单家村煤矿地质环境治理研究与实践

单家村煤矿地质环境治理研究与实践

矿产资源是人类生存和发展的重要物质基础，大规模的矿山开采为社会经济的快速发展做出了重要贡献，但同时也破坏着人类赖以生存的自然环境，造成一系列的地质环境问题，给社会带来一定的不安定因素，引发了种种社会问题。因此开展矿山环境治理工作，不仅是矿山经济持续发展的需要，也是人与自然和谐统一、构建和谐社会的需要，是每个矿山义不容辞的义务和责任。
单家村煤矿位于兖州煤田曲阜井田的西北部，曲阜市以西约12km，兖州市东北约6km，矿区内地势平坦，为第四系冲积平原，矿区范围内除有六个村庄外（根据开采塌陷理论在开采前首先对可能影响到的村庄进行了搬迁，目前除矿井东北部的孔家村因对矿井开采影响较小未搬迁外，5个村庄均已搬迁），主要的土地利用类型为农田耕地，仅有少量的果园。矿井于1977年建井，1990年正式投入生产，设计生产能力45万吨/年，目前年产量80万吨。
1、矿山开采对地质环境的影响
单家村煤矿自1977年建井以来，由于采矿活动对地质环境造成的影响主要是地表沉陷、矿山固体废弃物堆积和矿井废水的排放。
1.1  地表塌陷
单家村煤矿自建矿以来，一直进行地下开采，造成一定范围的采空区。主采煤层为3煤，平均煤厚7.67米，冒落法管理顶板，使上方岩体失去支撑，向下陷落，形成地表塌陷，也是本矿井存在的主要地质环境问题。在以往开采过程中发生的采空塌陷，最大塌陷深度为5.40m，局部已形成积水区。由于开采塌陷使矿区地面建筑物破坏、地表面积出现积水受淹、裂缝和地表倾斜。受淹使土地水渍化，导致土壤中空气缺乏，影响植物和农作物的生长；裂缝的产生，使耕地漏水、漏肥，影响农田耕作、土壤保墒和农田灌溉，造成农作物减产；地表倾斜使水平耕地变为坡地，增加了水土流失，对农作物的生长十分不利。这些都破坏了矿区的土地资源和生态环境，不仅使矿区内正常耕地面积急剧减少，而且会造成企业与周边群众的矛盾。
1.2      地面固体废弃物堆积
单家村煤矿固体废弃物包括矸石、工业锅炉渣和生活垃圾三部分，矿井自1990年正式投产以来平均每年开采排放约4万吨的煤矸石，选煤厂也有一定的煤矸石产出，这样煤矸石堆积形成一座矸石山，不仅占用了土地，也对环境造成一定的污染。工业锅炉渣年产300吨，用于铺路、造砖、保温材料、房基材料等，利用率100%，生产生活垃圾进行定点收集，集中填埋。因此矿井固体废弃物主要为矸石堆积。
<!--[if !supportLists]-->1.3  <!--[endif]-->矿坑水的排放
矿坑水是煤矿正常开采产生的地下涌水，采矿过程中将大量涌水排出地面。单家村煤矿根据井下排水泵排水量记录统计，年均产出矿坑水约水10万米3。由于大量矿坑水的排放，地下水位下降，影响了地下水的平衡。另外由于矿坑水为含硫的酸性水，未经治理的矿坑水排放地面后，首先污染地表水系、土壤与耕地，进而危害农作物及人类健康。单家村煤矿地下水类型为第四系松散岩类孔隙水、3煤层顶底板砂岩裂隙水、三灰岩溶裂隙水、十下、十四灰岩溶裂隙水以及奥灰岩溶裂隙水。根据单家村煤矿开采情况，由于矿井正常开采受影响的沙层为第四系孔隙水，矿坑排水对第四系孔隙水的影响较轻。因此矿坑水排放主要是对地表危害。
<!--[if !supportLists]-->2、    <!--[endif]-->矿区地质环境治理实践技术
根据单家村煤矿地质环境破坏现状及治理要求，多年来矿井不断加强对地质环境保护与治理的研究工作。在综合分析的基础上，多种方法并举，因地制宜，综合治理，有效防止了矿区地质环境的破坏，提高了矿区生态环境质量。经过多方面的分析论证，主要采取了塌陷地治理、固体废弃物的合理利用、矿坑水的综合治理等技术。
2.1 塌陷地治理技术
在塌陷地治理方面，结合国家和当地政府的相关政策规定，遵循“占补平衡”和“土地总量动态平衡”的原则，增加投资力度开展矿山环境恢复治理和土地复垦工作，具体措施是经专家设计、因地制宜多种模式逐步进行塌陷地治理：
2.1.1排矸填充治理模式：
对即将塌陷地区实施起土措施，对矿井采选出的矸石由原来向矸石山排放，改为直接向未沉稳塌陷地排放，利用煤矸石回填塌陷区，稳沉后表面覆土达到1.5米，然后复垦为耕地。
2.1.2挖深垫浅治理模式：
在塌陷区的深部取土填在浅部，浅部复垦成耕地，深部建塘养鱼，坡地栽树植草。
2.1.3借势利用治理模式：
以改善矿区生态环境、发展高科技农业为目标，按照农、渔、牧、副业协调发展，水、林、路、电综合配套的方法，借势开发，用于发展水产养殖、休闲度假等，重建矿区生态环境。
2.1.4浅层平整治理模式：对于季节性积水区及浅层塌陷区，实行挖沟排水、削高填洼，继续耕种。
2.2固体废弃物的综合利用技术
固体废弃物包括矸石、工业锅炉渣和生活垃圾三部分。矿井自1990年正式投产以来平均每年开采排放约5万吨的煤矸石。多年来，矿井除将矸石用于塌陷地充填和道路铺设外，99年10月，对矸石山进行了改造，利用废旧材料修筑了台阶，安全防护栏，、石桌、石凳、凉亭等，植树3000多棵，美化了环境，成了人们休闲娱乐的好地方。2002年投资1800万元建成一座中型矸石砖厂，利用煤矸石加工空心砖，年生产空心砖5000万块，年消耗矸石约12万吨，既取得了良好的经济效益及社会效益,又减少了土地占用。
工业锅炉渣年产300吨，用于铺路、造砖、保温材料、房基材料等，利用率100%，生产生活垃圾进行定点收集，集中填埋。
2.3工业废水和生活废水的处理
工业废水主要是井下煤炭开采过程中产生的矿井水和生活污水。从井下排向地面后与生活污水一起经污水处理厂统一处理，经处理各指标均满足《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准的规定。处理后的废水一部分循环输送至井下，用于采掘工作面的喷洒降尘，一部分用于地面绿化浇灌、地面喷洒降尘和冲厕，只有少量一部分排出矿外。
<!--[if !supportLists]-->3、         <!--[endif]-->社会效益和环境效益
单家村煤矿通过实施地质环境综合治理，改善了矿区内生态环境质量，减轻了对地质地貌景观的破坏，使得区内农、田、水、林、路得到综合治理，道路畅通，交通方便，粮、棉、果、菜大增产，效益提高，各类社会服务体系得以健全和完善，并能安排大批从业人员，使农民收不断提高，安居乐业，社会安定。取得了良好的社会效益、经济效益和环境效益。