采煤沉陷区环境保护与治理研究

问题

探讨

采煤沉陷区环境保护与治理研究

孔改红1,李富平2

(1.河北理工大学交通与测绘学院,河北唐山　063009; 2.河北理工大学资源与环境工程学院,河北唐山　063009)

摘　要:在分析了我国采煤区地表沉陷问题的现状、原因及其影响、采煤沉陷区环境保护与治理的现状的基础上,提出了解决该问题的思路和主要方法。

关键词:开采沉陷;采煤沉陷区;环境保护;综合治理

中图分类号:T D163 文献标识码:A 文章编号:1007-1083(2006)01-0004-02

Research on environmental protection and control in mining sinking region

K ONG G ai-hong1,LI Fu-ping2

(1.T raffic and Survey Institute of HeBei Science University,T angshan063009,China;

2.Res ources and Environmental Engineering Institute of Hebei Science University,T angshan063009,China)

Abstract:Analysis on the actual situation,reas ons and in fluence of the surface subsidence,and on the actual situation of the environmental protection and control of the sinking region in coal-mining fields,suggests,for the above problem,reas ons and main measures。

K ey w ords:subsidence mining,sinking region in coal mining,environmental protection,integrated control

煤炭资源的大规模开采和利用,在给人类带来巨大经济效益的同时,也给人类的生存环境产生一系列的消极影响。随着煤炭资源的开采,我国的采煤塌陷范围以每年200km2的速度递增,严重破坏了矿区的生态环境。采煤沉陷区的环境保护与治理直接关系到矿区的区域经济、社会稳定、生态环境,也关系到矿区的可持续发展,是我国矿区所面临的一个亟待解决的问题。

1　我国采煤区地表沉陷问题现状

井下采掘过程中,顶板冒落后,引起地表面下沉,形成塌陷。塌陷是井下煤田开采对土地破坏的主要形式,塌陷地面一般占井下煤田开发区总土地破坏面积的80%以上。

我国的煤炭工业以井下开采为主,绝大多数是长壁工作面、全陷落法管理顶底板,再加上开采强度开采规模的日益加大、开采方式和工作面结构参数优化不合理、小煤矿的不规范开采等影响,致使采煤区地面塌陷比较严重。据调查统计,每从地下开采1万t煤约使1000～3000m2的土地遭受不同程度的塌陷。目前我国因煤炭开采塌陷土地近3万km2,每年增加200km2。每年的采煤塌陷土地约占全国被破坏土地的1/10,而复垦整治率非常低,仅占20%左右。所以我国当前煤炭开采利用与环境保护严重失衡,环境污染日益严重。

2　采煤区地表沉陷的影响

2.1　对生态环境的影响

(1)地表耕地受到破坏。开采沉陷对耕地的破坏十分严重,有些矿务局平均开采1万t煤要破坏耕地3000～4000m2时,每年破坏耕地3～4km2。

(2)采区水文环境受到很大影响。当开采单一煤层时,塌陷多呈碟形或槽形洼地形态,扇缘洼地塌陷后,埋藏不深的浅层地下水露出地表或地表水系遭到破坏,地表水汇集在塌陷地中部,形成湿地或沼泽、湖泊化,使耕地无法耕种、生态环境恶化。在干早山区还可能由于地表水系受到破坏,使居民生活用水和灌溉用水发生困难。大面积的塌陷引起工程地质条件的改变,加强了水文地球化学作用,促使地下水水质恶化。

(3)地表各项设施遭到毁坏。当开采单一煤层形成稳定性塌陷时,塌陷地边缘地带,虽然下沉深度不大,但因受岩层破碎应力的影响,常见断裂和裂缝致使城镇、乡村地面建筑,排灌水系,道路等遭到破

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河北煤炭 2006年第1期

坏。当分层开采多层煤层时,地表由于重复塌陷,使地面常呈起伏不平形态,有时造成河床高出地面,道路高于平房,破损严重,凹凸不平,积水无法排出等现象。

(4)对土地利用结构的影响。开采形成的大片水域,会使整个矿区的生态环境发生根本变化,由陆地生态向水生生态转变,土地利用系统结构也将发生很大变化。由此造成矿区的土地利用矛盾,建筑用地缺乏,造成搬迁村庄选址困难或远离旧址、重复压煤等问题。

(5)矿区塌陷还可能诱发塌陷型地震。1956年～1980年间山西大同煤矿因顶板塌落而诱发有感地震40多次,最大震级Ms3.4级。

2.2　对矿区人民生产生活的影响

开采沉陷造成的环境恶化和土地破坏给居民的生活造成严重影响,降低了居民的生活水平。如采煤伴随的大面积塌陷,使矿区及其周围城乡居民失去了赖以生存的基本条件;地面沉降较严重地区危及地面建筑物,使区内居民的住宅变成“危房”,直接影响居民的生活甚至危及生命。

3　采煤沉陷区环境保护与治理的现状

1979年我国公布了《环境保护法》,使开采沉陷对环境的影响评价和整治工作进入了新的阶段。近年来,己完成煤矿(局)各类环境影响评价报告达数十个,开采沉陷的整治特别是造地复田、综合利用地表塌陷地取得了可喜的成果。1998年11月8日,国务院发布了“土地复垦规定”,明确规定由于开发生产资源引起的地表塌陷地的破坏,必须进行复垦。针对矿区土地复垦方面,中国矿业大学、煤炭科学研究院唐山分院等相继开展了煤矿塌陷土地复垦和综合利用的试验研究,取得了大量的研究成果,明确了塌陷对土地质量的影响机理和规律、复垦土地改良方法等。

虽然一些研究单位和矿区通过对我国不同地区煤矿生态环境现状的调研和实验示范工程的开展,获得了丰富的资料,取得了初步的成果,对我国煤矿生态环境治理工作中存在的问题及解决的途径等取得了有益的经验,但普遍缺乏长远的生态环境保护规划,治理工作缺乏综合性和系统性,尚未形成指导我国煤矿生态环境保护与整治的理论体系。

4　采煤沉陷区环境保护与治理方法4.1　开采前期的预防措施

(1)加强立法,严格程序。矿区生态环境的保护与治理必须纳入法制化规范化轨道,要在已有法律法规的基础上,紧密结合矿区环境的特点,建立起符合我国国情的国家及地方层次互补的矿区环境保护法律法规体系和技术标准体系。制定严格的矿山环境影响评价制度、矿山环境恢复治理保证金制度和矿产资源开采的环境准入条件制度,还要加强对矿业管理人员和采矿人员的教育,提高认识,分清责任,依法管理,从煤炭资源开发的全过程进行系统的规划、监督及管理,并认真落实严格执行。

(2)合理规划。一要通过合理的采矿方案的设计,进行保护性开采,减小地表塌陷破坏,将煤炭开采对土地的破坏控制到最小;二要通过科学的开采沉陷预测,对未来塌陷区的土地复垦和综合治理利用进行统一规划设计,并纳入矿区开发规划。对开采沉陷的预测目前最受关注的方法就是将开采沉陷预测系统与计算机辅助可视化集成,实现开采沉陷预测过程的多维、动态可视化。

4.2　开采过程中的防范措施

(1)工程措施。在矿山开采过程中可以采取井下特采和地面防护相结合的方案,减小采煤塌陷的损害。对于重要的大中型建筑物和各类构筑物及铁路、公路设施,应采取井下特采等措施减缓地表沉陷和地面维修措施相结合,实现建(构)筑物下安全采煤;井下特殊采煤措施常用的有:井下高水材料部分胶结采矿研石充填开采和覆岩注浆减缓地表沉降技术等,这些方法都可以大大减小地表下沉量。

(2)跟综监测,信息化管理。在采煤过程中要利用各种监测手段获取资料,对塌陷活跃区要实行全天候观测,发现异常及时报告,以便对开采方案做出适当的调整或者采取适当的措施降低开采对环境的影响。同时应把这些观测和监测数据及时输入矿山管理信息系统,以备查用和分析,为治理矿山塌陷和保护矿山生态环境提供科学依据。

4.3　已塌陷区的治理

对已塌陷区治理的目标就是通过环境治理,满足国家建设用地的需要;改善地矿关系,促进煤炭企业的可持续发展。在治理工作中必须遵循以下原则:以开发农业资源为主的原则;因地制宜的原则;经济、生态和社会效益相统一的原则;区域经济协调发展的原则;与市场机制相适应的原则。

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