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[论文摘要]阜新市艾友煤矿区面临的矿山地质环境、生态环境问题亟待解决，综合治理工程对矿区内废弃矿井进行填平，恢復其原有水土环境；对采煤地面塌陷坑填平覆土；矿区内废弃的煤矸石运出；对采煤破坏耕地进行整平覆土。通过对矿山地质环境的恢复与治理，改变了日益恶化的矿区环境。
[论文关键词]矿山 地质环境 废弃矿井 矸石堆 地面塌陷 综合治理
【中图分类号】TD167
阜新作为全国第一个煤炭资源枯竭型经济转型试点城市，几十年煤矿资源大规模、高强度的采掘、开发而引起的地质环境问题日益突出，潜在的地质灾害频繁发生。在矿山及周边形成近30km2的自然生态极其恶劣的地带，废弃矿井与采坑遍地，土地荒漠化、砂砾化严重，采矿形成的塌陷坑、地裂缝随处可见，堆积物侵占农田，煤矸石风化后形成的粉尘，对土壤、大气、地表水、地下水都不同程度的构成严重的污染，矿区周边生态环境受到极为严重的破坏。
一、矿区位置及条件
新艾友煤矿区位于阜新县伊玛图镇，距阜新市区30km。艾友煤矿隶属阜新市清河门区管辖，面积35.22km2。
1、矿区地质条件
艾友煤矿区大地构造位置为华北地台北缘，燕山台褶带、辽西台陷，阜新～义县中生代断陷盆地中段。该构造盆地呈北东～南西向展布，其北侧为中生代侏罗～白垩纪火山岩，南侧主要为太古宙深成变质岩和中生代侵入岩。
治理区无较大的断裂构造，仅在工作区东侧1km处有一条北东向逆断层，倾向东南，对区内稳定无影响
矿区主要地层为白垩系阜新组（k1f），其走向为北东45～50°，倾角10～35°，煤层倾角一般5～18°之间。主要采煤层为阜新组中部层位岩组。该岩组埋深一般为120～650m 之间。可分为五个可采煤层，厚度一般为5.0～37.3m。浅部煤层埋深为15～80m之间，薄层状，煤层厚度0.4～1.2m之间，一般埋深在22.1～22.7m、30.0～30.8m、36.0～36.6m、42.0～43.0m、53.1～54.0m、64.0～65.2m。浅部薄煤层由于近年来个体矿山无序开采，形成地面塌陷、矸石堆遍地、废弃矿井林立的现象，破坏了大量土地，同时疏干了浅层地下水，造成了区内严重的地质环境和生态环境破坏。
矿区内地下水赋存条件及含水特征可分为两种类型，即松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙水，水量微弱， 径流不畅，连通性较差。因采煤竖井影响，水位较低，埋深一般在38～40m，局部在80m之下，且水质较差。
2、矿区地质环境受损情况
长期频繁的煤炭开采，造成矿区早期开采遗留未封堵的小矿井随处可见，地面沉陷、地面塌陷、地裂缝灾害时有发生。
采煤出现的地面塌陷坑，遍布区内，规模不一，其最大者长轴达100余米，坑深多在2.5～4.0m。多处塌陷坑直裸耕地边缘，部分为杂草覆盖，极易造成人畜滑落。停采的废弃矿井遍布区内，深不见底，多达123座，井内残留的煤层自燃，井口喷冒青烟，大量的烟气向空中散发出难闻的气味，使周边大气环境污染严重，且大量的二氧化碳（CO2）气体释放弥漫在空气中，使局部区域产生阶段性酸化降水现象。而且，废弃矿井直接破坏了水资源循环系统，造成地表植物及人畜断水的局面。废弃矿井及采煤排出的尾矿、废石、建筑垃圾堆放于井口周边。据调查，不同规模的煤矸石堆有162座，不仅占用破坏大量良田，而且在降水淋滤作用下，污染土壤、地下水、地表水及环境，也使矿区内河流堵塞、植被严重破坏，农田产生砂砾化、荒漠化，水土流失严重，可耕土地面积减少，土壤肥力下降，直接破坏了自然地质环境。
二、矿区地质环境综合治理工程
1、废弃矿井的治理
治理废弃矿井123个，井深一般30～40m，最深为180m，井径1.5～4.0m。矿井封填方法及设计要求如下：
（1）治理方法
矿井底部填入3.0m厚煤矸石（封填矿井底部巷道），再灌入2.0m厚混凝土（封底加固作用），之后至第四系底板2.0m填入煤矸石，然后填入2.0m厚防水粘土（阻止第四系潜水下渗及煤矸石淋滤污染深层地下水），再填入煤矸石至井口0.5m，井口以下0.5m填客植土。
（2）矿井封填设计要求
①混凝土（砼）标号为C15，塌落度60～80mm，灌入方式：导管法。
②填入煤矸石需用重锤夯实，相对密度应达到40～50%。
③防水粘土塑性指数应大于17，干密度在18KN/m3左右，含水量在15%左右。并应用重锤夯实，使其相对密度达40～50%。
④客植土应松铺。
2、矸石堆的治理
治理煤矸石山共计162个，治理方法及设计要求如下：
（1）治理方法
对废弃的煤矸石回填到废弃的矿井、地面塌陷坑内，若有剩余部分运至相关部门指定地点，对煤矸石堆积所占土地，要回填客植土整平，进行土壤重建，恢复土地生态。
经调查统计及分析研究，一期工程治理区内煤矸石堆积量全部用于回填至废弃的矿井、塌坑中，尚有75214.61m3的缺口，可于邻区运入，费用低廉。
（2）设计要求
①煤矸石堆采用机械或人工方法开挖，其土石等级为Ⅲ类硬土。
②客植土松铺。
③土地整平度控制在小于5‰内。
3、地面塌陷坑的治理
治理地面塌陷坑16个，占地面积26537.09m2。其治理方法及设计要求如下：
（1）治理方法
地面塌陷坑治理采用回填整平方法，首先在坑底部填入0.5m厚防水粘土（防止煤矸石淋滤污染深层地下水），之上填入煤矸石至地表0.5m，地表以下0.5m填客植土整平（参见塌陷坑治理纵断面图，图4）。 （2）设计要求
①防水粘土要求塑性指數大于17，干密度18KN/m3左右，含水量15%左右，并夯实至相对密度达40～50%。
②回填煤矸石级配Cu>5，采用机械压实，压实度达到附近岩土天然密实度，或孔隙比e=0.8左右，保证煤矸石不能架空，防止后期地面大幅度沉降。
③地表回填的客植土厚度0.5m，整平度控制在小于5‰内。
4、土地破坏恢复治理
土地破坏恢复面积120192m2，不包括地面塌陷坑占地面积26537.09m2，废弃矿井占地面积1215.05m2。煤矸石堆占地面积66915.70m3。
（1）恢复治理方法
清除地表0.5m厚内“三废”物，松铺0.5m厚客植土。
（2）设计要求
地面整平度控制在小于5‰内，恢复土地原有状态。
三、预期社会、经济与生态环境效益
阜新地区地质条件优越，矿产资源丰富，矿产资源开发已成为阜新市国民经济的支柱产业。然而矿产资源的开发利用也改变和破坏了矿区内的地质环境和生态环境。矿产资源开发利用与生态环境保护并重，将会给区内经济发展创造一个更好的外部环境。因此，阜新市艾友煤矿区矿山地质环境恢复和治理，对阜新八大矿山地质灾害治理、生态恢复将起到典型的示范作用而加以推广。
矿山地质环境恢复治理工程，是典型的公益性工作，项目的实施必将促进区内经济和社会经济的发展，提高区内居民的生活质量，也将为其它矿山地质环境恢复治理工作树立一个典范工程，同时为创建和谐社会奠定了一定的社会基础。
矿山地质环境恢复治理项目能加速矿山生态环境建设，改善已脆弱的区内生态环境，使各矿山生态灾害远离对人类的困扰，达到治标、治本、从而消除区内已恶化的生态环境，人为为矿区内居民创造一个安居乐业的生活环境。让天更蓝，地更绿，水更清。
[参考文献]
[1]《辽宁省阜新市艾友煤矿区矿山地质环境治理可行性研究报告》，辽宁省第四地质大队，2005年编制。
[2]《阜新市艾友煤矿区矿山地质环境综合治理勘察报告》，辽宁省第四地质大队，2006年编制。
[3] 《阜新市矿产资源总体规划》（2001～2010年），阜新市国土资源局。
[4] 《阜新市国民经济和社会发展“十五”计划》
[5]《阜新幅1：20万区域水文地质普查报告》[R]，辽宁省第二水文地质大队，1979年编制。
[6]《地质灾害防治条例实施手册》
[7]《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009版）
[论文关键词]矿山 地质环境 废弃矿井 矸石堆 地面塌陷 综合治理
【中图分类号】TD167
阜新作为全国第一个煤炭资源枯竭型经济转型试点城市，几十年煤矿资源大规模、高强度的采掘、开发而引起的地质环境问题日益突出，潜在的地质灾害频繁发生。在矿山及周边形成近30km2的自然生态极其恶劣的地带，废弃矿井与采坑遍地，土地荒漠化、砂砾化严重，采矿形成的塌陷坑、地裂缝随处可见，堆积物侵占农田，煤矸石风化后形成的粉尘，对土壤、大气、地表水、地下水都不同程度的构成严重的污染，矿区周边生态环境受到极为严重的破坏。
一、矿区位置及条件
新艾友煤矿区位于阜新县伊玛图镇，距阜新市区30km。艾友煤矿隶属阜新市清河门区管辖，面积35.22km2。
1、矿区地质条件
艾友煤矿区大地构造位置为华北地台北缘，燕山台褶带、辽西台陷，阜新～义县中生代断陷盆地中段。该构造盆地呈北东～南西向展布，其北侧为中生代侏罗～白垩纪火山岩，南侧主要为太古宙深成变质岩和中生代侵入岩。
治理区无较大的断裂构造，仅在工作区东侧1km处有一条北东向逆断层，倾向东南，对区内稳定无影响
矿区主要地层为白垩系阜新组（k1f），其走向为北东45～50°，倾角10～35°，煤层倾角一般5～18°之间。主要采煤层为阜新组中部层位岩组。该岩组埋深一般为120～650m 之间。可分为五个可采煤层，厚度一般为5.0～37.3m。浅部煤层埋深为15～80m之间，薄层状，煤层厚度0.4～1.2m之间，一般埋深在22.1～22.7m、30.0～30.8m、36.0～36.6m、42.0～43.0m、53.1～54.0m、64.0～65.2m。浅部薄煤层由于近年来个体矿山无序开采，形成地面塌陷、矸石堆遍地、废弃矿井林立的现象，破坏了大量土地，同时疏干了浅层地下水，造成了区内严重的地质环境和生态环境破坏。
矿区内地下水赋存条件及含水特征可分为两种类型，即松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙水，水量微弱， 径流不畅，连通性较差。因采煤竖井影响，水位较低，埋深一般在38～40m，局部在80m之下，且水质较差。
2、矿区地质环境受损情况
长期频繁的煤炭开采，造成矿区早期开采遗留未封堵的小矿井随处可见，地面沉陷、地面塌陷、地裂缝灾害时有发生。
采煤出现的地面塌陷坑，遍布区内，规模不一，其最大者长轴达100余米，坑深多在2.5～4.0m。多处塌陷坑直裸耕地边缘，部分为杂草覆盖，极易造成人畜滑落。停采的废弃矿井遍布区内，深不见底，多达123座，井内残留的煤层自燃，井口喷冒青烟，大量的烟气向空中散发出难闻的气味，使周边大气环境污染严重，且大量的二氧化碳（CO2）气体释放弥漫在空气中，使局部区域产生阶段性酸化降水现象。而且，废弃矿井直接破坏了水资源循环系统，造成地表植物及人畜断水的局面。废弃矿井及采煤排出的尾矿、废石、建筑垃圾堆放于井口周边。据调查，不同规模的煤矸石堆有162座，不仅占用破坏大量良田，而且在降水淋滤作用下，污染土壤、地下水、地表水及环境，也使矿区内河流堵塞、植被严重破坏，农田产生砂砾化、荒漠化，水土流失严重，可耕土地面积减少，土壤肥力下降，直接破坏了自然地质环境。
二、矿区地质环境综合治理工程
1、废弃矿井的治理
治理废弃矿井123个，井深一般30～40m，最深为180m，井径1.5～4.0m。矿井封填方法及设计要求如下：
（1）治理方法
矿井底部填入3.0m厚煤矸石（封填矿井底部巷道），再灌入2.0m厚混凝土（封底加固作用），之后至第四系底板2.0m填入煤矸石，然后填入2.0m厚防水粘土（阻止第四系潜水下渗及煤矸石淋滤污染深层地下水），再填入煤矸石至井口0.5m，井口以下0.5m填客植土。
（2）矿井封填设计要求
①混凝土（砼）标号为C15，塌落度60～80mm，灌入方式：导管法。
②填入煤矸石需用重锤夯实，相对密度应达到40～50%。
③防水粘土塑性指数应大于17，干密度在18KN/m3左右，含水量在15%左右。并应用重锤夯实，使其相对密度达40～50%。
④客植土应松铺。
2、矸石堆的治理
治理煤矸石山共计162个，治理方法及设计要求如下：
（1）治理方法
对废弃的煤矸石回填到废弃的矿井、地面塌陷坑内，若有剩余部分运至相关部门指定地点，对煤矸石堆积所占土地，要回填客植土整平，进行土壤重建，恢复土地生态。
经调查统计及分析研究，一期工程治理区内煤矸石堆积量全部用于回填至废弃的矿井、塌坑中，尚有75214.61m3的缺口，可于邻区运入，费用低廉。
（2）设计要求
①煤矸石堆采用机械或人工方法开挖，其土石等级为Ⅲ类硬土。
②客植土松铺。
③土地整平度控制在小于5‰内。
3、地面塌陷坑的治理
治理地面塌陷坑16个，占地面积26537.09m2。其治理方法及设计要求如下：
（1）治理方法
地面塌陷坑治理采用回填整平方法，首先在坑底部填入0.5m厚防水粘土（防止煤矸石淋滤污染深层地下水），之上填入煤矸石至地表0.5m，地表以下0.5m填客植土整平（参见塌陷坑治理纵断面图，图4）。 （2）设计要求
①防水粘土要求塑性指數大于17，干密度18KN/m3左右，含水量15%左右，并夯实至相对密度达40～50%。
②回填煤矸石级配Cu>5，采用机械压实，压实度达到附近岩土天然密实度，或孔隙比e=0.8左右，保证煤矸石不能架空，防止后期地面大幅度沉降。
③地表回填的客植土厚度0.5m，整平度控制在小于5‰内。
4、土地破坏恢复治理
土地破坏恢复面积120192m2，不包括地面塌陷坑占地面积26537.09m2，废弃矿井占地面积1215.05m2。煤矸石堆占地面积66915.70m3。
（1）恢复治理方法
清除地表0.5m厚内“三废”物，松铺0.5m厚客植土。
（2）设计要求
地面整平度控制在小于5‰内，恢复土地原有状态。
三、预期社会、经济与生态环境效益
阜新地区地质条件优越，矿产资源丰富，矿产资源开发已成为阜新市国民经济的支柱产业。然而矿产资源的开发利用也改变和破坏了矿区内的地质环境和生态环境。矿产资源开发利用与生态环境保护并重，将会给区内经济发展创造一个更好的外部环境。因此，阜新市艾友煤矿区矿山地质环境恢复和治理，对阜新八大矿山地质灾害治理、生态恢复将起到典型的示范作用而加以推广。
矿山地质环境恢复治理工程，是典型的公益性工作，项目的实施必将促进区内经济和社会经济的发展，提高区内居民的生活质量，也将为其它矿山地质环境恢复治理工作树立一个典范工程，同时为创建和谐社会奠定了一定的社会基础。
矿山地质环境恢复治理项目能加速矿山生态环境建设，改善已脆弱的区内生态环境，使各矿山生态灾害远离对人类的困扰，达到治标、治本、从而消除区内已恶化的生态环境，人为为矿区内居民创造一个安居乐业的生活环境。让天更蓝，地更绿，水更清。
[参考文献]
[1]《辽宁省阜新市艾友煤矿区矿山地质环境治理可行性研究报告》，辽宁省第四地质大队，2005年编制。
[2]《阜新市艾友煤矿区矿山地质环境综合治理勘察报告》，辽宁省第四地质大队，2006年编制。
[3] 《阜新市矿产资源总体规划》（2001～2010年），阜新市国土资源局。
[4] 《阜新市国民经济和社会发展“十五”计划》
[5]《阜新幅1：20万区域水文地质普查报告》[R]，辽宁省第二水文地质大队，1979年编制。
[6]《地质灾害防治条例实施手册》
[7]《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009版）