單家村煤礦地質環境治理研究與實踐
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單家村煤礦地質環境治理研究與實踐
礦產資源是人類生存和發展的重要物質基礎,大規模的礦山開採爲社會經濟的快速發展做出了重要貢獻,但同時也破壞着人類賴以生存的自然環境,造成一系列的地質環境問題,給社會帶來一定的不安定因素,引發了種種社會問題。因此開展礦山環境治理工作,不僅是礦山經濟持續發展的需要,也是人與自然和諧統一、構建和諧社會的需要,是每個礦山義不容辭的義務和責任。
單家村煤礦位於兗州煤田曲阜井田的西北部,曲阜市以西約12km,兗州市東北約6km,礦區內地勢平坦,爲第四系沖積平原,礦區範圍內除有六個村莊外(根據開採塌陷理論在開採前首先對可能影響到的村莊進行了搬遷,目前除礦井東北部的孔家村因對礦井開採影響較小未搬遷外,5個村莊均已搬遷),主要的土地利用類型爲農田耕地,僅有少量的果園。礦井於1977年建井,1990年正式投入生產,設計生產能力45萬噸/年,目前年產量80萬噸。
1、礦山開採對地質環境的影響
單家村煤礦自1977年建井以來,由於採礦活動對地質環境造成的影響主要是地表沉陷、礦山固體廢棄物堆積和礦井廢水的排放。
1.1 地表塌陷
單家村煤礦自建礦以來,一直進行地下開採,造成一定範圍的採空區。主採煤層爲3煤,平均煤厚7.67米,冒落法管理頂板,使上方巖體失去支撐,向下陷落,形成地表塌陷,也是本礦井存在的主要地質環境問題。在以往開採過程中發生的採空塌陷,最大塌陷深度爲5.40m,局部已形成積水區。由於開採塌陷使礦區地面建築物破壞、地表面積出現積水受淹、裂縫和地表傾斜。受淹使土地水漬化,導致土壤中空氣缺乏,影響植物和農作物的生長;裂縫的產生,使耕地漏水、漏肥,影響農田耕作、土壤保墒和農田灌溉,造成農作物減產;地表傾斜使水平耕地變爲坡地,增加了水土流失,對農作物的生長十分不利。這些都破壞了礦區的土地資源和生態環境,不僅使礦區內正常耕地面積急劇減少,而且會造成企業與周邊羣衆的矛盾。
1.2 地面固體廢棄物堆積
單家村煤礦固體廢棄物包括矸石、工業鍋爐渣和生活垃圾三部分,礦井自1990年正式投產以來平均每年開採排放約4萬噸的煤矸石,選煤廠也有一定的煤矸石產出,這樣煤矸石堆積形成一座矸石山,不僅佔用了土地,也對環境造成一定的污染。工業鍋爐渣年產300噸,用於鋪路、造磚、保溫材料、房基材料等,利用率100%,生產生活垃圾進行定點收集,集中填埋。因此礦井固體廢棄物主要爲矸石堆積。
<!--[if !supportLists]-->1.3 <!--[endif]-->礦坑水的排放
礦坑水是煤礦正常開採產生的地下涌水,採礦過程中將大量涌水排出地面。單家村煤礦根據井下排水泵排水量記錄統計,年均產出礦坑水約水10萬米3。由於大量礦坑水的排放,地下水位下降,影響了地下水的平衡。另外由於礦坑水爲含硫的酸性水,未經治理的礦坑水排放地面後,首先污染地表水系、土壤與耕地,進而危害農作物及人類健康。單家村煤礦地下水類型爲第四系鬆散巖類孔隙水、3煤層頂底板砂岩裂隙水、三灰岩溶裂隙水、十下、十四灰岩溶裂隙水以及奧灰岩溶裂隙水。根據單家村煤礦開採情況,由於礦井正常開採受影響的沙層爲第四系孔隙水,礦坑排水對第四系孔隙水的影響較輕。因此礦坑水排放主要是對地表危害。
<!--[if !supportLists]-->2、 <!--[endif]-->礦區地質環境治理實踐技術
根據單家村煤礦地質環境破壞現狀及治理要求,多年來礦井不斷加強對地質環境保護與治理的研究工作。在綜合分析的基礎上,多種方法並舉,因地制宜,綜合治理,有效防止了礦區地質環境的破壞,提高了礦區生態環境質量。經過多方面的分析論證,主要採取了塌陷地治理、固體廢棄物的合理利用、礦坑水的綜合治理等技術。
2.1 塌陷地治理技術
在塌陷地治理方面,結合國家和當地政府的相關政策規定,遵循“佔補平衡”和“土地總量動態平衡”的原則,增加投資力度開展礦山環境恢復治理和土地復墾工作,具體措施是經專家設計、因地制宜多種模式逐步進行塌陷地治理:
2.1.1排矸填充治理模式:
對即將塌陷地區實施起土措施,對礦井採選出的矸石由原來向矸石山排放,改爲直接向未沉穩塌陷地排放,利用煤矸石回填塌陷區,穩沉後表面覆土達到1.5米,然後復墾爲耕地。
2.1.2挖深墊淺治理模式:
在塌陷區的深部取土填在淺部,淺部復墾成耕地,深部建塘養魚,坡地栽樹植草。
2.1.3借勢利用治理模式:
以改善礦區生態環境、發展高科技農業爲目標,按照農、漁、牧、副業協調發展,水、林、路、電綜合配套的方法,借勢開發,用於發展水產養殖、休閒度假等,重建礦區生態環境。
2.1.4淺層平整治理模式:對於季節性積水區及淺層塌陷區,實行挖溝排水、削高填窪,繼續耕種。
2.2固體廢棄物的綜合利用技術
固體廢棄物包括矸石、工業鍋爐渣和生活垃圾三部分。礦井自1990年正式投產以來平均每年開採排放約5萬噸的煤矸石。多年來,礦井除將矸石用於塌陷地充填和道路鋪設外,99年10月,對矸石山進行了改造,利用廢舊材料修築了臺階,安全防護欄,、石桌、石凳、涼亭等,植樹3000多棵,美化了環境,成了人們休閒娛樂的好地方。2002年投資1800萬元建成一座中型矸石磚廠,利用煤矸石加工空心磚,年生產空心磚5000萬塊,年消耗矸石約12萬噸,既取得了良好的經濟效益及社會效益,又減少了土地佔用。
工業鍋爐渣年產300噸,用於鋪路、造磚、保溫材料、房基材料等,利用率100%,生產生活垃圾進行定點收集,集中填埋。
2.3工業廢水和生活廢水的處理
工業廢水主要是井下煤炭開採過程中產生的礦井水和生活污水。從井下排向地面後與生活污水一起經污水處理廠統一處理,經處理各指標均滿足《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級標準的規定。處理後的廢水一部分循環輸送至井下,用於採掘工作面的噴灑降塵,一部分用於地面綠化澆灌、地面噴灑降塵和衝廁,只有少量一部分排出礦外。
<!--[if !supportLists]-->3、 <!--[endif]-->社會效益和環境效益
單家村煤礦通過實施地質環境綜合治理,改善了礦區內生態環境質量,減輕了對地質地貌景觀的破壞,使得區內農、田、水、林、路得到綜合治理,道路暢通,交通方便,糧、棉、果、菜大增產,效益提高,各類社會服務體系得以健全和完善,並能安排大批從業人員,使農民收不斷提高,安居樂業,社會安定。取得了良好的社會效益、經濟效益和環境效益。
礦產資源是人類生存和發展的重要物質基礎,大規模的礦山開採爲社會經濟的快速發展做出了重要貢獻,但同時也破壞着人類賴以生存的自然環境,造成一系列的地質環境問題,給社會帶來一定的不安定因素,引發了種種社會問題。因此開展礦山環境治理工作,不僅是礦山經濟持續發展的需要,也是人與自然和諧統一、構建和諧社會的需要,是每個礦山義不容辭的義務和責任。
單家村煤礦位於兗州煤田曲阜井田的西北部,曲阜市以西約12km,兗州市東北約6km,礦區內地勢平坦,爲第四系沖積平原,礦區範圍內除有六個村莊外(根據開採塌陷理論在開採前首先對可能影響到的村莊進行了搬遷,目前除礦井東北部的孔家村因對礦井開採影響較小未搬遷外,5個村莊均已搬遷),主要的土地利用類型爲農田耕地,僅有少量的果園。礦井於1977年建井,1990年正式投入生產,設計生產能力45萬噸/年,目前年產量80萬噸。
1、礦山開採對地質環境的影響
單家村煤礦自1977年建井以來,由於採礦活動對地質環境造成的影響主要是地表沉陷、礦山固體廢棄物堆積和礦井廢水的排放。
1.1 地表塌陷
單家村煤礦自建礦以來,一直進行地下開採,造成一定範圍的採空區。主採煤層爲3煤,平均煤厚7.67米,冒落法管理頂板,使上方巖體失去支撐,向下陷落,形成地表塌陷,也是本礦井存在的主要地質環境問題。在以往開採過程中發生的採空塌陷,最大塌陷深度爲5.40m,局部已形成積水區。由於開採塌陷使礦區地面建築物破壞、地表面積出現積水受淹、裂縫和地表傾斜。受淹使土地水漬化,導致土壤中空氣缺乏,影響植物和農作物的生長;裂縫的產生,使耕地漏水、漏肥,影響農田耕作、土壤保墒和農田灌溉,造成農作物減產;地表傾斜使水平耕地變爲坡地,增加了水土流失,對農作物的生長十分不利。這些都破壞了礦區的土地資源和生態環境,不僅使礦區內正常耕地面積急劇減少,而且會造成企業與周邊羣衆的矛盾。
1.2 地面固體廢棄物堆積
單家村煤礦固體廢棄物包括矸石、工業鍋爐渣和生活垃圾三部分,礦井自1990年正式投產以來平均每年開採排放約4萬噸的煤矸石,選煤廠也有一定的煤矸石產出,這樣煤矸石堆積形成一座矸石山,不僅佔用了土地,也對環境造成一定的污染。工業鍋爐渣年產300噸,用於鋪路、造磚、保溫材料、房基材料等,利用率100%,生產生活垃圾進行定點收集,集中填埋。因此礦井固體廢棄物主要爲矸石堆積。
<!--[if !supportLists]-->1.3 <!--[endif]-->礦坑水的排放
礦坑水是煤礦正常開採產生的地下涌水,採礦過程中將大量涌水排出地面。單家村煤礦根據井下排水泵排水量記錄統計,年均產出礦坑水約水10萬米3。由於大量礦坑水的排放,地下水位下降,影響了地下水的平衡。另外由於礦坑水爲含硫的酸性水,未經治理的礦坑水排放地面後,首先污染地表水系、土壤與耕地,進而危害農作物及人類健康。單家村煤礦地下水類型爲第四系鬆散巖類孔隙水、3煤層頂底板砂岩裂隙水、三灰岩溶裂隙水、十下、十四灰岩溶裂隙水以及奧灰岩溶裂隙水。根據單家村煤礦開採情況,由於礦井正常開採受影響的沙層爲第四系孔隙水,礦坑排水對第四系孔隙水的影響較輕。因此礦坑水排放主要是對地表危害。
<!--[if !supportLists]-->2、 <!--[endif]-->礦區地質環境治理實踐技術
根據單家村煤礦地質環境破壞現狀及治理要求,多年來礦井不斷加強對地質環境保護與治理的研究工作。在綜合分析的基礎上,多種方法並舉,因地制宜,綜合治理,有效防止了礦區地質環境的破壞,提高了礦區生態環境質量。經過多方面的分析論證,主要採取了塌陷地治理、固體廢棄物的合理利用、礦坑水的綜合治理等技術。
2.1 塌陷地治理技術
在塌陷地治理方面,結合國家和當地政府的相關政策規定,遵循“佔補平衡”和“土地總量動態平衡”的原則,增加投資力度開展礦山環境恢復治理和土地復墾工作,具體措施是經專家設計、因地制宜多種模式逐步進行塌陷地治理:
2.1.1排矸填充治理模式:
對即將塌陷地區實施起土措施,對礦井採選出的矸石由原來向矸石山排放,改爲直接向未沉穩塌陷地排放,利用煤矸石回填塌陷區,穩沉後表面覆土達到1.5米,然後復墾爲耕地。
2.1.2挖深墊淺治理模式:
在塌陷區的深部取土填在淺部,淺部復墾成耕地,深部建塘養魚,坡地栽樹植草。
2.1.3借勢利用治理模式:
以改善礦區生態環境、發展高科技農業爲目標,按照農、漁、牧、副業協調發展,水、林、路、電綜合配套的方法,借勢開發,用於發展水產養殖、休閒度假等,重建礦區生態環境。
2.1.4淺層平整治理模式:對於季節性積水區及淺層塌陷區,實行挖溝排水、削高填窪,繼續耕種。
2.2固體廢棄物的綜合利用技術
固體廢棄物包括矸石、工業鍋爐渣和生活垃圾三部分。礦井自1990年正式投產以來平均每年開採排放約5萬噸的煤矸石。多年來,礦井除將矸石用於塌陷地充填和道路鋪設外,99年10月,對矸石山進行了改造,利用廢舊材料修築了臺階,安全防護欄,、石桌、石凳、涼亭等,植樹3000多棵,美化了環境,成了人們休閒娛樂的好地方。2002年投資1800萬元建成一座中型矸石磚廠,利用煤矸石加工空心磚,年生產空心磚5000萬塊,年消耗矸石約12萬噸,既取得了良好的經濟效益及社會效益,又減少了土地佔用。
工業鍋爐渣年產300噸,用於鋪路、造磚、保溫材料、房基材料等,利用率100%,生產生活垃圾進行定點收集,集中填埋。
2.3工業廢水和生活廢水的處理
工業廢水主要是井下煤炭開採過程中產生的礦井水和生活污水。從井下排向地面後與生活污水一起經污水處理廠統一處理,經處理各指標均滿足《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級標準的規定。處理後的廢水一部分循環輸送至井下,用於採掘工作面的噴灑降塵,一部分用於地面綠化澆灌、地面噴灑降塵和衝廁,只有少量一部分排出礦外。
<!--[if !supportLists]-->3、 <!--[endif]-->社會效益和環境效益
單家村煤礦通過實施地質環境綜合治理,改善了礦區內生態環境質量,減輕了對地質地貌景觀的破壞,使得區內農、田、水、林、路得到綜合治理,道路暢通,交通方便,糧、棉、果、菜大增產,效益提高,各類社會服務體系得以健全和完善,並能安排大批從業人員,使農民收不斷提高,安居樂業,社會安定。取得了良好的社會效益、經濟效益和環境效益。
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