【正文】 1 第一章 緒論 ............................................................................................................................... 1 第二章 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件 ............................................. 3 大路峁煤礦 礦區(qū)概況 .................................................. 3 大路峁煤礦地質(zhì)環(huán)境條件 .............................................. 3 第三章 礦區(qū)基本情況及治理的必要性 ........................................ 14 礦區(qū)開采歷史 ....................................................... 14 礦區(qū)采空區(qū)和自燃火燒區(qū)現(xiàn)狀 ......................................... 14 剩余殘煤儲(chǔ)量 ....................................................... 15 自燃火燒區(qū)和采空區(qū)治理的必要性 ..................................... 16 第四章 治理方案 .......................................................... 18 治理原則 ........................................................... 18 治理的外部條件 ..................................................... 18 治理方案的比選 ..................................................... 19 治理程序 ........................................................... 20 內(nèi)、外排土場(chǎng)及臨時(shí)堆場(chǎng) ............................................. 23 第五章 治理工程 .......................................................... 26 治理工程量及殘煤剩余量 ........................................... 26 內(nèi)外排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析 ......................................... 28 防排水工程 ....................................................... 30 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工程 ............................................. 31 第六章 生態(tài)綜合治理 ...................................................... 34 生態(tài)現(xiàn)狀 ......................................................... 34 生態(tài)恢 復(fù) ......................................................... 34 致 謝 .................................................................... 40 參考文獻(xiàn) .................................................................. 41 1 第一章 緒 論 大路峁煤礦煤層埋藏較淺，地表煤層露頭多 、 面積大，局部區(qū)域沒有進(jìn)行有效的處理，氧化時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自燃發(fā)火期 ， 遇氧 即可 形成自燃。且有向更大的范圍蔓延的趨勢(shì)。 同時(shí)， 礦區(qū)內(nèi)小窯開采方式為 “ 房柱式 ” ，采煤后采空區(qū)四通八達(dá)，自燃發(fā)火面積大，井下滅火無法進(jìn)行。雖然當(dāng)?shù)卣畬?duì)老窯進(jìn)行了封閉，組織了專門的巡邏隊(duì)巡邏，并采取了多種措施，但仍然不能絕對(duì)保證社會(huì)人員的人身安全，也無法阻止火區(qū)的繼續(xù)擴(kuò)大，存在著重大安全隱患。煤炭自燃不僅威脅火區(qū)的煤炭資源，而且通過火區(qū)蔓延，危及周邊煤炭資源，對(duì)煤炭資源造成極度浪費(fèi)，同時(shí)也嚴(yán)重影響礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境及鄰近礦區(qū)的生產(chǎn)安全。區(qū)內(nèi)大面積的自燃發(fā)火吞噬著寶貴的煤炭資源，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)污染了大氣環(huán) 境，造成部分地表植被枯死。因此防滅火問題迫切急需解決。 煤炭采空區(qū)經(jīng)過一段時(shí)間后會(huì)形成塌陷，對(duì)采煤塌陷區(qū)進(jìn)行綜合治理普遍認(rèn)為是一個(gè)世界難題。目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的治理模式主要為采煤塌陷穩(wěn)沉后進(jìn)行治理，即采煤塌陷— 補(bǔ)償損失 — 塌陷地閑置 — 治理。 塌陷區(qū)治理工作始終面臨著等 “ 穩(wěn)沉條件 ” 成熟后再治理的尷尬局面。這種治理模式在淮北地區(qū)存在的主要問題是：一是在塌陷過程中土地資源始終處于閑置狀態(tài)，不能有效利用；二是大規(guī)模土地塌陷后再進(jìn)行復(fù)墾，不僅給復(fù)墾治理工程帶來很大困難，治理費(fèi)用也較高；三是耕作層難以保護(hù)和利用。塌陷地表積 水后再作復(fù)墾，熟土白白陷入水中，治理時(shí)無法取土，浪費(fèi)了大量的土壤資源；四是傳統(tǒng)模式復(fù)墾的耕地質(zhì)量較差，復(fù)墾后的耕地需要一段時(shí)期熟化和改良才能耕種。 （ 1） 研究對(duì)象： 本課題的探究對(duì)象為府谷縣溝門鎮(zhèn)的大路峁煤礦，其因煤層埋藏較淺，被溝谷分割，煤層露頭多，煤層上部覆蓋層薄，煤層上覆巖層風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重，從而形成多處地表煤層自燃火區(qū)。 （ 2） 研究目的： 煤礦自燃火區(qū)對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成了極大的破壞和污染，而且對(duì)煤礦當(dāng)前及以后的開發(fā)將造成很多不安全因素和危害，同時(shí)也造成煤炭資源的浪費(fèi)。故 本次研究欲達(dá)到以下目的：有效解決煤礦自燃火燒隱患區(qū)安全隱患， 對(duì)釆空區(qū)的治理能夠有效的保護(hù)土地，遏制山體滑坡、水土流失、泥石流等 ， 提升礦山企業(yè)本質(zhì)安全水平，保障人民群眾生命 2 財(cái)產(chǎn)安全；有效解決煤礦自燃火燒隱患區(qū)安全隱患，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)和礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理良 性 循環(huán)發(fā)展；通過對(duì)煤礦自燃火災(zāi)隱患區(qū)綜合治理，改善人民群眾生產(chǎn)生活條件，推進(jìn)礦區(qū)新農(nóng)村建設(shè)，構(gòu)建和諧村礦關(guān)系，維護(hù)礦區(qū)群眾根本利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)生計(jì)。 3 第 二 章 研究區(qū)區(qū)域 地質(zhì)環(huán)境條件 礦區(qū)概況 陜西大路峁煤礦有限責(zé)任公司位于府谷縣城西北部 50km 處，行政區(qū)劃隸屬府谷縣 廟溝門鎮(zhèn)管轄。 大路峁煤礦 有簡(jiǎn)易公路與南北通過的野（蘆溝） ～ 大（昌汗）相接，在野蘆溝相接府（谷） ～ 店（塔）一級(jí)公路，神（木） ～ 朔（州）、神（木） ～ 包（頭）鐵路分別從礦井以南和以西通過，外圍交通較為方便。大路峁煤 礦位于陜北侏羅紀(jì)煤田廟哈孤礦區(qū)安山井田南部的地方煤礦開采區(qū)之內(nèi) ，開采區(qū) 面積為 ，地理坐標(biāo)：東 經(jīng) 110176。47′32″～ 110176。48′36″， 北緯 39176。13′48″～ 39176。14′44″。 煤礦 開采深度 1150～ 1128m，設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為 9 萬(wàn)噸 /年，開采 52煤層，整 合后擬改擴(kuò)建為 45 萬(wàn) 噸 /年。 大路峁礦區(qū)治理區(qū)包括兩部分治理區(qū)，其中 1 號(hào)治理區(qū)位于大路峁煤礦井田東北角大石崖溝東側(cè)，面積為 萬(wàn) m2， 2 號(hào)治理區(qū)位于大路峁煤礦井田東南部新莊則村，面積為 萬(wàn)m2。 大路峁煤礦地質(zhì)環(huán)境條件 地形地貌 治理區(qū)位于陜北黃土高原與毛烏素沙漠的接壤地帶，地貌單元屬黃土丘陵溝壑區(qū)，區(qū)內(nèi)除溝內(nèi)有延安組地層出露外，大部分被第四系風(fēng)積沙和黃土覆蓋。區(qū)內(nèi)最 低海拔為， 最高海拔為 ，相對(duì)高差 。 黃土丘陵溝壑主要分布在礦區(qū)中部，約占全 區(qū)面積的 60%，組成物質(zhì)主要是粉 砂 、粉土，且以粉質(zhì)粘土為主。由于雨水的沖蝕作用，梁峁坡面沖溝發(fā)育，溝谷直立，黃土見垂直節(jié)理。溝梁相間，地形支離破碎，水土流失嚴(yán)重。坡面平緩區(qū)為耕地，其余主要為林區(qū)和草地。 溝谷地貌 主要分布 礦區(qū)北部和西部的大西溝溝谷平直寬闊，谷地寬 30～ 200m， 河谷呈明顯的 U 型，一級(jí)階地發(fā)育，高出河床 1～ 3m，由沖積松散堆積物與風(fēng)積沙組成。 4 氣象 與 水文 本區(qū)地處我國(guó)西部?jī)?nèi)陸，屬于典型的中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷，春季多風(fēng) ， 夏季炎熱 ， 秋季涼爽 ， 四季冷熱多變，晝夜溫差懸殊， 干旱少雨 ， 蒸發(fā)量大，降雨多集中 于 7～ 9 等 月 份 。全年無霜期短， 10 月初上凍，次年 4 月解凍。據(jù)榆林市榆陽(yáng)區(qū)氣象站 1951～ 2020 年 多年 氣象資料 ， 區(qū)內(nèi)年平均氣 溫 176。C， 極端最低氣溫 －176。C、極端最高氣溫 176。C，最熱為 7 月份，平均 176。C， 最冷為 1 月份，平均 － 176。C。當(dāng)?shù)匕滋臁⒑谝箿夭畲髿夂蚨嘧儭? 區(qū)內(nèi)多年平均降水量 ，最大降水量 （ 1967 年）， 年最小降水量(1972 年） ； 多年 平均 蒸發(fā)量 。降水主要集中在 7～ 9 月份，占 全年降水 總量的 69%，尤以 8 月份最多，平均 降水量 為 ， 約 占 全年降水 總量的 25%，并多以暴雨形式出現(xiàn)，易形成洪水。 地層巖性 5 煤礦區(qū)內(nèi)地形切割強(qiáng)烈、呈溝壑梁峁地勢(shì)，山梁、緩坡大部分被第四系黃土和新近紀(jì)紅土所覆蓋，溝谷、陡坡均為基巖出露區(qū)。根據(jù)以往鉆孔揭露及地表填圖觀測(cè)，地層由老至新有：三疊系上統(tǒng)永坪組（ T3y)、侏羅系下統(tǒng)富縣組（ Jlf)、侏羅系中統(tǒng)延安組 (J2y)、新近紀(jì)靜樂組（ N2j)、及第四系（ Q)，現(xiàn)分述如下： （ 1） 三疊系上統(tǒng)永坪組（ T3y) 永坪組是 侏 羅系含煤地層的基底，與上覆 侏羅 系下統(tǒng)富縣組 呈不整合（或假整合）接觸。據(jù)區(qū)域資料該套地層全層厚度一般 80～ 200m。巖性為一套灰綠色巨厚層狀中、細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖，含大量云母及綠泥石，局部含有石英礫、灰綠色泥質(zhì)包體及黃鐵礦結(jié)核，發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理 、 楔形層理 、 個(gè)別塊狀層理及波狀層理。因該組地層上部剝蝕風(fēng)化，故頂面起伏不平，局部地面的砂巖因風(fēng)化呈淺灰白色，向下逐漸過渡到灰綠色。 （ 2） 侏羅系下統(tǒng)富縣組（ Jlf) 富縣組是在起伏不平的永坪組基底上開始沉積的，因此其厚度變化較大，區(qū)內(nèi)未進(jìn)行全層控制，零星出露于礦區(qū)西部大西溝等溝谷中，一般厚度 10～ 30m，局部 厚度達(dá)50m 以上，與下伏永坪組地層呈假整合接觸。本組為河流相、湖泊相沉積 ， 根據(jù) 其 沉積特征 和 巖性組合大致將富縣組劃分為兩個(gè)亞旋回。 其中， 下亞旋回 的 下部巖性主要為粗粒石英砂巖、含礫粗粒石英砂巖，夾有石英細(xì)礫巖 ， 其次為中粒、細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖。局部地段底部發(fā)育有礫巖，礫石成分有脈石英、燧石及硅質(zhì)巖組成，礫石直徑 從 幾至150mm 不等，磨圓度中等，分選性差，填隙物為中細(xì)砂及粉砂 ， 上部為灰綠色、灰褐色、紫雜色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，局部為灰黑色、深灰色砂紙泥巖 ； 上亞回旋 的 下部及中部為巨厚層狀灰白色粗粒長(zhǎng)石石英砂巖、含礫粗粒砂巖 ，夾中粒細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖 ， 頂部為灰綠色、紫雜色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖 ， 局部地段在頂部夾黑色泥巖及煤線 ， 塊狀層理，含植物化石及葉肢介化石。 （ 3） 侏羅系中統(tǒng)延安組（ J2y) 6 延安組為本區(qū)含煤地層，區(qū)內(nèi)煤系地層大部分被剝蝕，僅保留下部第一段殘存厚度， 一般厚度 ～ ，平均厚度 。該組總體為一套河流 ～ 湖泊 ～ 湖泊三角洲相碎屑巖沉積，巖性組合為灰、灰白色砂巖，灰黑、黑色粉砂巖、泥巖夾煤層、炭質(zhì)泥巖及油頁(yè)巖，偶夾透鏡狀泥灰?guī)r、或球 狀菱鐵礦及菱鐵質(zhì)砂巖、蒙脫質(zhì)粘土巖， 其 宏觀特征 如下 ：砂巖以細(xì) ~中粒砂巖 居多 ，少量粗?；蚝[砂巖，且多集中在 52煤層的上部與該組底部；細(xì)碎屑巖以粉砂巖占優(yōu)勢(shì)，泥巖多局限于個(gè)別層位，厚度較薄，一般為煤層頂?shù)装?；常見泥灰?guī)r透鏡體、菱鐵質(zhì)砂泥巖，砂巖多鈣質(zhì)交結(jié)，沉積上反映弱堿性水介質(zhì)環(huán)境。 （ 4） 新近紀(jì)上新統(tǒng)靜樂組（ N2j) 分布于各支溝溝腦，主要由紅色粘土構(gòu)成，上部紅色粘土層中含有稀少的鈣質(zhì)結(jié)核。以棕紅色區(qū)別于第四系古土壤層。下部鈣質(zhì)結(jié)核增多，似有連續(xù)層狀鈣質(zhì)結(jié)核層，出露地段可見 10～ 30 多個(gè) 鈣 質(zhì)結(jié)核層（單層厚 10～ 30cm 不等），含有三 趾 馬化石碎塊。底部為雜色巨厚層狀粗碌巖層，其成 分為砂巖、石英等。局部見砂巖漂石，厚一般在 1～， 最厚可達(dá) 。其上見有厚約 的淺紫紅色含礫粗砂巖，以石英組成為主，分選性、磨圓度差，主要為砂質(zhì) 膠結(jié) ，次為 鈣質(zhì)膠結(jié) ，具有沖洪積相特征，但在區(qū)內(nèi)出露不普遍。鉆孔揭露厚度 0～ ，平均厚度 。本組地層因含三