矿山环境保护与恢复治理,方案编制应注意的问题

1.河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南郑州 450016

2.河南省有色金属地质矿产局第七地质大队，河南郑州 450016

摘 要 煤矿因其独特的成矿地质条件、地形地貌条件、开采技术条件在编制煤矿环境保护与恢复治理方案中有很多需要注意的问题。本文从煤矿资料收集、现场调查、矿上剩余服务年限的计算、水文地质条件与矿山地质环境条件复杂程度、塌陷范围确定、采煤引发矿山地质环境问题的预测评估等几个方面做了详细的剖析，在编制方案中有很好的指导意义。

关键词 编制方案；煤矿环境保护；恢复治理；注意问题

中图分类号X3 文献标识码A文章编号 1674-6708（2014）111-0134-02

煤矿因其独特的成矿地质条件、特殊的地形地貌条件、复杂的开采技术条件，在水土保持方案、土地复垦方案、矿山地质环境保护与恢复治理方案等编制中与其他矿山有较多的特有性。自2009年国土资源部《矿山地质环境保护规定》颁布以来，有资质的单位和经过培训的人员为矿山企业编制了众多的“矿山地质环境保护与恢复治理方案”。通过参加了一些煤矿方案的编制，以及工作实践和与评审专家交流，对编制煤矿矿山地质环境保护与恢复治理方案绒注意的问题汇于此文，以便于同行商榷，求取共同进步。

1 资料收集与现场调查

资料收集与现场调查是方案编制的基础，应从两个方面入手。

1.1资料收集

资料收集与其它方案编制相同，主要收集有关的勘查报告、开发利用方案，县域矿山地质环境保护规划、地质灾害防治规划，矿山所在地土地资源利用现状及规划等；从勘查报告中掌握矿区及周边交通、自然地理、气象水文、土壤植被、人类工程活动等；收集矿山开采技术条件和开发利用方案，矿山的可采储量、开采规模、服务年限、开采工作面的布置等，以及开采平面布置图、井上井下对照图、主采煤层的典型地质剖面图和水文地质剖面等。

1.2现场调查

主要调查矿山的剩余资源储量、可采储量，工业广场、矸石存放场的占地面积和破坏的土地类型；

调查地表泉水、河流、池塘的漏失情况，煤矿开采中抽排水资料记录，矿区及周边居民饮用水的供给情况，各含水层水位变化情况，水文及水文地质资料以调查为主，不能采用多年前地质勘查时提交的资料；

调查掌握开采开采区的划分，每个开采工作面的分布、煤层厚度、埋深、开采年限，以及地裂缝、地面塌陷区的分布，上部居民建筑及基础设施、徒弟的损毁情况；调查黄土地貌区煤层开采塌陷后引发的黄土崩塌、滑坡等地质灾害情况。

2 矿上剩余服务年限的计算

2.1可采储量的计算

矿山剩余服务年限与剩余可采储量密不可分。生产矿山剩余的资源储量一般以根据国土资源部分核准的资源储量动检报告为准，没有剩余可采储量的准确数据，需要方案编写人员根据实际情况进行计算确定。

在矿山资源储量动检报告备案表中，一般有查明储量（储量类型、各类型数量）、年度动用储量（采出量+损失量）、保有储量（储量类型、数量）等技术指标，考虑开发利用方案中各类煤柱损失量、井筒及工业广场保护煤柱损失，计算设计利用储量，按照开发利用方案中设计损失率，最终计算出可采储量。

2.2矿山剩余服务年限

以可采储量、生产规模、储量备用系数等参数，计算矿山剩余服务年限。

矿山生产服务年限=可采储量/（矿山生产规模×储量备用系数）

3 水文地质条件与矿山地质环境条件复杂程度

根据河南省煤炭资源的分布和赋存空间，煤层上部有多个含水层和隔水层存在，部分二1煤层底板较薄，与下伏奥陶系灰岩水有较强的水力联系，为了有效地对含水层评估，硬结合矿山以往开采积累的水文地质资料或邻近矿山水文地质资料，重新绘制水文地质剖面图。

在矿证范围内遗留有大量民采小煤窑、资源整合煤矿的方案编制时，应注意老隆水对煤矿开采的影响。

民采小煤窑限于资金、技术等条件，往往开采露头线附近或埋藏较浅的煤层，且多位于后期开采工作区的上山部分。由于埋藏浅，开采过程中破坏了地下水结构、沟通了地表水与地下水的联系，形成了大量的老窿水，为后期开采埋下了隐患。在此种条件下，矿山地质环境条件复杂程度应确定为复杂。

4 塌陷范围确定

4.1采煤引起地面塌陷预测计算公式

根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程》，煤矿采矿活动引起地表塌陷预测计算公式为：

最大下沉值：W0=ηmcosα，mm；（1）

最大倾斜值：I0=W0/r，mm/m；（2）

最大曲率值：K0=1.52W0/ r2，10-3/m；（3）

最大水平移动：U0=bW0，mm；（4）

最大水平变形： E0=1.52bW0/r=1.52bIo， mm/m；（5）

主要影响半径r=H/tgθ0，m，其值为煤层埋深与影响角正切值之比。（6）

式中m-煤层开采法线厚度，m；

η-下沉系数，为经验值，煤矿一般取0.8~0.85；

α-煤层倾角，°；

H-煤层埋深，m；

tgθ0-影响角正切值，为经验值，煤矿一般取1.5~2.3；

b-水平移动系数，为经验值，煤矿一般取0.25~0.35。

4.2采空塌陷范围的确定

煤矿采空塌陷范围应从变形拐点算起至影响边界，宽度为主要影响半径（公式6），当最大水平变形≤3mm/m时，即为采空塌陷范围。

在方案编制计算采空塌陷范围时，不仅要考虑煤层的埋深，尚应考虑煤层开采法线厚度、煤层倾角，若以平均开采厚度进行计算时，不能真实确定采空塌陷影响的最大范围。为此，在编写矿层地质特征时，附开采煤层典型地质剖面图是十分必要的。

5 采煤引发矿山地质环境问题的预测评估

采空塌陷引发的主要矿山地质环境问题表现在对塌陷区上部工业民用建筑、基础设施、土地资源的破坏，在山区、丘陵地区引发崩塌、滑坡地质灾害，以及对地形地貌景观和植被资源的破坏。

5.1采煤引发的地质灾害

采煤引发的地质灾害主要表现在地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡等方面。

山区或丘陵地区由于地面塌陷，易引起山体滑坡；在黄土沟壑地区易引发崩塌和滑坡，威胁到当地居民和基础设施的安全。

对于采空塌陷严重区，居民建筑将会受到严重破坏。根据建筑物下部煤层开采的最大厚度（不是平均值），计算该处的最大倾斜值、最大水平变形、最大曲率值，按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程》中“地面变形对砖石结构建筑物的破坏等级”分类表，确定采空塌陷区对建筑物的破坏程度和破坏等级。

对于矿证范围内的基础设施，包括水利工程、电力、通讯、交通设施的破坏和影响程度，根据其损毁程度和经济损失的大小，确定其危害程度。

采空塌陷对地表建筑物破坏程度的预测评估，应充分考虑煤层的厚度和埋深，不同的深厚比，其对建筑物的损毁程度不同。评估地面塌陷对建筑物安全的影响评价时，注意煤层的埋藏深度。

对工业广场、主副井场地，由于有煤柱保护，对其受影响程度可不进行评估。

5.2采煤对上部含水层结构破坏的预测评估

采煤疏干地下水是必然的，如何评估对含水层的破坏，《矿山地质环境保护与恢复治理方案编写规范》给出了定性标准，对矿井正常涌水量、水质等给出了定量评估标准。由于煤层上部、下部均有含水层的存在，如何评价对含水层结构破坏，尚需认真讨论。

根据开采时顶板管理方法、煤层倾角、煤层厚度、顶板岩层的抗压强度等技术参数，参照《矿区水文地质工程地质勘探规范》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程》对冒落带、导水裂隙带最大高度计算经验公式，可以计算出冒落带导水裂隙带最大高度。

当煤层上部含水层、隔水层的厚度较小时，根据冒落带导水裂隙带最大高度，可能会疏干2个以上的含水层。再根据含水层的富水性，综合评估对上部含水层的破坏程度。水文地质条件一节中附开采主要煤层的水文地质剖面图是有重要意义的。

5.3采煤对下部含水层结构破坏的预测评估

在采矿过程中，采掘工作面附近底板受采动破坏和应力释放的影响，底板处往往产生底臌，使其底板强度降低，有效隔水层减薄，高压承压水易突破底板而涌入巷道，造成底板突水，从而使矿层下部含水层结构遭到破坏。为定量计算，本文引用煤矿底板承压含水层临界水压和临界隔水层的理论公式：

H2=2kp×t12/L2+γt1（7）

t2={L×[（γ2 L2+8 kp×H1）-γL]}/4kp（8）

式中H2-巷道隔水底板的临界水压值，kPa；

t2-巷道底板隔水层的临界厚度，m；

L-巷道底宽或高度，m；

t1-巷道底板隔水层的实际厚度，m；

H1-作用于隔底板上的实际水压值，kPa；

γ-隔水层的岩石密度，kg/m3；

kp-隔水层的抗张强度，kPa。

若隔水层底板的实际水压值H1小于理论计算的临界水压值，可以认为地板稳定，不会发生突水事故，也就不会对底板含水层构成造成破坏；反之，H1

5.4煤层开采对植被和土地资源的影响评估

疏干排水保证了矿山生产安全，对区域内水资源环境构成了影响，特别是在山区、草原、丘陵地带，区域地下水位的下降，导致土地功能退化，植被严重破坏。

5.5煤矿开采对土地资源的影响评估

《矿山地质环境保护与恢复治理方案编写规范》对土地资源的破坏划分依据是土地类型和面积，只要符合某分级标准，即可确定影响程度。为了使方案具有可操作性和实用性，可依据《土地复垦编制方案——第3部分：井工煤矿》附录B采煤沉陷土地损毁程度分级表，对不同类型土地的损毁程度进行分级。

6结论

煤矿地质环境保护与恢复治理方案的编制是一项较为复杂的系统工程，编制人员在具备相应理论知识的前提下，尚要针对不同矿山的开采技术条件和开发利用方案，引用收集到的资料编制相应的切合实际的方案。

参考文献

[1]矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范.中华人民共和国国土资源部发布，DZ/0223-2011.

[2]矿山环境保护与综合治理方案编制规范. 中华人民共和国国土资源部发布，DZ/T223-2011.

[3]刘传正.地质灾害勘查指南.北京：地质出版社，2000.

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