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某矿区矿山地质环境治理研究

摘要:矿产资源的开发对国家的经济发展有着明显的促进作用,但是同时也产生了突出矿山地质环境的问题。文中以内蒙古某矿区矿山作为研究对象,分析了矿区的地质概况,描述了水文地质条件和工程地质条件,重点阐述了矿山地质环境治理对策,为矿山的地质环境治理工作提供一定的借鉴作用。

关键词:内蒙古;矿山环境;地质环境治理

1矿区地质概况

研究矿区位于内蒙古自治区西南部的准格尔旗,在鄂尔多斯高原的东部,该地区矿产资源十分丰富。矿区是侏罗纪早期和中期的含煤地层,重要的含矿地层是侏罗系中下统延安组和第四系。矿区的构造形态以单斜为主,向西南方向倾斜,倾角在1°到5°之间。矿区内含有细砂岩、粉砂岩、泥岩、5号矿组和6号矿组等岩石。

2水文地质条件和工程地质条件

(1)水文地质条件。矿区含有两种含水岩组分别是第四系冲洪积潜水含水层和侏罗系中下统延安组基岩孔隙、裂隙含水岩组。第四系冲洪积潜水含水层的含水岩组主要是第四系冲洪积砾石和砂石,含水层厚度为2m~3m,该层含水层受降雨影响较大,富水性较差[1]。侏罗系中下统延安组基岩孔隙、裂隙含水岩组含水层厚度为25m~94m,属于弱含水性,该层含水层与上层含水层的水力联系较差。裂隙含水层和基岩孔隙含水层地下水受单斜控制比较明显,地下水主要沿着地层的倾向方向排泄,以泉水排泄为主。(2)工程地质条件。矿区含有软质岩、黄土和砂土。软质土分布在侏罗系地层中,分布在矿层的顶底板中,以砂岩为主。砂土在河谷的冲洪积层中,岩性有粉砂和细沙,地基承载力大概100Kpa~120Kpa,工程条件一般[2]。黄土零散的分布在矿区中,主要成分有粉质黏土和粉土,黄土具有明显的湿陷性,地基承载力在120-180Kpa工程地质条件一般。

3矿山地质环境治理对策

矿山在投产后,应该积极采取有效措施,预防环境地质问题不断恶化。采取的措施是边开发边保护,边保护边开发,开发和保护同时进行,具体矿区中采取的保护措施有:地面工程活动应该合理控制范围,将采矿行为不断规范,最大程度保护矿区内的绿色植被,降低采矿活动对植被的影响和破坏作用。矿山环境治理工作在充分了解矿区环境问题的基础上进行,具体的环境问题包含含水层破坏、地面塌陷、土地资源破坏和地形地貌破坏等相关问题,采取积极措施防止环境问题的出现,采取积极恢复工作。(1)地面塌陷的治理工作。地面塌陷的治理工作是对于地面由于采矿工作的进行导致地面塌陷、地表裂缝等,针对地表问题采取平整、碾压、充填绿化、覆土等工作。在治理塌陷区地面的过程中要结合周边地形地貌,治理后应该与周边的地貌基本一致,治理后,该地区的景观应该与其他地区的景观相近。目前我国常见的塌陷治理方法有:填充复垦法、压力灌浆法和地面采空区填充法等。充填复垦法是在矿产运行过程中,会产生很多废渣,将废渣就地取材,填充到地表的塌陷区域,在地面上进行整平,再在地面进行覆土恢复原有生态的过程。这种方法不仅可以解决地面塌陷问题还能妥善处理废弃物,在国内矿山中运用的比较广泛。压力灌浆法是当地面发生塌陷后运用人工机械将水泥砂浆灌注到塌陷区域内,提高周围岩体的应力,防止塌陷状况进一步出现。地面采空区填充法是结合开采的实际工艺,防止地面塌陷工作更加严重。根据研究矿山的具体问题和填充材料的选择,采用充填复垦的方式处理地面塌陷问题。研究矿区采用房柱式采矿法,安全矿柱设置在采空区、大巷、断层等关键位置以防止地面裂缝,在开采的过程中及时填充采空区,保证开采过程顺利进行。研究矿区的具体治理措施是针对塌陷坑充填覆土工作。在接近塌陷位置将地表熟土取出,塌陷后填充煤矸石,再在地面放上熟土进行造田工作,熟土的厚度一般在0.5m以下,植被可以正常生长。对塌陷区采取分层填充的方式,每填一层碾压地面,可以采取履带拖拉机和羊角碾配合使用。矿区塌陷区进行治理后进行造林,主要种类是油松和沙棘,形成灌木和乔木互相交错的形式进行种植。(2)含水层破坏的治理工作。含水层破坏的治理工作主要治理含水层水位下降、水质变坏、含水层结构变化等。在开采时应该实时保护含水层的相关问题,在开采6号矿层时,施工了防水功能的安全矿柱。防水矿柱的建立可以能够高效拦截矿层顶板的含水层因为开采过程产生的孔隙将水灌入矿井之中,对有效阻止含水层中的水进入到矿井内的效果非常明显。含水层中松散的裂隙水和孔隙水的水质非常容易受到开采过程的影响,造成水质变差。在保护孔隙水的水质时,需要重视煤矸石的淋溶水的问题,研究出先进的防渗技术,对淋溶水进行处理后重复使用,同时避免将水渗入到孔隙之中,对孔隙水的水质造成一定的污染。(3)地形地貌景观和土地资源的治理。矿区的地形地貌遭到破坏是由于在地面建造开采矿山的配套设施等建筑物。总体的治理措施是拆除场地中的临时废弃的建筑物,重新覆土种植植被。根据相关规定建设的工业场地建筑物在矿山闭坑后,除了办公设施、公寓、食堂等保留之外,地面的其他建筑物都需要进行拆迁和清理。由于研究矿山处于丘陵地区,表面的熟土比较少,在施工过程中要尽量保护熟土不被破坏,将地表熟土剥离,等闭坑覆土时可以将原来的熟土取来直接使用,避免浪费熟土。熟土的厚度应该高于0.3m,覆土后将地面整平,在春季播撒草种来恢复植被,尽量选择当地常见的植被品种,尽量保持与原始植被一致。闭坑时对开采过程中的三个矿井进行密封。(4)矿山环境地质的监测工作。保护矿区的环境地质要做好矿山环境的监测工作,主要包含矿山地质灾害和水环境的监测工作。地下水的监测工作包含水质监测、水量监测和水位监测。定期在矿区的排泄口采取水样,化验其化学组分,对关键元素进行重点监测。定期监控矿区在生产过程中的每天排水量,在矿区范围内建立两个监测点,分别是丰水期和枯水期监测两次。在开采区域的表面建立变形观测站,根据相关规程制度,对开采区域附近地表的变化情况进行实时监测,主要监测采空区的地表和地面的变化情况,包含水平移动和垂直下降两个方面。矿区监测内容包含地面塌陷区域和采空区附近地表的移动情况监测。监测桩采用埋地式,监测的地点主要分布在评估区域和建筑物区域和厂区的道路之中。监测密度设置为20m一个,使用人工监测,每十天监测一次。该矿区的塌陷区预计为2km2,根据矿区面积和服务年限综合计算,需要7年不间断监测。

4结论

文中对内蒙古某矿区的环境地质问题进行了具体分析,并对矿山的含水层、地形地貌景观、地面塌陷工作进行了处理。根据上述问题采取了监测和防护等相关措施,保护了矿区的环境,为矿山的环境的保护和治理工作提供了较为合理的依据和借鉴。

作者:王丽 刘烨 单位:内蒙古自治区煤田地质局153勘探队 内蒙古地质工程有限责任公司

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