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      煤礦開采安全隱患地質環境論文

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      煤礦開采安全隱患地質環境論文

      一礦山主要地質環境問題

      煤礦自1958年規劃建井,設計年生產能力45萬噸,投產以來,取得較大的經濟效益,同時礦山地質環境也遭受到不同程度的破壞。炭煤礦存在的主要礦山地質環境問題如下。

      1地面塌陷炭煤礦井田范圍

      內一1煤地下采空區面積10.5km2。根據實地調查,一1煤采空區出現地表塌陷,在采深200m以深地區,地表無明顯裂隙,采深200~100m地區未見廠礦、民房明顯破壞,采深100m以淺地區地面出現采動裂隙,對農田耕種有一定影響。采空區及其伴生地面裂縫對流經礦區的東泗河有嚴重影響。由于東泗河流經采空區,地面塌陷和地面裂縫破壞河道地層結構,已經成為地表水滲漏主要通道,河道地表水通過地裂縫下滲進入煤礦巷道,嚴重影響到采礦安全。需要采取綜合工程措施對其進行應急治理,并加強監測工作。

      2含水層破壞

      炭煤礦礦井正常涌水量9000m3/d,已造成煤層頂板灰巖含水層和底板灰巖含水層水位下降,且降幅明顯。采礦活動對深部巖溶含水層影響較嚴重,主要表現在承壓水頭有較大幅度的下降,深層地下水資源量減少,開采條件惡化。

      3對原生地形地貌的破壞

      炭煤礦一1煤層己基本采完,采空區面積已達10.5km2,上部的華泰煤礦開采二1煤,也已形成地下采空區面積2.1km2。對原生地形地貌景觀影響明顯,地表局部見有地裂縫,但相對丘陵地形而言,對礦區地形地貌景觀影響較大。

      4河床開裂滲漏

      造成煤礦開采安全隱患東泗河是礦區內的地表水和地下水的主要流通、排泄通道,該河向西北約10km流入伊洛河,屬于季節性河流。該河流經井田范圍內長度約900m,河道土質以碎石土為主,局部地段為粉土和淤泥及淤泥質土。河道從采空區或采空區附近通過,有地面塌陷及伴生地面裂縫發育,河道地層結構遭到破壞,有地表水入滲進入煤礦巷道的現象,影響炭煤礦生產安全。為了防止河道溝谷中地表水滲漏地下進入炭煤礦巷道,保證煤礦安全生產,本著安全合理、經濟可行的原則,對炭煤礦區段東泗河河道進行必要的調查、勘查工作。

      二工程主要治理措施

      1河道治理工程

      (1)排水渠治理為了快速排泄地表水,防止地表水順地面裂縫滲漏進入煤礦巷道,影響煤礦安全生產,在東泗河河溝內修建排水渠。排水渠為M7.5漿砌石結構,塊石強度不小于40Mpa。排水渠過水斷面為梯形,最小結構尺寸為底寬3.9m,頂寬4.5m,高3.0m,砌石厚度0.8-1.1m,修建排水渠長度為900m。主要工程量為:河道清淤土方開挖工程量18573.61m3,碎塊石擠淤置換工程量720.83m3,漿砌石排水渠工程量為12967.80m3。

      (2)排水渠的過流能力驗算根據調查,多年最高水位計算,東泗河二十年一遇的最大洪峰流量不超過12.0m3/s。

      (3)溝渠地基處理針對不同的地層類型,采用不同的地基處理方法。對于碎石土(無裂縫發育和其他異常情況),可以不進行地基處理。對于裂縫發育的地段,地基處理措施是:首先對裂縫進行適當的開挖清理,然后用粘土進行充填夯實,再鋪設70cm厚的粘土防滲墊層,然后再砌筑溝渠。對于粉土地段,地基處理的措施是:首先鋪設60cm厚的碎、塊石置換層,并灌注水泥砂漿,然后再砌筑溝渠。對于淤泥和淤泥質土地段,首先采用碎塊石擠淤置換的方式進行處理,然后再砌筑漿砌石排水渠。

      (4)防滲及抗沖擊對于無裂縫發育地段,采用“漿砌塊石+混凝土”雙層復合防滲及抗沖擊結構,即先鋪設800-1000mm厚的漿砌石渠底,然后再澆筑200mm厚的混凝土(C20)防滲層,共同起到抗沖擊下徹及防滲作用。對于地裂縫發育地段,則采用“粘土防滲層+漿砌塊石+混凝土防滲”三層復合機構,共同起到抗沖擊下徹及防滲作用。即先對裂縫采用粘土進行充填夯實,再鋪設700mm厚的粘土防滲墊層,然后砌筑800mm厚的漿砌石渠底,再鋪設200mm厚的混凝土(C20)防滲層。對未穩定的和潛在的采空塌陷區,預測變形參數,采用粘土墊層進行防滲,兼有調整塌陷變形的功能。

      2土方回填夯實

      工程在排水渠外圍超挖部分以及原始地面至排水渠頂之間,用開挖出來的土方進行回填夯實,回填夯實地面高程應不低于排水渠頂面高程。土方回填夯實工程量為18712.99m3。

      3植樹綠化工程

      在土方回填夯實區域范圍內進行植樹綠化,以恢復植被,美化礦山環境。綠化采用適應當地氣候的楊樹,在渠的兩側各栽植兩排。樹的規格為胸徑3cm,植樹網格間距3m。選擇生長健壯、無病蟲害、無機械損傷、樹形端正和根系發達的苗木。主要工程量為:植樹1100株,綠化面積9000m2。

      三工程效益分析

      (1)減災效益礦山地質環境恢復治理可以改善地表水的流通條件,防止地表水入滲煤礦巷道,降低煤礦生產安全隱患,具有減災防災的效益。

      (2)環境效益礦山地質環境治理工程可以有效防止水土流失,消除對居民和公路交通干道的安全隱患,提高植被覆蓋率,改善生態環境和周圍生態景觀,使礦山生態環境得到一定程度的恢復和保護。

      (3)社會效益實施礦山地質環境治理工程,消除了災害隱患,美化和恢復了礦山生態環境,在一定程度上保護了礦區附近居民的生命財產安全,美化了當地居民的居住環境,使得礦山企業和地方政府、地方群眾和諧共生,共同發展。有利于促進地方經濟的可持續發展,有利于形成安定團結、人民群眾安居樂業的政治局面,有利于構建和諧社會。

      (4)治理工程的實施,可有效避免地表水入滲到煤礦巷道,降低對煤礦安全生產的干擾,提高煤礦的生產效率和生產能力,降低生產成本。同時植樹1100株,新增綠化面積約9000m2,經濟效益明顯。

      四結語

      (1)河南大峪溝煤業集團炭煤礦存在開采引起地面塌陷、地裂縫,河床開裂滲漏,造成煤礦開采安全隱患等礦山地質環境問題。

      (2)治理工程采取塌陷采坑回填防滲、河道治理、土方回填夯實、植樹綠化等工程手段對礦區東泗河河道進行綜合治理,恢復礦山地質環境。

      作者:朱洪生甄娜孫建波齊光輝單位:河南省地質環境監測院濮陽市地質環境監測中心

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