露天煤矿闭坑时期地质灾害及环境影响研究

发表时间:2021/3/19   来源:《城镇建设》2020年11月第33期   作者:耿会斌
[导读] 在自然环境中,地质环境是最基本的环境要秦,是人类赖以生存及发展的基本场所。
        耿会斌
        内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司 内蒙古霍林郭勒029200
        摘要:在自然环境中,地质环境是最基本的环境要秦,是人类赖以生存及发展的基本场所。本文对露天煤矿闭坑时期地质灾害及环境影响进行了论述。
        关键词:露天煤矿;闭坑;地质灾害;环境
        地质灾害的形成及发生有一个很长的发展过程,这通常是由于人类工程活动(如采矿等)使环境恶化,多种成灾原因长期作用、复杂叠加而导致的,一旦孕育成灾就很难防止。
        一、露天矿闭坑前后环境地质问题
        露天矿开采至闭坑前环境地质问题与灾害主要有以下方面:
        1、露天矿开采将形成深大的矿坑及矸石排土场,破坏自然地形地貌,占用土地,从在则影响人类生存环境。
        2、露天采矿形成的矿坑边坡及排土场边坡,由于地质构造、边坡岩体、地表水及地下水作用、采矿工程活动等原因诱发一系列诸如滑坡、塌陷、泥石流、周边地面变形、地裂缝等突发性或缓变性地质灾害,危及该地区周边工、企业与民居建筑的安全,造成人员伤亡及巨大的经济损失。
        3、露天矿开采还引发许多生态环境恶化及缓变性的灾害。在露天矿开采后,会引发较多的生态恶化现象和缓变性灾害。在矿坑中裸露的煤、可燃的矿物和排土场排放的煤矸石等的燃烧,会造成大气环境的污染和温室效应的变化。燃烧物在空气中的流通会留下很多的有害物质,这些有害物质会对大气环境造成严重的污染,从而危害人们的健康。还有很多的有害物质通过地表水深入到地下,给人们的生活用水和其它的水质造成严重的污染,也能使农田盐渍化;在矿坑中的一些废岩土经不断的风化过程,在风力影响下,会有大量的粉尘进入人的体内,危害人们的健康。这些问题都是一种潜在性的危害,没有滑坡泥石流等灾害那么直接但长期对空气污染、水污染就会生成一种潜在性的威胁,从而给人们的健康和安全留下较为危险的隐患。
        二、闭坑停采后的地质环境恶化及灾害
        露天矿会在多年的开采中建立起一个人为控制的动态平衡,随着停采闭坑.必然打破这个平衡,只有经相当一段时间的调整才能最终建立起一个自然状态下的静态平衡。在这一过程中由于人工作用的改变,地质环境将进一步恶化,地质灾害将进一步显化,并具有诱发新的地质灾害的可能。其直接灾害包括:
        1、边坡失稳、岩体滑移。露天矿在开采中边坡大多进行人工维护,特别是产生滑坡后边坡稳定问题受到重视,每年投入一定的资金进行维护和治理。闭坑时最终边坡角将在30~34°,采深将达442m。据有关专家测算,自然状态下边坡稳定的条件之一是边坡角要保持在10~25°间,也就是说闭坑后,在失去人工维护的状态下,边坡将继续滑落,直至其达到安息角时方能稳定、趋于平衡.
        2、矿坑充水。当前,矿山为了保证生产而拦截、疏导地下水、地表水,每年的费用较高,闭坑后失去这一人工条件,地下水、地表水将汇入矿坑.形成人工湖,采坑一旦充水将改变区域的水文地质条件,从而引发一系列环境水文地质问题。
        3、矿坑周边岩体位移和地面变形。闭坑后随着地下水向矿坑汇集,原来的疏干边坡会变为充水边坡,障低了边坡岩体的强度,增加了浮托力,加之地质件复杂,地面变形进一步加剧,周边建筑物及城市设施会遭到不同程度的破坏。
        此外,矿坑在开采中,岩体早已被切割、破坏、扰动,其强度大幅降低,闭坑充水后,能否诱发地震灾害,这是需要面对的一个重大问题。另外,环境质量堪忧,闭坑后排土场如何整治和利用;固体废弃物对地下水、大气、土壤污染如何控制;地表变形区如何利用等,对城市面貌、生态环境及可持续发展影响极大。


        三、矿山环境问题治理措施
        1、露天采场边坡。露天采场边坡治理可依据边坡的稳定性和治理条件,先进行削坡和坡面清理,再根据采场所处的地理位置、坡体特征,采取以下治理措施:
        坡度大于60°且高度大于30m的高陡边坡,由于其治理难度大,因此采用“上爬下挂”的方法进行治理,即在坡底和坡顶种植攀爬植物,如五叶地锦、三叶地锦、爬墙虎等附着能力强的植物,种植方法简单,只需在坡底部和顶部穴栽覆土、种植即可。边坡下部一般存在由上部崩落形成的碎石土坡,坡面较缓,进行机械或人工整形后客土播撒或穴栽高大乔木。
        除上述高陡边坡,可采用鱼鳞坑、植生袋和客土喷播。鱼鳞坑主要是治理山区内的采场边坡,通过风镐或小爆破来开挖适当的鱼鳞坑,在坑内填土,种植乔灌木及爬藤类植物:鱼鳞坑坑穴的规格要求为直径0.5m,坑深0.5m,间距2m,交叉开挖呈梅花状,此方法适用于坡面较缓/高度较低的边坡。植生袋法和客土喷播主要是治理高速公路、铁路及其它交通主要干线的可视范围内的边坡。植生袋法主要是利用采场边坡底部的凹陷处,在边坡底用植生袋将凹陷处围起来,再在内部填上土,然后种植植被,以灌木为主,植生袋里面装入配制好的材料,包括耕植土、有机基质、保水剂、肥料及种子,或直接在边坡外侧用植生袋叠砌成梯形,形成植生袋面层,通过植生袋内种子的生长来绿化边坡。此方法适用于岩质边坡,坡度较大,高度较低的边坡。客土喷播是采用配制的植被基材配方,对岩石边坡进行防护和绿化,主要是在边坡岩面上铺设镀锌铁丝网或塑料网,并用锚钉和锚杆固定再根据边坡地理位置、边坡角度、岩石性质、绿化要求等确定水泥、土、腐殖质、保水剂、混凝土绿化添加剂及混合植绿种子按一定比例组成的植被基材原料,经搅拌后由常规喷锚设备喷射到岩石坡面,形成一定厚度的植被混凝土。这种方法可用在坡度较大、无植物生长条件的边坡,这样的边坡很难靠自然生长来恢复原貌,在坡面处于稳定的前提下,起到恢复生态绿化环境的作用.
        2、排土(碴)场。矿山开采和洗选时排放大量的固体废弃物,如将其应用于矿坑回填中,既废物利用又减少回填矿坑所使用资金。将矿石与砂石按一定比例配比进行回填,不但减少了回填材料的使用及资金的浪费,同时也很好的处理了固体废弃物,并且回填后容易压实,对后期的地质复原也起到一定的帮助作用。
        由于采矿过程表土剥离和废石(碴)堆在矿区内零散分布,且高低不等,对于单体堆放较集中的,也可采用机械平整的方法,使其坡度小于30°,便于覆土绿化;采用全面覆土和穴状整地方法,穴状整地用于人工造成的裸岩区,坡度大于15°、土壤分布不规则山地,规格为60cm见方,深30cm;对裸岩区进行全面覆土,要求自然沉实后达到0.3~0.8m。
        3、崩塌。崩塌主要是发生在露天开采矿山的岩质边坡,采场边坡一般较陡,大多高达数十米,岩石出露面节理裂隙发育,组成边坡的岩性多为混合花岗岩和灰岩,顶部风化程度为强风化状态,中下部为中风化岩,向下风化程度逐渐减弱,遇有不利结构面时便会发生崩塌。针对这一问题可采用清理危岩体,修筑拦挡工程,或采用削坡减荷、锚固、支挡等工程措施进行边坡加固,以消除地质灾害隐患。
        拦挡工程以修筑挡土墙为主,以某采石场为例,为了预防暴雨造成的洪水冲刷及堆积体坡体自重压力引发斜坡地质灾害及水土流失,在边坡脚下修筑重力式挡土墙,为浆砌块石挡土墙,采用水泥砂浆砌筑。
        4、滑坡和泥石流。滑坡和泥石流的发生隐患主要存在于废碴堆、尾矿堆及尾矿库中。对存在滑坡隐患的坡体,先降低坡高和坡角,再采用抗滑桩、锚索(杆)等加固,然后在滑坡后缘削方减载,并在有效部位修筑支挡工程,同时修筑排水、拦挡工程。
        泥石流的防治可从以下方面着手:①疏导、切断或固化泥石流物源,例如,将分布在坡岗上的泥石流物源填入沟谷中,进行造田复垦,若大量泥石流物源存在于沟谷下端可修筑拦砂坝;②消除泥石流的引发条件,也就是水源条件,可修建疏排水系统,从而使发生暴雨洪流时避开废碴、废石堆地段,另外在洪水流经的存在泥石流物源的地段修筑排洪明渠,同时做好护坡,防止水土流失。
参考文献:
[1]赵耀娟.浅析闭坑矿山环境治理方法[J].能源环境保护,2015(06).
[2]李兰.露天煤矿闭坑时期地质灾害及环境影响研究[J].中国地质灾害与防治学报,2015(02).
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