單家村煤礦地質環境治理研究與實踐

單家村煤礦地質環境治理研究與實踐

礦產資源是人類生存和發展的重要物質基礎，大規模的礦山開採為社會經濟的快速發展做出了重要貢獻，但同時也破壞着人類賴以生存的自然環境，造成一系列的地質環境問題，給社會帶來一定的不安定因素，引發了種種社會問題。因此開展礦山環境治理工作，不僅是礦山經濟持續發展的需要，也是人與自然和諧統一、構建和諧社會的需要，是每個礦山義不容辭的義務和責任。
單家村煤礦位於兗州煤田曲阜井田的西北部，曲阜市以西約12km，兗州市東北約6km，礦區內地勢平坦，為第四系沖積平原，礦區範圍內除有六個村莊外（根據開採塌陷理論在開採前首先對可能影響到的村莊進行了搬遷，目前除礦井東北部的孔家村因對礦井開採影響較小未搬遷外，5個村莊均已搬遷），主要的土地利用類型為農田耕地，僅有少量的果園。礦井於1977年建井，1990年正式投入生產，設計生產能力45萬噸/年，目前年產量80萬噸。
1、礦山開採對地質環境的影響
單家村煤礦自1977年建井以來，由於採礦活動對地質環境造成的影響主要是地表沉陷、礦山固體廢棄物堆積和礦井廢水的排放。
1.1  地表塌陷
單家村煤礦自建礦以來，一直進行地下開採，造成一定範圍的採空區。主採煤層為3煤，平均煤厚7.67米，冒落法管理頂板，使上方巖體失去支撐，向下陷落，形成地表塌陷，也是本礦井存在的主要地質環境問題。在以往開採過程中發生的採空塌陷，最大塌陷深度為5.40m，局部已形成積水區。由於開採塌陷使礦區地面建築物破壞、地表面積出現積水受淹、裂縫和地表傾斜。受淹使土地水漬化，導致土壤中空氣缺乏，影響植物和農作物的生長；裂縫的產生，使耕地漏水、漏肥，影響農田耕作、土壤保墒和農田灌溉，造成農作物減產；地表傾斜使水平耕地變為坡地，增加了水土流失，對農作物的生長十分不利。這些都破壞了礦區的土地資源和生態環境，不僅使礦區內正常耕地面積急劇減少，而且會造成企業與周邊羣眾的矛盾。
1.2      地面固體廢棄物堆積
單家村煤礦固體廢棄物包括矸石、工業鍋爐渣和生活垃圾三部分，礦井自1990年正式投產以來平均每年開採排放約4萬噸的煤矸石，選煤廠也有一定的煤矸石產出，這樣煤矸石堆積形成一座矸石山，不僅佔用了土地，也對環境造成一定的污染。工業鍋爐渣年產300噸，用於鋪路、造磚、保温材料、房基材料等，利用率100%，生產生活垃圾進行定點收集，集中填埋。因此礦井固體廢棄物主要為矸石堆積。
<!--[if !supportLists]-->1.3  <!--[endif]-->礦坑水的排放
礦坑水是煤礦正常開採產生的地下湧水，採礦過程中將大量湧水排出地面。單家村煤礦根據井下排水泵排水量記錄統計，年均產出礦坑水約水10萬米3。由於大量礦坑水的排放，地下水位下降，影響了地下水的平衡。另外由於礦坑水為含硫的酸性水，未經治理的礦坑水排放地面後，首先污染地表水系、土壤與耕地，進而危害農作物及人類健康。單家村煤礦地下水類型為第四系鬆散巖類孔隙水、3煤層頂底板砂巖裂隙水、三灰巖溶裂隙水、十下、十四灰巖溶裂隙水以及奧灰巖溶裂隙水。根據單家村煤礦開採情況，由於礦井正常開採受影響的沙層為第四系孔隙水，礦坑排水對第四系孔隙水的影響較輕。因此礦坑水排放主要是對地表危害。
<!--[if !supportLists]-->2、    <!--[endif]-->礦區地質環境治理實踐技術
根據單家村煤礦地質環境破壞現狀及治理要求，多年來礦井不斷加強對地質環境保護與治理的研究工作。在綜合分析的基礎上，多種方法並舉，因地制宜，綜合治理，有效防止了礦區地質環境的破壞，提高了礦區生態環境質量。經過多方面的分析論證，主要採取了塌陷地治理、固體廢棄物的合理利用、礦坑水的綜合治理等技術。
2.1 塌陷地治理技術
在塌陷地治理方面，結合國家和當地政府的相關政策規定，遵循“佔補平衡”和“土地總量動態平衡”的原則，增加投資力度開展礦山環境恢復治理和土地復墾工作，具體措施是經專家設計、因地制宜多種模式逐步進行塌陷地治理：
2.1.1排矸填充治理模式：
對即將塌陷地區實施起土措施，對礦井採選出的矸石由原來向矸石山排放，改為直接向未沉穩塌陷地排放，利用煤矸石回填塌陷區，穩沉後表面覆土達到1.5米，然後復墾為耕地。
2.1.2挖深墊淺治理模式：
在塌陷區的深部取土填在淺部，淺部復墾成耕地，深部建塘養魚，坡地栽樹植草。
2.1.3借勢利用治理模式：
以改善礦區生態環境、發展高科技農業為目標，按照農、漁、牧、副業協調發展，水、林、路、電綜合配套的方法，借勢開發，用於發展水產養殖、休閒度假等，重建礦區生態環境。
2.1.4淺層平整治理模式：對於季節性積水區及淺層塌陷區，實行挖溝排水、削高填窪，繼續耕種。
2.2固體廢棄物的綜合利用技術
固體廢棄物包括矸石、工業鍋爐渣和生活垃圾三部分。礦井自1990年正式投產以來平均每年開採排放約5萬噸的煤矸石。多年來，礦井除將矸石用於塌陷地充填和道路鋪設外，99年10月，對矸石山進行了改造，利用廢舊材料修築了台階，安全防護欄，、石桌、石凳、涼亭等，植樹3000多棵，美化了環境，成了人們休閒娛樂的好地方。2002年投資1800萬元建成一座中型矸石磚廠，利用煤矸石加工空心磚，年生產空心磚5000萬塊，年消耗矸石約12萬噸，既取得了良好的經濟效益及社會效益,又減少了土地佔用。
工業鍋爐渣年產300噸，用於鋪路、造磚、保温材料、房基材料等，利用率100%，生產生活垃圾進行定點收集，集中填埋。
2.3工業廢水和生活廢水的處理
工業廢水主要是井下煤炭開採過程中產生的礦井水和生活污水。從井下排向地面後與生活污水一起經污水處理廠統一處理，經處理各指標均滿足《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級標準的規定。處理後的廢水一部分循環輸送至井下，用於採掘工作面的噴灑降塵，一部分用於地面綠化澆灌、地面噴灑降塵和衝廁，只有少量一部分排出礦外。
<!--[if !supportLists]-->3、         <!--[endif]-->社會效益和環境效益
單家村煤礦通過實施地質環境綜合治理，改善了礦區內生態環境質量，減輕了對地質地貌景觀的破壞，使得區內農、田、水、林、路得到綜合治理，道路暢通，交通方便，糧、棉、果、菜大增產，效益提高，各類社會服務體系得以健全和完善，並能安排大批從業人員，使農民收不斷提高，安居樂業，社會安定。取得了良好的社會效益、經濟效益和環境效益。