煤矿地质灾害分析与治理浅析

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摘要：随着保护环境的意识提升，地质灾害治理的作用益突显，矿山地质灾害治理作为环境保护的重要部分，其灾害治理效果有着重要的经济价值和社会价值。就兰利煤矿的地质灾害分区治理经验，提供煤矿地质灾害治理的一种思路。文中的矿山地质环灾害治理，通过收集勘查区范围的地形地貌、水文、植被、地质构造，矿山及周边其他人类重大工程活动资料，提取数据依据相关公式计算，定性定量危害程度，为勘查区地质环境问题及其影响做出现状评估，查明矿山开发活动范围内的各类地质灾害，然后综合分析，进行矿山地质环境保护分区，提出治理对策，使地质环境治理从工程实际出发，因地制宜，因害设防，力求定性准确，定量合理，具有较强的针对性和可操作性、指导性。最终达到改善矿区的生态环境，保证矿山开发和生态环境可持续发展。

关键词：地质灾害；现状分析；治理分区

通过对煤矿矿区地质环境现状的调查，收集矿区的地形地貌、水文、植被、地质构造、矿山及周边其他人类重大工程活动资料，提取数据，依据相关公式计算，获得矿山开发活动范围内的各类地质灾害种类及危害程度，对矿山地质环境进行针对性治理，使矿山地质环境保护成为可能。

1矿区信息概述

1.1地形地貌

矿区构造为剥蚀低山区，沟谷及两侧附近，基岩出露。地形高程以黄河河床为最低（+378m），矿区西部为最高（+626m），地形高程为+400~+600m。最大相对高差为248m，一般均超过100m。地形总体趋势为西北高，向东南方向逐渐降低。地貌为低山丘陵、河流阶地地貌，主要以低山丘陵地貌为主，沟谷切割强烈，地表则均被第四系黄土覆盖，约占煤矿总面积90%。

1.2地质构造

矿区的基本构造形态为——走向NNE，倾向NWW，走向与倾向有波状起伏的单斜构造，倾角一般在8°左右。区内大中型断裂不发育，断距大于10m的断层均未发现。据历史记载，1556年华县大地震对本区的影响烈度达8度。韩城地区1959年8月曾发生5.4级地震，震感强烈。近30年来弱震活动较频繁，时有小地震发生。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），评估区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s，相应的地震烈度为Ⅶ度。

1.3水文

煤矿内常年性地表水流未见存在，黄河由北向南流经矿区的东部，形成秦晋两省的天然分界。并于桑树坪镇康家岭东侧老洼坳入境，流经桑树坪镇、龙门镇、西庄镇、新城乡，于芝川镇姚家庄村南落崖下出境，流长65km。以河心主流中心线为界，与山西乡宁、河津、万荣三县隔岸相望。地下水含水层其岩性及储水空间有松散岩类孔隙含水层、碎屑岩裂隙含水层和灰岩岩溶裂隙含水层三种类型。

1.4植被

由于韩城属于华北暖温带落叶阔叶林带的西段，区内植被类型多为中部浅山丘陵栽培经济林。随着山川沟原等地形的变化，乔灌木及草本植物形成小部分的群体，森林植被覆盖率低，残存少量侧柏次生林。灌木以少量荆条、酸枣等为主。大面积的荒山是以草木和矮灌木为主，种类以耐旱禾本科、菊科。刺槐喜光、耐旱，是解放后造林的骨干树种。

1.5矿山及周边其他人类重大工程活动

陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪煤矿：煤矿面积49.1458km2。采矿证批准开采标高+480~+140m，开采2、3、11号煤层，设计生产能力2.10Mt/a。采用长壁综合机械化采煤法，分层下行垮落综采，全部垮落法管理顶板。而矿区中部还现存在一处煤场，由村民组织进行筛煤经营。根据现场调查及相关资料，矿区东侧的道路主要为沿黄二级公路，其余道路均为等级外道路。伴随开采和周边道路，兰利煤矿矿区及周边人类工程活动较为强烈[1]。

2矿山地质灾害调查范围确定

根据煤矿边界附近主采煤层上覆基岩、松散层厚度，考虑地面工程评估范围，计算采空区影响变形边界，确定调查范围。根据煤矿采深180~720m，上覆基岩厚150~200m，土层厚5~10m，影响传播角基岩中78°，土层中取45°，经理论计算该采空区地表拉伸裂缝影响宽度为67.5~193.7m，兰利煤矿西、北边与桑树坪煤矿相邻，南与黄河二矿相邻，东依黄河。因此结合矿区地面建筑平面布置、相邻煤矿分布情况和地表影响范围，综合分析确定评估范围如下：评估区西、南、北以矿权边界为界，东南侧向外扩至地面建筑压占外侧，最终确定评估区面积为1.0436km2，调查面积在评估面积的基础上外扩约200m，为2.0917km2。

3矿山地质灾害影响分析

3.1矿山井下开采形成地质灾害计算分析

兰利煤矿位于山地丘陵区，沟谷切割深，基岩出露至山体半坡，山梁上或低凹地带部分黄土覆盖，最厚处达0~10m。矿区范围内西南及东南侧存在大面积的采空区，开采形成采空隐患。开采方式为走向长壁炮采。根据现场实地调查，在梯田、公路上还未发现地表变形迹象。现状评估采空塌陷隐患影响程度为较轻。井下开采引起地表发生位移变形，到最终形成稳定的沉陷盆地，这一过程是渐进而且相对缓慢的，地表移动延续时间（T）根据下式计算：T=2.5×H（1）式中：T——形成稳定沉陷地面移动的延续时间，d；H——工作面平均开采深度，m。根据上述公式，计算求得兰利煤矿各采区开采后形成稳定沉陷地面移动时间。根据上述形成稳定沉陷地面移动的延续时间计算，采区3#煤层开采后形成稳定沉陷地面移动时间已达到计算理论时间，结合野外实际调查，矿区采空塌陷趋于稳定，对地表影响较轻[2]。

3.2矿区含水层破坏计算分析

本次采用《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》（MT/T1091-2008）中的中硬类岩石的冒落带及导水裂隙带最大高度的经验公式计算冒落带及导水裂隙带高度：Hc=4MHf=100∑M3.3n+3.8+5.1（2）式中：Hc——冒落带最大高度，m；Hf——导水裂隙带最大高度，m；ΣM——累计采厚，m，本区取煤层厚度；n——煤层分层开采层数（本区煤层按单层开采计算，即n=1）。3#煤层开采后，最大导水裂隙带高度为91.9m，区内3#煤层上覆基岩平均厚度约为150m，最小厚度约103m，导水裂隙带发育高度小于其上覆基岩厚度，但3#煤层开采对山西组底部砂岩含水层影响较大，局部影响石炭二叠系下石盒子组底部砂岩含水层。矿井正常涌水量35m3/h，最大涌水量为53m3/h，煤矿开采对地下水有一定的疏干作用，使地下水位下降，但下降幅度较小。综上，兰利煤矿开采对含水层的影响程度较轻[3]。

3.3矿区地形地貌景观（地质遗迹、人文景观）破坏分析

采矿活动对地貌景观的影响和破坏主要包括地面塌陷和矿区基础工程建设两方面。矿区位于山地丘陵区，地形切割强烈，沟谷较发育，且均为“V”型谷，地形破碎，起伏较大。煤矿开采的3#煤层最小埋深160m，煤层最大厚度6.16m。地面无明显沉降变形，矿区内无重要的人文景观、旅游景观以及重要的交通干线等，因此采矿对地形地貌景观影响较轻。但是根据现场调查，工业场地建设占地面积475m2，风井场地占地面积21m2，抽水井占地面积22m2，地面构筑物改变了原生地形地貌景观，自然景观，造成土地毁坏、岩石裸露、陡坎及景观生态系统在空间分布上的不连续性，且位于沿黄公路可视范围之内，因此，对地形地貌景观影响较严重[4]。矿区中部的煤场对地形地貌的影响主要表现在对土地资源的压占及地貌景观的不连续性，影响较严重。

3.4矿区水土环境污染分析

煤矿内无常年性地表水流，矿山东邻黄河。井下排水经“混凝、沉淀、过滤、消毒”处理，地面生产生活废水经地面污水处理站二级处理达到GB68978-96《综合污水排放标准》一级标准后与富余矿井水排入黄河，对黄河水质影响较小。矿山关闭，矿坑水不再排放，对地表水的污染将逐步减小，水质将会逐渐自净[5]。

4灾害治理分区

4.1分区原则

矿山地质环境治理分区是在综合考虑矿山地质环境背景条件、矿山地质环境问题及其现状、预测影响程度以及矿山地质环境保护与恢复治理措施实施的难易程度等因素的基础上进行的[6]，具体遵循以下原则：（1）以采矿对矿山地质环境造成的影响为主要因素，兼顾矿区地质环境背景，突出矿山地质环境问题、现状评估与预测评估的原则[7]。（2）结合开采区内可能引发的矿山地质环境问题的分布特征、受威胁对象的损失程度，依据“区内相似，区际相异”的原则进行分区[8]。（3）矿山地质环境问题的影响因素很多，每一处矿山地质环境问题均是多种因素综合作用的结果。因此，综合分析各个致灾因素，才能较客观地反映矿山地质环境保护与恢复治理分区[9]。

4.2分区方法

在对地质灾害、含水层、地形地貌景观、水土环境污染现状与预测的基础上，根据防治难易程度，对矿山地质环境保护与恢复治理进行分区。选取地质灾害、含水层、地形地貌景观、水土环境污染现状与预测评估结果作为分区指标。最终根据矿山地质环境问题类型、分布特征及其危害性，矿山地质环境影响现状及预测评估结果，进行矿山地质环境保护与恢复治理分区。根据《DZ/T0223-2011》标准附录F，并遵循“就上原则”将评估区划分为次重点防治区（Ⅱ）和一般防治区（Ⅲ），共2级5个区块，其中4个次重点防治区，面积共0.0815km2；1个一般防治区，面积共0.9621km2。

4.3分区意义

分区方案结合工程开发建设的特点，并根据当地的自然、社会环境及地质环境现状，因地制宜地布设各项防治措施，建立技术先进、经济合理，适用可靠、效果显著的矿山地质环境治理体系[10]。

5结束语

通过对现状灾害计算和分析后采用分区方法，优化施工组织设计，因地制宜，因害设防，力求定性准确，定量合理，预防优先，注重生态保护，可以最大程度避免和减缓地质灾害造成的损失，有效遏制对地形地貌景观、水土环境及土地资源的影响和破坏[11]。使地质环境保护具有较强的针对性和可操作性，有效的进行矿山地质环境保护与恢复治理，改善矿区的生态环境，从而减少和预防地质灾害对人民生命财产的威胁[12]。

作者:徐欣芳 单位:陕西省一三一煤田地质有限公司