江西省矿山地质环境保护与治理

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  1概论
  江西省矿产资源丰富,是全国矿种较全、储量较多的省份之一。发现有矿种116中,以开发利用的70多种。其中煤、铁、铜、铀、钽铌、稀土在华东地区甚至全国均占有重要地位,矿产资源分布集中,已探明储量的几种矿产主要是萍乡-乐平拗陷带的煤和铁,赣东北、赣西北的铜,赣西的钽铌、赣南的钨和铀。优势矿产多,储量较大,开采利用前景好。伴生矿床多,综合利用价值高。全省已开采矿山7 000多座,从业人员36万余人,年产矿石量2亿多吨左右。
  2江西省矿山地质环境影响现状
  江西省矿产资源的开发利用,一方面为全省工业化进程提供矿物原料,促进了社会经济发展和社会进步;另一方面,也引发了严重的矿山地质环境问题,造成大量经济损失,给工农业生产和人民生活带来较大的危害。产生的主要矿山地质环境问题有:采空地面塌陷、岩溶地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地下水破坏、废石排放等。
  2.1矿山采空地面塌陷对环境影响
  矿山开采后形成的地面塌陷主要分布于萍乡-乐平坳陷带的煤矿区,其次是赣东北、赣西、赣南等金属矿区。全省采空塌陷面积约
  200 km2,塌陷中心深度达10余米。
  萍乡-乐平坳陷带的煤矿区最为严重,仅乐平采区新形成塌陷面积1 800公顷,丰城洛市矿区采空塌陷面积450公顷,高安八景矿区塌陷面积520公顷。塌陷造成矿山停产、农田毁坏、经济损失,对附近居民造成不良影响。
  2.2矿山岩溶地面塌陷对环境影响
  江西省岩溶塌陷始于20世纪,每年均有新的塌陷产生,较集中的分布在萍乡-乐平坳陷带及九江-瑞昌成矿带。因煤矿开采疏排地下水而导致的岩溶塌陷最为严重,如:丰城尚庄煤矿曾因井下排水形成180处塌陷和地裂缝;丰城河西煤矿曾由于排水造成矿区附近的岭下村、坞下村等地面塌陷,房屋开裂,水井干枯。
  2.3矿山崩塌、滑坡、泥石流对环境影响
  崩塌、滑坡、泥石流是露采礦山常见的地质环境问题,常会造成人员伤亡、设备毁坏、停产及采场报废等灾难性后果。据不完全统计,自上世纪八十年以来,江西省先后发生较大规模的露采矿山塌陷、滑坡、泥石流灾害共80多起。
  露采矿山崩塌、滑坡、泥石流主要发生在德兴、于都等地。在矿山采石场周围及废石堆尾沙库下游的沟谷中经常发生。在采场筹建期间,因修公路,采场爆破等形成大量松散堆积物,暴雨后极易发生泥石流,如1967年德兴铜矿泥石流导致下游5公里内河床抬高0.1 m-2 m;1998年富家钨矿泥石流导致矿山场房、设施大部分被淹埋,直接经济损失
  3 000多万元,富家钨矿因此而破产;1985年以来,于都县铁山钨矿隘上矿段多次发生泥石流,导致房屋倒塌,农田被毁,直接经济损失数百
  万元。
  2.4地下水破坏
  由于我省地表及地下水丰富,雨量充沛,加上个体采矿对地表露头矿和大矿保留的保安矿柱非法偷采,造成地表水与地下水贯通,多次发生井下淹井事故,造成停工停产和设备损坏损失,给矿井的正常生产及居民的生活造成极大的损失。
  多年来的持续开采导致地下水破坏,对矿区周围的地质及生态环境造成了极其恶劣的影响。仅以乐平市涌山镇为例,目前涌山镇居民生活用水主要取自井田地表的涌山河洄流水,由于涌山河水补给源受采煤沉陷影响而缺乏补给,涌水河已变成了半干枯,河水量甚少,且水质也不符合饮用水标准,给附近的农田灌溉,植被生长等都造成了相当的
  影响。
  2.5废石排放
  废石的自燃、废气释放及占损土地所带来的环境问题也越来越严重。同时经常出现废石滑坡现象,导致周围农田、公路、建筑破坏,废石山上下滑的废石打伤行人时有发生。
  3矿山地质环境影响因素
  3.1地形地貌
  地形地貌是矿山地质环境问题产生的最主导因素,它在地理区域上决定了矿山地质灾害的分布。赣江平原分布有众多的井采矿山,从而多发生采空地面塌陷;赣北赣南丘陵地区起伏大,坡降大,沟谷发育,山体覆盖土层受剥蚀、侵蚀、流失严重,矿山开采强烈改造了原始地形地貌,随意堆放的矿山废土、废石、废渣等甚至充填了冲沟,在强降水作用下极易形成崩塌、滑坡、泥石流。
  3.2气候因素
  降水是矿山地质环境问题形成的主要诱发因素和动力,降水强度和历时等均能影响到地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等矿山地质环境问题的产生。短时间内强度很大的降水,或是长时间持续降水,都会在矿山准灾害体中产生强大的动水压力,导致矿山地质环境问题的产生。
  3.3地层岩性
  在软岩、含煤碎屑岩分布区,由于岩性脆弱,抗风化抗侵蚀能力弱,遇水易软化,岩石抗压、抗剪强度低,易形成采空地面塌陷。如萍乡-乐平坳陷带的煤矿区采空地面塌陷多数都与顶板泥岩的抗压、抗剪强度低有关。在碳酸盐岩分布区,岩溶发育,富含岩溶水,抽排岩溶水往往引发岩溶地面塌陷。在丘陵山区碎石土、粘性土的分布区,在采石场坡麓地带和废土、废石、废渣堆场,由于土体结构松散或具有一定的膨胀性,极易产生崩塌、滑坡,甚至泥石流。
  3.4人类经济工程活动
  矿山开采是人类经济工程活动的一种体现。
  长期以来,许多矿山缺乏可持续性发展的战略思想,盲目开采矿产资源,轻视或忽略了矿山环境的保护。企业侧重于经济效益,缺乏足够的治理资金,矿山环境保护治理工作投入不足,客观上导致矿山地质环境破坏不断加剧,地面塌陷、崩塌、滑坡时常发生,经济损失巨大。
  矿山企业盲目发展,小型企业不断扩大,部分小矿山不遵守国家的法律法规,在未办理采矿许可证的情况下,违法开采矿石,争抢资源,乱采滥挖小煤矿、小铁矿以及灰岩矿产,加之设备简陋,开采条件差,使矿山地质环境遭到严重破坏,并导致崩塌、滑坡、泥石流等灾害的发生,造成巨大的经济损失。
  4矿山地质环境发展趋势
  4.1矿山采空地面塌陷发展趋势
  在未来10-20年内,大量矿井扩建,江西煤炭、火电基地的规模不断扩大。煤炭开采量加大,地下采空区逐年增大,采空塌陷面积也在扩大。据推算2030年江西省的采空地面塌陷面积将达300 km2。
  4.2矿山岩溶地面塌陷发展趋势
  丰城老矿区岩溶地面塌陷已基本稳定,岩溶塌陷扩大的趋势减缓。八景塌陷区随着老矿区闭坑和封堵矿坑水,减小排水量,塌陷发展趋势缓慢。总体看,老塌陷区可能复活,或产生新的岩溶塌陷。如九江-瑞昌一带、乐平矿区等地开采岩溶水,当外在条件达到一定程度时,则有可能出现新的地面塌陷区。
  4.3矿山崩塌、滑坡、泥石流发展趋势
  在未来的十多年中,江西省将加大建材矿产的开发,以此推断,省内的建材矿山,尤其是小型的乡镇、个体矿山发生崩塌、滑坡、泥石流的可能性较大,而特别要注意的是赣东北及赣南地区的矿山。
  5矿山地质环境保护与治理措施建议
  5.1治理重点
  地面塌陷与地下水破坏是我省矿山地质环境灾害的两大主要方面,它们之间既相互影响、相互制约,又各自独立的发生、发展与演变。
  矿区采煤,深降强排地下水,频繁疏干地下水含水层,形成疏干漏斗。岩石在地下水侵蚀、溶蚀作用下,易发生变形、断裂,导致地下水含水层顶板压力减小,破坏采空区顶板岩层的隔水性,形成地面(采空)塌陷、地面沉降地质灾害,同时伴生地裂缝地质灾害。此外,由于采空区塌陷,诱发地表水、地下水沿塌陷、断裂处涌入矿坑,发生矿坑突水、顶板脱落等地质灾害。各矿区开采引起的抽冒和地表裂隙,使地表水与井下水连通,从而造成地表水的直接下灌及雨季时矿井的巨大排水量,影响矿井的正常生产和安全。
  同时,地下水水位下降,容易引起地面沉降、地面塌陷,同时伴生地裂缝的产生和复活等。
  地下水水位上升,容易引发矿区周边斜坡、矸石山(排土场)等岩土体变形、崩塌、滑坡类地质灾害,对建筑物产生变形、破坏作用。
  鉴于此,本文治理的重点是地面塌陷与水患灾害。
  5.2 矿山地质环境保护建议
  5.2.1露采矿山地质环境保护建议
  全面开展矿产资源开发利用方案的审查,淘汰开采规模小、存在地质灾害隐患、缺乏环境保护的矿山,开发利用方案审查合格后方可开采。规范矿山开采操作规程,提高资源综合利用率,遵循资源优质优化原则,减少废弃物排放量,实行固体废弃物最高允许排放标准制度,对表土或耕作层采取预先剥离堆放,闭坑后用于复垦的措施。
  5.2.2井采矿山地质环境保护建议
  加大矿山开采管理,划定塌陷区影响范围,实施居民搬迁,禁止塌陷危險区内人畜进入,禁止在塌陷区内进行开山采石及非法采矿。圈定塌陷稳沉区范围,实施土地复垦。严禁任意堆放废土、废石、废渣,加强“三废”的再生利用研究,防止堆体发生崩塌、滑坡、泥石流。加强尾矿库坝基稳定性和渗透性检测,防止尾矿坝溃堤,加固有溃堤隐患的尾矿库坝。
  5.2.3建立矿山地质环境监测网
  按轻重缓急,分步实施的办法,从重点矿山着手,逐步建立和完善全省矿山地质环境监测网。
  5.3矿山地质环境治理工程措施
  5.3.1采空地面塌陷的治理工程措施
  地下采矿无论其采矿规模大小,采矿方式的差异和所采矿种的不同,长期开采后,多会发生采空地面塌陷,圈定采空地面塌陷易发区,细分土地功能区,及时规划塌陷区的土地复垦、复植、复建,营造新的环境区。
  5.3.2岩溶地面塌陷的治理工程措施
  隐伏岩溶分布区的地下采矿,由于矿坑疏干排水,易引发岩溶地面塌陷。主要治理措施有:划分岩溶易发区,建立岩溶地面塌陷易发区地面形变的矿区监测网,对矿区存在岩溶地面塌陷隐患的隐伏岩溶溶洞进行灌浆帷幕,夯实土洞,隔离岩溶地下水与矿坑排水的联系。
  5.3.3崩塌、滑坡、泥石流的治理工程措施
  露天开采矿区,由于多采用劈坡开采,形成高而陡立的采矿宕口是崩塌、滑坡的主要因素,其次是断裂构造的发育和大气降雨入渗的引发。主要治理措施有:露采矿山必须用台阶式采矿法,科学依据废土、废石、废渣的特征,确定堆放高度,预设排水沟、渠,及时植树造林、种植固土植被。
  泥石流主要发生在乱采滥挖、采矿废弃堆土量大的丘陵山区。主要治理措施有:禁止乱采滥挖,实施矿区边开采边绿化,保持矿区的植被覆盖率,避免水土流失,减少表层岩土和废弃堆积物被降雨直接冲刷的面积,减弱地表水对岩土层的侵蚀,消减地表洪流。加强闭坑矿坑及采矿废土、废石、废渣的治理,修建挡土墙、排水沟,植树造林,土地绿化。
  5.3.4地下岩溶水治理
  治理方法是隔断岩溶水补给煤系地层的通道,使岩溶水不与煤系地层发生水力联系,恢复地应力平衡。主要是沿煤系地层底部与下覆灰岩的不整合接触面布置钻孔进行帷幕注浆。
  参考文献
  [1]颜春.江西省矿山开发主要生态环境问题.新世纪首届学术论文集江西省地质学会,2002.
  [2]刘剑峰.江西灾害地质环境地质状况及防治浅谈.新世纪首届学术论文集.江西省地质学会,2002.
  [3]金太平.加强地质灾害防治 确保防治措施落实,加强地质工作促进可持续发展.江西省地质学会,2006.
   作者简介
  金奇慕(1965—),男,毕业于江西煤校,现在江西省煤田地质局195地质队工作。
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