【正文】 根據(jù)勘探報告和現(xiàn)場實地調(diào)查，自燃區(qū)面積約 31832m2。在治理區(qū)范圍的中部有采空塌陷 1 處，釆空面積為 ， 現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)地表出現(xiàn)地面沉陷及地裂縫等現(xiàn)象。埋藏煤層底板標 高 為 +1130～ +1155m。 采空區(qū) 和 自燃火燒區(qū) 現(xiàn)狀 1 號治理區(qū)范圍內(nèi)主要可采煤層為 52煤層，埋藏深度最深約 50m，最淺為 20m。飽和抗壓強度為 ～ ，平均 ，軟化系數(shù) ～ 。浸水或長時間暴露于空氣中巖石多沿層理方向離析成薄片，軟化系數(shù)平均值 ，表現(xiàn)出穩(wěn)定性較差的特點。 （ 5） 煤巖組 52煤層 平均 飽和抗壓強度 為 ， 平均 干燥抗壓強度為 ，軟化系數(shù)，平均飽和抗拉強度為 。發(fā)育的張性裂隙縱橫交錯，由片狀、塊狀、渣狀等燒變巖塊共同組成的燒變巖體。加之弱面，分布 于邊坡地段 時 易發(fā)生變形。 區(qū)內(nèi)黃土受水流侵蝕作用，梁峁區(qū)沖溝發(fā)育，坡陡谷深，地形支離破碎，谷坡多見坍塌形成陡坎，溝頭可見潛蝕現(xiàn)象。 工程地質(zhì)特征 根據(jù)巖土體工程地質(zhì)特征，可將 整治 區(qū) 區(qū)內(nèi) 巖土體分為四大類七個巖組 ，如表所示 。 區(qū)內(nèi) 地下水極不豐富 ， 煤系地層含水層是煤層的直接充水含水層，侵蝕基準面以上煤層頂板砂巖含水層，水量小，富水性弱，開采易于排水。區(qū)內(nèi)多年平均降水 ，且多集中在 7～ 9 月份，占全年降水量的 %，最大日降水量 。因巖層孔隙度大，主要直接充水含水層為各煤層頂板砂巖裂隙水，據(jù)水文孔抽水資料，礦區(qū)內(nèi)沒有流量大于 1L/s 水泉，說明本區(qū)富水性極弱，地下水補給條件差，水文地質(zhì)條件簡單。由于新近紀紅土對含水層的隔水作用及溝谷水系控制，徑流方向變化大，總趨勢是自分水 10 嶺從地勢較高的梁峁頂部及斜坡向溝源、谷坡邊岸、溝谷中心運動，在谷坡下部和底部以下降泉形式排泄。 （ 2） 地下水的補給、徑流、排泄條件 第四系沖、洪積層潛水含水層，主要沿溝谷分布，大氣降水為主要補給來源，其次接受河谷兩岸地下水的側(cè)向補給。 d． 侏羅系中統(tǒng)延安組裂隙、孔隙含水層 （ J2y）： 延 安組地層廣泛出露于崔家溝溝內(nèi)，鉆孔揭露厚度 ～ 。該層呈帶狀及串珠狀分布于治理區(qū)內(nèi)崔家溝中，含水層厚度 2～ 6m，巖性多為亞砂土加砂層，底部為砂礫石層，透水性較差。該段為濱淺湖相沉積，巖性總體呈下粗上細正粒序，中、下部巖性多以灰 ～ 灰白色細粒砂巖、中粒長石石英砂巖為主，夾有粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，具交錯層理、均勻?qū)永?；上部巖性以灰色粉砂巖為主，夾細粒砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層，具波狀層理、小型交錯層理。常發(fā)生小滑坡、豐水期發(fā)生泥沙流等地質(zhì)災害。鄰省 （ 區(qū) ） 曾發(fā)生過其它一些較大地震，本區(qū)僅為有 感區(qū)，如 1996 年 5 月 30 日，距本區(qū)約 350 公里的內(nèi)蒙 8 古包頭市發(fā)生 級地震，本區(qū)僅有震感。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)落差大于 30m 的斷層及小斷層。傾向 188～ 213176。左右大單斜層。 地質(zhì)構造 與 地震 陜北侏羅紀煤田位于中朝大陸板塊之西部、鄂爾多斯拗陷盆地伊陜單斜區(qū)之內(nèi)，基底為堅固的前震旦系結晶巖系，印支期及其后的歷次構造運動對礦區(qū)的影響主要表現(xiàn)為垂直升降運動，形成一系列的假整合面或小角度的不整合面。西部及北部局部地段形成無土區(qū)，西北部呈零星片狀分布，厚度約 10m。本組地層因含三趾馬及其它動物骨骼化石而稱之為 “ 三趾馬紅土 ”， 與下伏 侏 羅系中統(tǒng)延安組呈不整合接觸。底部為雜色巨厚層狀粗碌巖層，其成 分為砂巖、石英等。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 ~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；細碎屑巖以粉砂巖占優(yōu)勢，泥巖多局限于個別層位，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，沉積上反映弱堿性水介質(zhì)環(huán)境。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亞旋回。據(jù)區(qū)域資料該套地層全層厚度一般 80～ 200m。 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 。C，最熱為 7 月份，平均 176。全年無霜期短， 10 月初上凍，次年 4 月解凍。溝梁相間，地形支離破碎，水土流失嚴重。 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，大部分被第四系風積沙和黃土覆蓋。13′48″～ 39176。 大路峁煤礦 有簡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。 （ 1） 研究對象： 本課題的探究對象為府谷縣溝門鎮(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，煤層上覆巖層風化剝蝕嚴重，從而形成多處地表煤層自燃火區(qū)。目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的治理模式主要為采煤塌陷穩(wěn)沉后進行治理，即采煤塌陷— 補償損失 — 塌陷地閑置 — 治理。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，對煤炭資源造成極度浪費，同時也嚴重影響礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境及鄰近礦區(qū)的生產(chǎn)安全。 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)、外排土場及臨時堆場 ............................................. 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 ......................................................... 34 致 謝 .................................................................... 40 參考文獻 .................................................................. 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)域沒有進行有效的處理，氧化時間已經(jīng)遠遠超過自燃發(fā)火期 ， 遇氧 即可 形成自燃。雖然當?shù)卣畬细G進行了封閉，組織了專門的巡邏隊巡邏，并采取了多種措施，但仍然不能絕對保證社會人員的人身安全，也無法阻止火區(qū)的繼續(xù)擴大，存在著重大安全隱患。 煤炭采空區(qū)經(jīng)過一段時間后會形成塌陷，對采煤塌陷區(qū)進行綜合治理普遍認為是一個世界難題。塌陷地表積 水后再作復墾，熟土白白陷入水中，治理時無法取土，浪費了大量的土壤資源；四是傳統(tǒng)模式復墾的耕地質(zhì)量較差，復墾后的耕地需要一段時期熟化和改良才能耕種。 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。48′36″， 北緯 39176。 大路峁礦區(qū)治理區(qū)包括兩部分治理區(qū)，其中 1 號治理區(qū)位于大路峁煤礦井田東北角大石崖溝東側(cè)，面積為 萬 m2， 2 號治理區(qū)位于大路峁煤礦井田東南部新莊則村，面積為 萬m2。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。 4 氣象 與 水文 本區(qū)地處我國西部內(nèi)陸，屬于典型的中溫帶半干旱大陸性季風氣候，冬季寒冷，春季多風 ， 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 。C、極端最高氣溫 176。當?shù)匕滋?、黑夜溫差大氣候多變。根?jù)以往鉆孔揭露及地表填圖觀測，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。 （ 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50m 以上，與下伏永坪組地層呈假整合接觸。 （ 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 。下部鈣質(zhì)結核增多，似有連續(xù)層狀鈣質(zhì)結核層，出露地段可見 10～ 30 多個 鈣 質(zhì)結核層（單層厚 10～ 30cm 不等），含有三 趾 馬化石碎塊。鉆孔揭露厚度 0～ ，平均厚度 。最大厚度在東北部梁峁一帶，厚度變化大且不穩(wěn)定。巖性以灰黃色、灰褐色細砂、粉砂、亞砂土和亞粘土為主，含少量腐植土，底部多數(shù)含有礫石層，礫石直徑 3～4cm,分選性、 磨圓度 差，其厚度 0～ 13m，一般 2～ 6m， 與下伏地層呈不整合接觸。由于基底是堅固的前震旦系結晶巖系，故中生代以來，地史上歷次構造運動對本區(qū)影響甚微，表現(xiàn)在以垂向運動為主，僅形成一系列沉積間斷假整合面，礦區(qū)構造極其簡單，沒有褶皺，傾角 1176。礦區(qū)南部與沙梁井田分界處發(fā)育一條較大的正斷層（ F1)， 斷層走向 98～ 123176。 近直立，斷層落差 約 70～ 140m，近東西向分布，東西延伸大于 20km，延伸至礦區(qū)外圍。據(jù)歷史記載僅公元 1