浅谈煤矿地下开采对地质环境的影响及灾害治理.pdf

2009 年 6 月第 29 卷专辑 四川地质学报 Vol.29 Suppl. June.,2009 219 浅谈煤矿地下开采对地质环境的影响及灾害治理浅谈煤矿地下开采对地质环境的影响及灾害治理 张 健 （四川省地矿局区域地质调查队，四川 双流 610213） 摘要煤矿的地下开采会造成对矿山地质环境的破坏，本文探讨了煤矿地下开采对地质环境的影响及其灾 害治理的问题。 关键词煤矿；地下开采；地质环境；影响；灾害治理 煤矿地下开采会造成对矿山地质环境的破坏。要解决好此类环境的破坏问题，需应用生态经济学原 理和循环经济理念去指导煤矿综合开采，从而延伸煤矿产业链，实现固体、液体和气体废弃物的低排放， 甚至零排放，进行长期的矿山环境治理和生态重建达到煤矿地下开采与矿山环境治理双赢的目的。 1 煤矿地下开采引发的矿山地质环境问题1 煤矿地下开采引发的矿山地质环境问题 煤矿地下开采引发的矿山地质环境问题主要有地面沉降塌陷、地裂缝、泥石流、瓦斯爆炸、煤层自 燃等地质灾害。其产生的原因是采煤活动、采矿工程改变地形地貌和岩土体力学平衡，导致岩土体变形、 断裂、脱离母体，在重力作用下迅速运动而酿成地质灾害。 1.1 地面塌陷和地裂缝 地下煤层被采出或者矿体水层被排出后，采空区周围岩体应力平衡状态发生改变，不可避免地会引 起上覆岩层的变形、破坏和移动，从而可能造成采空区的冒落，产生地面沉降塌陷及地裂缝。从全国各 地调查结果来看，煤矿塌陷面积逐年增加，地面裂缝几乎遍布所有矿区。我国每年因采煤导致地面塌陷 面积多达 2.210 4hm2，致使大批地表建筑物遭到破坏，地下水被截流至井下，造成地表浅层地下水日趋 枯竭，以及植被退化。 1.2 泥石流和尾煤溃坝 在采煤活动中，不可避免地要产生固体废弃物。而在汛期，一旦集中降雨、山洪爆发，矿区内堆放 的掘井废弃物、煤泥被卷入水中，随波逐流，往往造成尾煤溃坝或者下游泥石流等严重的地质灾害，对 企业人员及附近居民的生命财产安全造成威胁。泥石流和尾煤溃坝地质灾害几乎存在于每一个煤矿区， 每年都会发生，且随着生产规模的扩大、掘井废弃物和尾煤的增加，这类地质灾害发生的频率愈来愈高， 危害程度也越来越大。 1998 年乌海市黄河集团煤矿因泥石流冲入矿井，一次死亡 25 人，重伤 1 人，造成直接经济损失 260 万元，有 1 人在井下 34 天后生还。乌海因泥石流冲毁草原、破坏植被约 2 700hm 2。直接经济损失 2 000 多万元，尤为严重的是毁坏了地球上唯一濒危的国家一级保护野生植物，被誉为 “植物大熊猫”的四合 木，其破坏程度是无法用金钱来衡量的。 1.3 煤层自燃、矿井突水、瓦斯爆炸 在煤矿地下开采中，还易发生煤层自燃、矿井突水、瓦斯爆炸这三种强度大、频率高的地质灾害。 煤层自燃是煤矿经过开采之后，采空区所留残余煤层、煤柱与空气长期接触氧化引起煤着火。比如 2008 年 3 月 5 日吉林省东辽县金安煤矿井下煤层自燃发火导致 17 人遇难。 井下采煤造成相邻老巷之间的阻隔承压不够，致使老采空区或浅采空区积水渗透到生产区，造成突 水事故。其结果往往是井毁人亡，损失惨重。比如 2005 年 8 月 7 日广东省梅州兴宁市黄槐镇大兴煤矿发 生透水事故，103 名矿工遇难，造成了难以估量的损失。 瓦斯爆炸几乎存在于全国各地各个煤矿，一但疏于管理，随时可能发生。2004 年辽宁省孙家湾煤矿 发生瓦斯爆炸，150 多名矿工丧命，震惊世界。有关这方面的例子不胜枚举。 收稿日期收稿日期2009-05-07 作者简介作者简介张健（1983-） ，男，四川泸州人，助理工程师，从事矿产地质、环境地质研究 浅谈煤矿地下开采对地质环境的影响及灾害治理 220 2 煤矿地下开采带来的矿山生态环境问题2 煤矿地下开采带来的矿山生态环境问题 煤矿地下开采带来的矿山生态环境问题主要有水土流失、土地荒漠化、地表地下水失衡、环境污 染等。其产生的原因是煤矿采选等矿业活动破坏植被、耕地，改变生物赖以生存的空气、水、土壤条件， 造成生态破坏、生态平衡失调。 2.1 水土流失和土地荒漠化 在煤矿矿山建设和煤矿地下开采过程中，由于剥除矿体表层土壤，直接破坏了地表植被，加之新产 生的废石、废渣、尾煤等松散物质易发生流失，加速和扩大了土壤的破坏和岩石的侵蚀，造成水土流失。 据调查，全国水土流失面积达 36710 4km2，平均每年水土流失面积达 1104km2；荒漠化土地面积约 1 10 4km2，并且每年以 2 460km2的速度扩展，其造成生态系统恶化的速度十分惊人。 2.2 侵占土地和水均衡遭受破坏 煤矿地下开采活动不可避免地需要占用一定的土地用来修筑道路、固定井架、建立贮煤场及必需的 生活设施。据统计，正常情况下每一煤矿井口所占面积约为 0.2km 2，甚至更多。除露天采掘直接破坏大 量土地外，采煤排出的矸石、废渣、尾煤也侵占了大量土地。矿山建设免不了要征用土地、砍伐森林， 直接破坏植被、农作物及野生动物栖息地，导致绿地面积缩减。 煤矿地下开采过程中矿坑疏干排水，可能造成矿区区域性地下水水位下降十几米甚至数百米，从而 破坏了整个区域地表水、地下水均衡系统，造成大面积疏干漏斗、泉水干枯、水资源逐步枯竭以及河水 断流，以及地表水入渗塌陷坑灌入地下，影响矿山生态环境平衡。 2.3 废水、废气、废渣污染 废水、废气和废渣污染是普遍存在的煤矿山生态环境问题。煤矿附近地表水体常常作为废水、废渣 的排放场地或成为纳污水体而被污染。某些地区煤矿地下开采产生的废水直接排入山间溪流和渗入地下， 造成地表水和地下水质严重污染。煤矿污水 pH 值低，呈酸性，具腐蚀性；且硫化铁含量多，水中含有重 金属离子，污染农田、河流、湖泊、地下水，使森林、植被遭到破坏，农作物减产。由于地方煤矿目前 处于暴利时期，业主多数建有焦化厂，只焦不化，炼焦、矸石山自燃、煤层自燃不仅排放大量 CO、CO2 和 H2S 气体，而且还有一定量的 NOx、苯并芘等有毒、有害物质，污染环境、危害生命。 3 煤矿山环境综合治理问题3 煤矿山环境综合治理问题 解决煤矿山环境综合治理问题，必须确立如下指导思想一是要积极推进煤矿资源利用方式从粗放 向集约转变，延伸煤矿产业链；二是要全面实行矿山生态经济管理，运用循环经济理念指导煤矿综合开 采；三是要把矿山环境保护纳入企业的决策管理，采用清洁生产工艺，最终实现矿山废渣、废气、废水 的零排放；四是积极进行矿山环境治理，高标准、立体式复垦、复貌、绿化、美化矿山，达到资源开采 和矿山环境的双赢。 3.1 实施绿色矿山生态重建工程 煤矿山生态重建要根据气候带和植被规律，按照不同气候水分条件和土地类型进行科学规划，尽快 改变过去那种盲目植树种草的行为，必须正视自然规律，合理确定植被恢复方式，因地制宜地考虑问题。 要做到宜乔则乔、宜灌则灌、宜草则草，乔灌草合理配置，农牧林渔相互结合。要十分珍惜节约水资源， 推广喷、滴、防渗等节水灌溉技术，确保恢复一块，绿一块。所有生态重建工程项目必须在科学规划的 基础上进行，全部纳入市场机制。 3.2 解决好采煤活动诱发的各种地质灾害和环境破坏问题 对于煤矿区来说，今后相当长的时期内需下大力气解决“三废”废气、废水、废渣的防治和采空区 地面沉陷、水土流失、地貌破坏、沙漠化等环境防治问题。在全面建设生态矿山全过程中应贯彻“高技 术为先导，开采煤矿资源为基础，发展循环经济产业为支柱”的方针，综合利用煤矿资源，像生态系统 那样形成物料链和能源链，循环运行，输出煤产品又不产生废物，谋求经济与资源、环境的协调和可持 续发展。 2009 年 6 月第 29 卷专辑 四川地质学报 Vol.29 Suppl. June.,2009 221 3.3 强化对采煤活动的全过程管理 坚持“煤矿资源开采与矿区环境保护并重，预防为主，防治结合；全面规划、合理开采、充分利用、 变废为宝；谁污染、谁治理，谁破坏、谁恢复，谁使用谁补偿”的方针，强化对采煤活动的全程管理。 主要是做好煤矿资源勘查、煤矿设计、矿区基建和生产、煤矿闭坑等 4 个阶段全过程的综合防治。依法 做好矿区土地复垦、恢复地貌、种草绿化、营造林木、人工造湖等，使矿山生态环境向良好转化，经过 复垦后可用于农林业和旅游业，条件合适的也可作为发展其他工业、城乡建设用地。 综上所述，只要应用生态经济学原理和循环经济理念去指导煤矿综合开采，本着“谁开发、谁收益” 的原则，按照“因地制宜、综合治理、注重实效”的工作思路，延伸煤矿产业链，通过长期的矿山环境 治理和生态重建实现固体、液体和气体废弃物的低排放、零排放，最终达到煤矿地下开采与矿山环境治 理双赢的目的。 Simple Explanation of Influences of Underground Mining Coal on Geological Environment and of Geological Hazards Control ZHANG Jian Regional Geological Surveying Team, BGEEMRSP, Shuangliu, Sichuan 610213 Abstract Underground mining coal often results in geological hazards. This paper makes an approach to the influences of underground mining coal on geological environment and to the geological hazards control. Key words coal mine; underground mining; geological environment; influence; hazard control