矿区地质环境治理论文

1综合治理的目标及原则

1.1治理目标

矿区位于活鸡兔煤矿边角位置。由于采空区的存在，造成地面裂缝、地面塌陷、残留煤自燃、地下巷道积水，释放大量有毒、有害气体，形成地下污染水体等地质灾害。为了彻底解决采空区带来的一系列地质灾害问题，贯彻政府有关能源开采的方针政策，使区内经济持续、稳定、和谐发展，在治理采空区时回收部分残煤，抵补治理费用，同时剩余的资金可以改善当地村民的基础设施，提高生活质量。本次采空区塌陷地质灾害治理方案本着“以防为主、防治结合、因地制宜、突出重点、综合治理、标本兼治”的原则，其治理目标就是消除地下采空区，回收残煤，避免残煤在地下继续自燃、裂缝漏水、塌陷等灾害的产生，复土造田，保护环境，恢复生态环境。

1.2综合治理原则

综合治理以保护和恢复自然生态环境为出发点，以建设社会主义新农村，改善当地生产生活条件为目标，促进经济与环境的协调发展。在遵守环境保护法、土地管理和建设社会主义新农村总体要求的同时，根据综合治理工程建设特点，提出以下应遵循的原则。

(1)综合治理与社会主义新农村建设相结合。

(2)山水田林路综合治理原则。

(3)生态优先原则。

(4)与主体工程相衔接的原则。

(5)坚持经济可行的原则。

(6)有序实施原则。

2矿区地质环境治理方法

2.1治理方法的确定

根据区域地形地貌，塌陷区分布特征、煤层埋藏特征以及开采现状，设计可采用3个治理方案,分别为钻探注灌法方案、充填裂缝法方案及露天剥挖治理方案。方案一：“钻探灌注”水泥砂浆或粉煤灰砂浆的治理方案在治理区域采用地面水泥砂浆或粉煤灰砂浆注浆法充填采空区、隔离井下火区。地面采用深孔钻机向采空区打钴孔,采用水泥砂浆或粉煤灰砂浆注浆充填，填实灭火隔离区下部采空区，阻止火区自燃蔓延，消除自燃造成的安全隐患。根据充填所需砂源和井下采空区位置，在地面设移动式充填站。该系统特点是将大量的充填材料，利用水力沿管路输送到治理区的采空区。方案二：采用“充填裂缝”法治理区地貌类型大体分为沟壑型、丘陵型及川地型3种地貌类型。对于因井工开采引起的地表沉降、移动、裂缝破坏等现象，依不同的类型分别采用自然恢复、种草及复土等措施。本区由于松散层厚度较薄、地表为丘陵，对采煤引起的塌陷坑及裂缝应采用机械、人工法推高填低，并尽可能地利用电厂粉煤灰充填塌陷坑及裂缝，以达到利于种草植树之目的。此方法需长期重复实施。方案三：对塌陷区残留煤层露天剥挖治理方案采空区内煤层覆盖层较薄，露天剥挖方案就是在采空区范围内自上而下分台阶开挖，露出采空区残留的煤炭后，挖除残留的煤炭，后期用黄土覆盖煤层露头，用开挖的剥离物回填采空区。最后回填开挖坑，平整及再覆盖黄土,并绿化复垦。由于塌陷裂缝区裂隙发育，采用钻探注浆法灭火难度较大，成本较高，只能采用自燃煤层挖除法进行灭火。

2.2治理方法对比

根据活鸡兔煤矿矿区的实际情况,方案一虽然可以治理，但投资大,全部采用本方案企业无法承担，没有产出，没有经济效益，且采空区上部的土地仍然没有得到治理。由于治理区内没有沙源，需另行寻找沙源地，这样虽然治理了老采空区，但又会形成新的生态环境问题。方案二,在下部已无自燃煤层或潜在的自燃煤层时，本方案投资少，见效快，若有自燃煤层或潜在的自燃煤层,如果只采用本方案是不能根治的，随着时间的延续，丨日的塌陷区填平了，新的塌陷区又出现，因而只能作为一种辅助方案。而方案三不需要国家投资，利用回收的残煤价值，补偿灭火施工费用，略有盈余，且治理彻底，覆土造田效果好。显而易见，设计建议根据情况不同采用不同方案，对有残留煤炭资源且煤层正在自燃区采用露天剥挖的方式进行采空区及灭火治理，是最合理的方法。剥挖方法的特点是采空区治理效果彻底，但施工工艺较复杂，前期投资大，适用于采空区距地表近、开挖深度不大、四周有临时堆放剥离物场地的采空区。此种方法可回收部分煤炭资源，以抵补项目投资。矿区采空塌陷区及煤层自燃区特别适宜于利用剥挖的治理方式，其覆存的有利条件有以下几方面。

(1)煤层厚度大、覆盖层薄。2_2煤层在本煤矿内埋藏深15,37?57.27m。煤层平均厚度约4.65m,煤层厚度变化不大，覆盖层薄，规律性明显，结构简单，含一层夹矸，夹矸岩性以泥岩为主，属稳定型煤层。原有的采煤方式落后，小煤矿采用“房柱式”开采，并且开采时间短，煤炭回采率低，可回收的资源量大。

(2)生产剥采比小《在治理塌陷区内，残留煤的平均剥采比约6.0m3/t，剥采比小于10m3/t,也符合国家有关的露采煤炭技术开采条件。

(3)具备外排的条件。在南侧为山坡地形，东南高，西北低,是初始临时外排的良好外排弃场。

(4)水文地质条件简单。本区主要含水层有第四系全新统冲积层孔隙潜水含水层；侏罗系延安组砂岩裂隙潜水和承压含水层，由于煤炭，现已无水。

(5)工程地质条件好。矿区位于鄂尔多斯台向斜东翼陕北斜坡上，矿区基本构造形态为北西倾斜的单斜构造，产状较平缓，倾角在1°左右，区内未见大的断裂及褶曲构造,工程地质条件好。

2.3治理主要工序

地表塌陷的主要原因是：煤矿的采空区及火烧区的存在如果只单纯填平塌陷区是不能根治的，随着时间的延续，丨日的塌陷区填平了，新的塌陷区又出现，长期重复作业。根本治理方法只能是通过把采空区上部的覆盖层全部挖出，重新回填、压实。为达到根本治理的目标，防止残留边角煤自燃，实行“分层剥离、交错回填”的办法，在把采空区上部的覆盖层全部挖出，重新回填、压实的过程中，要清理出残留的边角煤。这样才能彻底避免地表塌陷和残留煤在地下自燃造成对环境的污染。具体方法可归纳出如下步骤。清除表土一剥挖煤层上的岩石一采出残煤一岩石回填一平整压实一表土回填一复垦一生态恢复一社会主义新农村建设。消除表土：就是在开始治理初期，先将治理区地表以下5m的表土取出，单独堆放以备将来复垦时使用。剥挖煤层上的岩石：表土清除以后，剥挖至煤层上部岩石,剥挖初期选好临时外排土场推放，后实现回填。采出残煤:煤层上部岩石挖走以后，收集残余煤柱，运往临时煤场堆放。岩石回填：残余煤量收集完成以后，将最先剥离的岩石回填，平整，压实,使用推土机与压路机共同作业，防止沉降与水土流失。表土回填:岩石回填结束以后,将移走的表土重新均匀平铺在原地表，表土厚度约500cm，以备日后复垦。复垦、绿化：表土回填以后，在回填范围内修筑水渠、堤坝、道路，为复垦做好准备，对其进行种草绿化。社会主义新农村建设：生态环境基本恢复后，山水林田路统一规划，建设日光温室、蔬菜大棚、苗圃、农田，并为治理区农民提供宅基地,建设住宅和公共活动设施。

3治理效果

活鸡兔煤矿治理区总面积为607亩，经过复垦治理后，已经形成防护林71亩，新修蓄水池（人工湖）55亩，新修农业生态园为86亩，新建复垦基本农田245亩，李家畔住宅用地面积55亩,新修公路用地49亩，河道治理136亩。

作者：刘龙吉 崔邦军 单位：陕西天地地质有限责任公司