

三、自然环境

矿区地处呼伦贝尔草原深处,周围均是天然草场和耕地,地势较为平坦,地表被碱草等草原植被覆盖。地处干旱半干旱地区,降水稀少,气候寒冷,植被再生能力低。

四、塌陷区现状及危害

4.1塌陷区现状

地面塌陷是指地表岩、土体系在自然或人为因素作用下,向下陷落并在地面形成塌陷坑(洞)的一种地质现象。地面塌陷往往伴生地裂缝。地面塌陷、地裂缝具有发生面积大、危害性大的特点。海拉尔煤矿10对立井隶属于海拉尔煤炭开发总公司,生产规模小,开采煤层距地表距离28.56~78.84m。由于开采煤层距地表比较浅,采空区易塌陷,同时矿井在生产期间追求短期经济利益,实行掠夺式开采,采富弃贫,乱采滥挖,越界开采,这些无序、不合理开采对地表环境的影响更为明显,自2004年关闭后开始塌陷,在整个采区及邻近的区域内,形成了大小数十个塌陷坑和地裂缝,规模不等,一般塌陷坑直径约25m,深20~30m,最深的塌陷坑用肉眼看不到底。塌陷坑造成矿区内原有的建筑坍陷。虽然采区四周设置了围栏,但牲畜掉入坑内的现象时有发生,这对周围的村民和牧民的生命与财产的安全造成威胁。

4.2塌陷区对地质环境的影响

4.2.1水资源的危害

当地下煤矿开采面积达到一定范围,地层移动将引起地表变形,使地表产生大面积塌陷,从而导致塌陷区的水系遭到破坏,引发农业地质环境的变化,导致生态变化。周边大量耕地农作物不能得到及时灌溉,产量大面积减少,给农民的生活造成极大的损失。塌陷区内存放的大量矸石,在风化作用下粉碎,并随着雨水的冲刷,通过塌陷坑和地裂缝灌入地下,造成地下水污染。

4.2.2土地资源的危害

地下煤炭开采,常常引起地层的变形、裂缝,特别是大面积采煤塌陷区,破坏地表形态,使周围环境结构与土地功能发生改变。一方面占用和毁坏了土地资源,破坏了地表植被和土壤结构、土壤成分,使植被面积减少、生物环境破碎。生物多样性受损,造成土地贫瘠化,特别是对耕地的破坏,造成土地地表流失,加剧土地干旱;另一方面,煤矿开采时占用一定的土地面积堆放矸石,矸石污染土壤,直接导致土地生产能力的丧失。

4.2.3草原及植被资源的危害

塌陷区周围的地表产生裂缝,周边的草原植被生长环境被破坏,植被明显减少,地表产生张口裂缝、塌陷、漏斗,造成大量土层松散,加剧水土流失,破坏植物生长环境,加剧风蚀和沙化。煤矿地下开采过程需要疏干排水,导致区域性地下水水位下降,从而破坏了整个地表水、地下水系统均衡,使植物的生长明显受影响,甚至死亡,改变了原有生态系统,致使草原沙化。

五、塌陷区地质环境治理存在的问题

5.1矿山企业地质环境保护意识淡薄

海拉尔煤矿是在我国大力发展乡镇企业的经济背景下建设的,企业只顾经济利益,生产中重开发、轻保护,对保护地质环境意识淡薄。开采过程中造成矿区地表塌陷、水体污染、土壤植被破坏等环境问题,根本不进行矿山地质环境恢复治理。

5.2矿山环境治理投入不足

矿山地质环境治理往往需要投人大量的资金。企业在经济利益的驱动下,不愿意投入资金进行地质环境恢复治理。目前,该矿井停产遗留下来的矿山环境问题,由于资金投人少,矿山地质环境治理进展缓慢。

5.3矿山地质环境状况不明

该矿井在开采过程中,没有专门的地质环境专题调查和地质环境监测资料,所以矿山开采对地质环境的破坏情况、采空区和采掘巷道位置布置、地面塌陷状况等没有详细的技术资料,不能为编制地质环境恢复治理方案提供所需依据,为地质环境恢复治理工作带来了技术困难。

六、治理措施

采煤塌陷区的治理是一项复杂的系统工程,对此,应该结合实际情况,因地制宜采取多项措施,恢复和治理塌陷区的地质环境,修复周边的自然生态环境。

6.1加大治理力度

煤矿虽已关闭,但按照“谁开发、谁保护,谁污染、谁治理,谁破坏、谁恢复,谁使用、谁补偿”原则,应投入一定资金,完成历史欠账。因此政府和企业应多方努力,加快治理,恢复该区域的地质环境和生态环境。

6.2做好环境地质调查和勘查

在治理前必须对本区域进行测绘等工程勘查工作,对地质、水文地质进行调查,查明采空区的分布范围、埋深、厚度,查明塌陷区的分布,预测采空区塌陷发展的趋势,为治理工作提供依据。

6.3充填复垦

根据塌陷区无积水、塌陷坑深浅不一、大小不等的情况,可以采用“一填、二平、三复垦”的措施。“一填”是利用建筑垃圾、原有的矸石、采矿弃土,填埋治理区内塌陷坑。充分利用原有的地形,随坡就势,不要求治理区内按统一标高整平。这一过程中注意选用填充材料不要有污染,防止二次污染。“二平”是回填后要平整,使塌陷区地较平整并充分压实。“三复垦”是在整平的地表上覆盖0.3~0.5m的腐植土,给填埋区地表植被创造一个生长的环境,然后人工种草或种植易生长的农作物或林木栽植,这样可以逐渐改善塌陷区地质环境,恢复这一区域自然生态环境。

6.4资源回收,废地利用

该矿区开采煤层距地表浅,开采过程中工艺落后,坑下遗留煤柱过多,回采率过低,只达到30%左右。紧邻该矿井东侧新建顺兴露天煤矿,顺兴露天矿可以在塌陷区地质环境调查和勘查的基础上,进行大面积剥离,回收遗留井下的煤炭资源,然后平整成为矿井的工业广场,从而减少新建矿井再占用良田草地。

作者:王丽卜桂玲郭文斌单位:呼伦贝尔学院工程技术学院