江西省某煤矿开采对矿山地质环境影响分析

    王康

    

    

    

    摘要：江西省某煤矿属开采多年的小型矿山。在矿山经营生产过程中引发了地质环境问题，如地质灾害、含水层的破坏等。采用定性与定量相结合的方法进行评估分析。

    关键词：采煤；地质环境；评估分析

    1、矿山基本情况

    该煤矿位于乐平市205°方位，直线距离16公里。隶属乐平市乐港镇管辖，矿区交通甚为方便。建于1959年，1967年投产。采用立井-暗斜井开拓。矿井采煤方法为走向长壁采煤。矿区面积9.12km2，准采标高-50m至-900m。现在生产水平为-600m--750m水平，开采B3煤层。

    2、矿山地质背景

    2.1地层及构造。该矿区内的地层有二叠系下统茅口组、二叠系上统龙潭组和长兴组、三叠系下统大冶组、侏罗系、白垩系及第四系。矿区内主要断层有9条，构造复杂，断层发育强烈，纵横交错，地层构造褶皱强烈，地层产状变化大。地质构造复杂。

    2.2水文地质条件。本矿区地表水系发育，地表径流排泄条件较好，区内岩溶发育。矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性弱，主要水患为老窑、岩溶水。矿山岩溶裂隙发育，老隆水对矿山的威胁大。大气降水为地下水的形成提供了充足的补给来源。根据矿井充水条件和水患因素，按《矿井水文地质规程》关于矿区水文地质类型划分原则，该区水文地质条件复杂。

    2.3工程地质条件。矿区内主要煤层围岩及顶底板岩层岩性岩相变化较大，岩石稳定性较差。矿床围岩以似层状结构为主，裂隙发育中等。煤层顶底板和围岩稳定性中等。该矿煤层属不稳定煤层，该区工程地质条件复杂。

    3、矿山地质环境影响分析

    煤矿开采对矿山地质环境影响主要有地质灾害、含水层的破坏、地形地貌景观破坏和对土地资源的占用破坏四个方面。

    3.1地质灾害。

    根据《地质灾害危险性评估技术要求》（试行），该矿山发生地质灾害的类型主要包括：崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等。

    3.1.1崩塌、滑坡。本评估区属丘陵地貌，地形起伏不平，评估区海拔标高174.26m—13.50m，区内植被发育。该区除地形低洼地段分布的第四系地层比较松散外，主要地层为二叠系下统茅口组、二叠系上统龙潭组和长兴组、三叠系下统大冶组、侏罗系下统门口山组、白垩系下统。岩性为灰岩、砂岩等。矿山地面设施和矿山公路均位于矿区缓坡或开阔平地处，切坡未引发崩塌、滑坡等地质灾害。根据野外实地勘查和以往资料的收集，矿区地表现无明显的崩塌和滑坡现象，历年来未有崩塌滑坡的记录。

    3.1.2沟谷泥石流。实地调查和访问，矿区内未发现泥石流，矿山和附件区为低矮丘陵地区，标高多在20～40米，矿山上游无松散堆积物。不具备泥石流的形成条件。该内地势平缓，产生泥石流的可能性很小。

    3.1.3地面塌陷。①岩溶地面塌陷。矿井及周边出露的地层二叠系茅口组为可溶性岩组，该地层岩溶塌陷易发程度进行量化评估。

    茅口组硅质灰岩在矿区外南部以及矿区外东部出露，岩性为硅质灰岩夹硅质岩，含硅质成分高，局部见燧石，为可溶岩。根据岩溶地面塌陷易发程度量化评估标准，对矿区及周边环境相关因子进行量化评估，其茅口灰岩分布区量化总得分为D=26，为地面塌陷易发区。因此，矿区及附近岩溶区易遭受岩溶地面塌陷的威胁，隐伏灰岩区易发生疏干地面塌陷，矿山应留设保护煤柱，以防采动灰岩区而发生井下水患灾害及地表因灰岩水疏干而引发岩溶地面塌陷灾害。②采掘引起的地面沉陷。区内煤层顶底板岩性以泥岩、砂岩、粉砂岩为主，多为半坚硬～坚硬岩组，裂隙不甚发育，整体稳固性相对较好，对矿床的开采影响较小。已建成的坑道历经数年，均未发现冒落、垮塌现象。局部由于层间的破碎，裂隙发育，尤其是顶板岩性的完整性受到不同程度的破坏，使岩石的稳固性变差，易产生滑塌，对矿床的开采有一定的影响。对塌陷区的处理主要应以加强观测，及时充填裂缝，防洪排涝，并加强绿化，防止水土流失和泥石流发生，对于矿区地表建筑物等应留设保护煤柱。矿山开采沉陷、移动范围由矿层顶、底板围岩稳定程度而定，根据煤矿采煤规程，本矿煤层上下盘最终沉陷角选取65°。依据目前煤层开采最终标高及煤层开采最终边界位置做剖面。按矿井实际煤层开采情况分别圈定采掘移动带总面积约8.74km2。经调查目前移动盆地未引起地面建筑物的损坏。

    3.1.4自然斜坡稳定性。矿区及工程建设附近有2处自然斜坡，根据斜坡对矿山开采的影响程度对矿区存在的两处自然斜坡（1—1′、2—2′）进行评估。①自然斜坡位于矿区东部，坡向约260。，斜坡坡度16°，该自然斜坡段山顶高程89.9m，山脚高程约35m，斜坡高度54.9m，斜坡长约190m，地层岩性以石英粉砂岩、细粒砂岩，泥岩及粉砂岩组成。地层产状280°∠34°，斜坡结构类型为顺向坡。岩石强风化深度3m7m，裂隙不甚发育，岩体结构类型为层状。残坡积层厚度较薄，为4—6 m，植被覆盖率80%以上。该自然斜坡现状稳定性中等。②自然斜坡位于矿区东部，坡向约250°左右，斜坡坡度11°，该自然斜坡段山顶高程53.4m，山脚高程约37m，斜坡高度16.4m，坡长约82m，地层岩性以石英粉砂岩、细粒砂岩，泥岩及粉砂岩组成。地层产状265°∠32°，斜坡结构类型为顺向坡。岩石强风化深度2m—5m，裂隙不甚发育，岩体结构类型为层状。残坡积层厚度较薄，为3—5.5 m，植被覆盖率80%以上。该自然斜坡现状稳定性中等。

    以上两段对工程有影响的自然斜坡用经验法对其进行自然斜坡稳定性量化评估，评估结果见表3-1-2所示。

    根据对两自然斜坡进行稳定性量化评估，对照边坡稳定性分级，结果表明两自然斜坡在自然条件下，斜坡稳定性中等，虽区内历史上也未发生过滑坡和崩塌地质灾害现象，但是该自然斜坡稳定性中等，有发生滑坡崩塌的可能性，矿山在强降雨天气时需做好监测，预测的措施。

    3.1.5人工边坡稳定性。矿山在进矿公路旁侧形成人工切坡两处，编号为QP1和QP2。对此边坡根据人工边坡稳定性量化评估标准，对人工切坡稳定性进行评估。①切坡：坡向为15°，自然斜坡坡高43m，坡度15°。岩性为第四系亚粘土，节理裂隙较发育。基岩强风化层厚度2～3m。基岩表层残积土层厚度4m，切坡坡长约45m。切坡面岩性主要为亚粘土。地层产状280°∠34°，斜坡结构类型为斜向坡。②切坡：坡向为85°，自然斜坡坡高50m，坡度18°。岩性为第四系亚粘土，节理裂隙较发育。基岩强风化层厚度3m。基岩表层残积土层厚度4.5m。人工切坡高约为8m，切坡坡度50°，切坡坡长约55m。切坡面岩性主要为亚粘土。地层产状280°∠34°，斜坡结构类型为斜向坡。

    根据评估结果表明，两人工切坡稳定性中等，在强降雨等因素影响下有发生崩塌、滑坡的可能。

    3.1.6矸石堆稳定性。调查发现矿区矸石堆与煤场相距不远，矸石依山堆放，废石松散，松散度为1.3。由于矸石堆放时无进行有序分阶压实处理造成矸石堆比较松散，综合评价矸石堆的稳定性较差，如不进行合理的防治，易发生矸石场失稳。

    3.2采矿活动对含水层的影响

    矿山开采对地下含水层遭到一定的破坏和影响，现依次对各含水层进行分析如下：第四系孔隙潜水。岩性主要有残积层、坡积层、红土砾石和近代冲积层，根据抽水资料，q=0.079L/s.m，K=2.492 ndd。矿山开采对该含水组的影响较小。白垩系下统砾岩及砂砾岩裂隙承压含水层。主要含水层在中下部，且含水性不均一。该含水组富水性较强，但其距矿区的主采煤层很远，对矿坑涌水量影响不大，因此矿山开采对该组含水层的影响不大。侏罗系下统裂隙承压含水层为一较弱的含水层，矿山开采对该含水层的影响不大。大冶、长兴灰岩岩溶裂隙承压含水层。该含水层直接影响到C煤组的开采，根据钻孔水文地质资料综合分析，该含水组与浅部相比岩溶率低，岩溶规模小，富水性差，连通性差。因此开采活动对该含水层的影响弱。二叠系上统龙潭组层间裂隙承压含水层为一弱含水层，矿山开采对该含水层不会产生影响。茅口灰岩裂隙岩溶含水层。根据钻孔水文地质资料显示：凡是断层影响或断层直接切割茅口灰岩时，其水位及消耗量均发生异常。该含水组的富水性很不均一，富水性的差异变化很大。目前矿山开采活动对该含水组的影响不大，矿山在开采过程中必须做好矿坑涌水事故的预防工作。综上所述，矿业活动对矿区含水层的影响程度分级为较严重。

    3.3矿山采矿活动对地形地貌景观的破坏

    矿区采用地下开采方式，对原生的地形地貌景观破坏较小，矿区及周边无自然保护区、人文景观、风景旅游区等。采矿活动对地形地貌景观影响较轻。

    3.4矿山采矿活动对土地资源的破坏

    矿区内的土地利用类型主要以林地为主。该煤矿的开发建设不可避免地要破坏及占用原地形地貌和植被。该煤矿生产建设中破坏土地的面积、类型及土地类型见表3-4-1。

    综上所述，矿业活动占用林地约7.3公顷，对土地资源影响程度分级为严重。

    结束语：煤矿开采坚持以防为主，防治结合。严格控制矿产资源开发对地质环境的扰动和破坏，最大限度地减少或避免由此引发地质环境问题。矿产资源的开发采用“污染物减量、资源再利用和循环利用”技术，使破坏的土地、水域等经过治理，能作为自然资源再具有经济价值。