高平市矿山地质环境现状及发展趋势研究_袁玉龙.pdf

2021年第1期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-05-14修回日期 2020-05-15 作者简介 袁玉龙 （1987-） ， 男 （汉族） ， 河北衡水人， 工程师， 现从事地质灾害治理技术工作。 高平市矿山地质环境现状及发展趋势研究 袁玉龙* （山西省地质勘查局二一二地质队， 山西 长治 046000） 摘要 高平市境内煤炭资源丰富， 大面积分布于西部、 东部地区， 含煤面积81075hm2， 占全市总面 积的82.8。历史最多时期高平市曾有煤矿234座， 2009年底煤炭资源整合完成后高平市保留煤矿 34座， 石灰岩矿7座。结合2017年高平市矿山地质环境问题调查情况， 通过分析高平市矿山地质环 境问题类型、 发育特征及形成原因， 对其发展演化趋势进行研究， 为未来高平市矿山地质环境治理工 作提供参考依据。 关键词 矿山； 地质环境； 现状； 趋势； 研究 中图分类号 P64 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202101-0008-03 高平市作为一个以矿产资源开发为主的城市， 矿 产资源的开发利用在国民经济建设中占有不可动摇的 地位。但是， 由于矿山开发规范化管理力度跟不上矿 产资源开发利用的增长速度， 使得大规模的矿产资源 开发活动引发的矿山地质环境问题日益突出， 危害程 度也逐渐加大， 现已成为影响矿山正常生产和人居生 态环境的重要因素。文章根据高平市矿产资源的赋存 条件、 开采方式及开采程度等条件， 将高平市主要矿山 地质环境问题划分为6类， 即矿山地质灾害问题、 矿山 含水层影响破坏问题、 矿山地形地貌景观影响破坏问 题、 矿山占用影响破坏土地问题、 矿山固体废弃物排放 及综合利用问题和矿山废水排放及综合利用问题。 1矿山地质环境现状 1.1矿山地质灾害问题 高平市矿山范围内现存崩塌隐患18处， 滑坡隐患 3处， 泥石流隐患2处， 地面塌陷及其伴生的地裂缝地 质灾害281处， 共计影响面积4767.6hm2。 1.2矿山含水层影响破坏问题 高平市矿山范围内含水层遭受影响破坏类型主要 有第四系松散岩类孔隙含水层组、 二叠系下石盒子组 及山西组砂岩裂隙含水岩组及石炭系太原组砂岩及灰 岩裂隙水含水岩组3类， 含水层遭受影响破坏的区域面 积为26636.451hm2。 1.3矿山地形地貌景观影响破坏问题 高平市矿山范围内地形地貌景观类型主要有河 谷、 冲沟、 阶地、 斜坡及残丘， 地形地貌景观遭受影响破 坏的方式主要为露天采场、 工业广场、 废石堆场、 煤矸 石堆、 地面塌陷、 地裂缝及其他破坏， 其中露天采场破 坏面积13.2669， 工业广场破坏面积486.2193hm2， 废石 堆场破坏面积6.57hm2， 煤矸石堆破坏面积68.423hm2， 地 面 塌 陷 破 坏 面 积 4143.9hm2， 地 裂 缝 破 坏 面 积 623.7hm2， 其他破坏面积76.64hm2。 1.4矿山占用影响破坏土地问题 高平市矿山范围内占用影响破坏土地资源是一个 普遍性的地质环境问题， 几乎每一处矿山或多或少、 不 同程度地存在着各类固体废弃物 （废石、 废土） 占用影 响破坏土地资源问题， 或由地面塌陷、 地裂缝等矿山地 质灾害破坏土地资源问题， 或由露天采矿场破坏土地 资源问题。 高平市矿山企业损毁土地类型主要包括耕地、 林 地、 园地、 草地、 建筑及其它类型， 其中破坏耕地 1601.063hm2， 林地2164.864hm2， 园地283.99hm2， 草地 724.73hm2， 建筑4hm2， 其他640.0722hm2。 1.5矿山固体废弃物排放及综合利用问题 高平市矿山范围内主要固体废弃物包括煤矸石、 废石 （土） 渣和生活垃圾。煤矸石和废石 （土） 渣主要利 用方式为制砖、 修路路基， 剩余未利用部分填埋处理， 生活垃圾由市政部门集中处理。石灰岩矿产生废渣量 极少， 主要作为场地整平和路基垫层， 不外运， 无其它 利用方式。 8 2021年第1期西部探矿工程 高平市固体废弃物年产出量约255.04104t， 年利 用量约163.5104t， 利用方式大部分用于填料及制砖， 共破坏土地面积约74.993hm2。 1.6矿山废水排放及综合利用问题 高平市矿山范围内矿坑排水以煤矿为主， 石灰岩 矿无生产废水， 因其规模较小， 生活废水排放量极小， 故本次矿坑排水以煤矿矿山为主。 高平市煤矿生活污水年产出量235.12104m3， 矿坑 水年产出量2355.54104m3， 影响面积约26636hm2， 影 响村庄约191处， 影响人数约11.9万人。生产生活废水 利用方式大多经处理后用于井下消防洒水、 道路绿化 洒水以及其他工农业用水。 2矿山地质环境问题发展趋势研究 2.1矿山地质灾害发展趋势研究 2.1.1地面塌陷、 地裂缝发展趋势研究 高平市矿山范围内地面塌陷、 地裂缝主要分布在 煤矿开采区。地面塌陷具有分布范围广、 危害性大、 渐 变影响持久等特点， 每年都造成巨大的经济损失； 地裂 缝主要为地下开采引起， 多与采空地面塌陷相伴生， 部 分由矸石场地和排土场边坡失稳造成。地面塌陷、 地 裂缝不仅损坏耕地、 林地、 房屋及矿山其他地面设施， 同时还破坏地表水、 地下水资源。随着对矿产资源开 发管理与地质环境保护力度的不断增强， 矿产资源开 发利用结构不断优化调整， 开采总量得到有效控制， 同 时， 矿山新理念、 新技术的应用， 亦使得采空区影响面 积在逐步减少， 整体形势在逐年好转。 2.1.2崩塌、 滑坡发展趋势研究 高平市矿山范围内崩塌、 滑坡隐患主要分布工业 广场、 道路附近切坡地段， 随着人们安全意识的提高， 按设计边坡角放坡的越来越多， 但如果不继续加强对 开挖坡角的回填、 加固及矿山固体废弃物的堆放防护 和监测工作， 还将导致灾害的发生， 威胁矿山生产安 全， 造成土地资源破坏和水土流失。 2.1.3泥石流发展趋势研究 高平市矿山范围内目前存在两处泥石流隐患， 由 于近年来人们对矿山地质灾害防范意识的提高、 对矸 石场地所采取的工程措施及矸石的大量利用， 大大减 少了沟谷泥石流物源， 但随着未来采矿活动的加强， 排 矸量亦将不断增加， 因此对泥石流的防范依然不能掉 以轻心。 2.2矿山开采对含水层的影响及破坏趋势研究 高平市矿业开发过程中， 部分矿山企业要进行矿 坑排水工作， 长期的矿坑排水不同程度地改变或破坏 了地下水补、 径、 排系统， 造成了区域地下水位下降， 甚 至出现地下水疏干现象。自2009年煤炭资源整合以 来， 虽然高平市矿山企业疏干排水总量与之前相比呈 下降趋势， 但对于那些已经被破坏的含水层及矿区水 文地质环境来说短期内是无法恢复的。同时， 由于煤 矿的不断开采， 导致含水层及矿区水文地质环境的破 坏程度仍在不断加剧， 因此高平市矿山开采对含水层 的影响与破坏的形势不但不会减轻， 而且还有加剧的 趋势。 2.3矿山开采对地形地貌景观影响及破坏的趋势研究 高平市矿山范围内矿业开发对地形地貌景观的影 响与破坏主要是由露天开采直接挖损山体或土地、 矿 山固体废弃物堆放及地下采矿造成的地面塌陷引起 的。 近年来露天采场面积增加速度明显降低， 部分矿 山固体废弃物堆放规范程度有一定的提高， 但大部分 矿山固体废弃物堆场表面的植被和生态系统均未恢 复， 对露天采坑特别是高陡岩质边坡的采坑的生态恢 复工作尚未开展。因此， 现阶段露天采坑和矿山固体 废弃物堆放对地形地貌景观的影响与破坏不会有大的 改观， 形势十分严重。由于高平市的地形地貌条件和 煤炭资源的分布情况， 地面塌陷对地形地貌景观的影 响与破坏程度不是很明显， 治理难度相对较轻， 加之对 地面塌陷治理方法相对成熟， 故目前全市地面塌陷对 地形地貌景观的影响在可治、 可控的范围内。 2.4矿山开采占用破坏土地植被资源的趋势研究 高平市矿山范围内矿业开采对土地植被资源的占 用和破坏主要有露天采坑 （场） 破坏土地植被资源、 工 业广场和矿山固体废弃物堆放压占土地植被资源、 地 面塌陷及地裂缝破坏土地植被资源。 随着资源整合力度的加强及资源市场秩序的规范 程度的提高， 全市露采矿山开采越来越规范， 所以近年 来露天采场破坏土地资源的速度明显降低 。资源整合 后许多工业广场已废弃， 工业广场占地面积也呈下降 趋势 。近年来煤矸石综合利用技术不断有所突破， 如 煤矸石制砖、 回填采坑、 筑路等， 压占土地的趋势不断 减缓。煤矿兼并重组后大型矿山有序开采， 对地面塌 陷的产生可提前预测， 相对的土地资源破坏治理工作 也较为及时有效， 采煤引起的地面塌陷和地裂缝破坏 土地资源的问题数量明显降低。因此高平市矿业开采 占用破坏土地植被资源有所缓解。（下转第14页） 9 2021年第1期西部探矿工程 弛， 引发坡体的下滑。 3.3具体防治措施 根据以上对滑坡的分析， 建议采取 “排水系统抗 滑桩框架锚索骨架植草护坡” 的综合治理方案 （1）排水系统。应设置完善的滑坡地表和地下排 水系统 在斜坡后缘的稳定地层上设置环形截水沟， 并 于后缘适当位置设置深层排水孔排引地下水， 采用盲 沟引至截水沟排放； 在坡体设置仰斜式排水孔排引坡 内地下水， 坡脚设置排水沟。治理边坡时， 应首先进行 坡顶排水系统施工。 （2） 抗滑桩。根据钻探成果分析， 滑体主要为粘性 土， 厚度约17.10～22.50m、 推力不大， 建议选用钢筋混 凝土桩。抗滑桩埋入地层以下深度为设计桩长的二分 之一。抗滑桩的布置形式建议采用下部间隔、 顶部连 接的桩排。桩柱间距一般取桩径的3～5倍， 以保证滑 动土体不在桩间滑出为原则。 （3）框架锚索。削坡后， 坡体岩性为粘土、 残积土、 全强风化岩， 可采用框架锚索方式对坡面进行加固， 重点加固段落为滑坡体中下部， 锚索锚固段应穿过潜 在滑动面与不利结构面进入稳定地层。框架内进行植 草， 减少降水对坡面冲刷。 （4） 骨架植草护坡。近坡顶处， 坡度较缓， 稳定性 较好， 支护形式可采用骨架植草护坡方式对坡面进行 防护。 4结束语 结合上述的内容， 针对于我国的岩土工程的施工， 进行水文地质的勘察分析对于工程的整体施工建设非 常的重要。精准的水文地质勘察分析能够让施工企业 全面的掌握现场的实际水文环境与变化特点， 从而在 施工的过程中采取针对性的施工技术与管理方法， 避 免发生安全事故问题而对施工人员的安全以及工程的 质量带来不良的影响。所以需要制定科学的勘察制度 与方案， 保证对地质环境的全面分析， 确保勘察工作的 顺利实施。 参考文献 [1]谭信强.浅谈岩土工程勘察中的水文地质的作用[J].建材与 装饰， 2016 （1） 222-223. [2]祝凤春，杨晓飞.岩土工程勘察中水文地质的应用[J].中国高 新技术企业， 2019 （5） 166-167. [3]黄清龙.岩土工程勘察中的水文地质问题分析[J].门窗， 2019 （4） 307-308. [4]吴学林.岩土工程勘察中水文地质问题分析[J].广东科技， 2018 （20） 144， 116. Application of Hydrogeology in Geotechnical Engineering Investigation YOU Mao-yun Fujian Hydrogeological Engineering Geological Investigation and Research Institute, Zhangzhou Fujian 363000, China AbstractWith the continuous improvement of the overall econom- ic development level of our country, the relevant science and tech- nology are also gradually improved and innovated. For geotechni- cal engineering, the application of its survey system is constantly improving, which has played a great positive role in the construc- tion of geological engineering. Due to the continuous progress of relevant technical level, the survey technology is also gradually im- proved, which also promotes the understanding of hydrogeological environment. Hydrogeological investigation work is to ensure the smooth construction of the project and prevent the potential safety hazards in the construction of the project. At the same time, it can also make the construction cost of the construction enterprise under reasonable control. In the process of carrying out hydrogeological survey, it is necessary to take targeted survey s in combina- tion with the actual situation of the project, so as to lay a good foun- dation for the smooth construction of geotechnical engineering. Key words hydrogeology； geotechnical investigation； application （上接第9页） 2.5矿山废水、 废渣综合利用趋势研究 随着矿山企业和环保部门不断对矿山地质环境问 题重视程度的提高， 废水利用工程、 沉淀池、 废渣挡土 墙、 矸石综合利用等治理措施的不断投入应用， 废水、 废渣对水土环境的影响正在逐步减轻。 3结语 随着各级政府对矿山地质环境问题的重视， 矿山 地质环境保护法律、 法规的颁布实施， 矿山开发准入准 出制度的逐步建立和完善， 全市矿山地质环境保护总 体向好。同时， 绿色矿山建设标准的逐步推进， 将使得 矿山地质环境问题增量得到有效控制， 历史遗留矿山 地质环境问题明显减少。 14