【正文】 2020 全國(guó)礦山測(cè)量新技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 [C]。礦產(chǎn)資源的開發(fā)對(duì)環(huán)境地質(zhì)的影響 [J]。礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題及其防治 [J]。 40 致 謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向我敬愛的 導(dǎo)師致以深深的感謝和崇高的敬意 。 在排土場(chǎng)邊坡面水平階內(nèi)撒播沙打旺和羊草，階間坡面衆(zhòng)砌石格構(gòu)內(nèi)人工種植藤類植物。檸條每年人工坑內(nèi)松土、除草 1 次，松土深度 5? 10cm。造林當(dāng)年秋季，凡是成活率在 85%以下的或幼林死亡不均的地方，第二年須選擇壯苗或比原來(lái)稍大的苗木。 ① 林帶間距：主林帶帶間距離 400m、副林帶帶間距離 200m； 主林帶寬度 8m，副林帶寬度 4m。同時(shí)，能較快形成松軟的枯枝落葉層，提高土壤的保水保 肥能力。同時(shí)對(duì)粉塵污染、燒傷、病蟲害等不良因子具有一定的抵抗能力。因此無(wú)論復(fù)墾土地的最終利用方向是宜農(nóng)、宜林，還是宜牧，在最初幾年內(nèi)都需要種植多年生或一年生豆科草本植物，然后將這些植物通過壓青、秸稈還田、過腹還田等多種方式復(fù)田，在土壤微生物作用下，除釋放大量養(yǎng)分外，還可以轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)，其根系腐爛后也有膠結(jié)和團(tuán)聚作用，可以有效改善土壤理化性質(zhì)。 ② 有效利用污泥 礦區(qū)和生活區(qū)內(nèi)污水處理過程中形成的污泥，含有較多的養(yǎng)分和微生物，施在矸石風(fēng)化物上有較好的效果。利用生物措施恢復(fù)土壤有機(jī)肥力及生物生產(chǎn)能力的技術(shù)措施，包括施無(wú)機(jī)化肥等措施，對(duì)復(fù)墾后的貧瘠土地進(jìn)行熟化，以恢復(fù)和增加土地的肥力和活性，便用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。排土場(chǎng)面積大，水土流失形式多樣，侵蝕強(qiáng)度大、危害大、治理難度大。礦區(qū)位于毛烏沙漠 的邊緣，自然環(huán)境條件差，經(jīng)過多年的治理實(shí)踐，適宜當(dāng)?shù)貧夂蚝土⒌貤l件、抗逆性強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種和草種有沙柳、沙地柏、油松、河北楊、旱柳、樟子松、沙蒿、沙棘、楊柴、花棒、沙打旺、草木樨等，可為該區(qū)域造林綠化、防風(fēng)固沙的先鋒樹種和草種。工業(yè)廣場(chǎng)按照?qǐng)@林設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，利用廠前屋后的空閑地布設(shè)了多處草坪，在草坪中栽植了油松、杜松、垂柳、丁香、芍藥等具有觀賞性喬灌木，基本上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廣場(chǎng)的四季常青、三季有花和環(huán)境優(yōu)美的目標(biāo)。采取了集中連片的方式營(yíng)造沙柳沙障防風(fēng)固沙措施。樹木栽植后由施工單位撫育三年，三年后成活率達(dá)到要求后方可結(jié)算，并按照實(shí)際成活株數(shù)進(jìn)行結(jié)算，成活一株，結(jié)算一株，確保了樹木的栽 2) 防治 經(jīng)驗(yàn)類比 位于本西部的武家塔露天煤礦隸屬神東天隆集團(tuán)有限責(zé)任公司，該露天煤礦自 1994年生產(chǎn)建設(shè)以來(lái)，針對(duì)礦區(qū)風(fēng)大沙多，水土流失嚴(yán)重的問題，投入了大量的人力、物力 36 和財(cái)力，開展礦區(qū)以水土保持為主的綜合治理工作。 ④ 科學(xué)配置抗旱林分結(jié)構(gòu)，因地適樹、適草。 ② 發(fā)展基本農(nóng)田，提高基本農(nóng)田數(shù)量，減少農(nóng)耕地?cái)?shù)量，促進(jìn)林牧業(yè)的迅速發(fā)展。 生態(tài)恢復(fù)設(shè)計(jì)原則 （ 1） 生態(tài)效益優(yōu)先，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益綜合考慮 （ 2） 釆取工程復(fù)墾工藝和生物復(fù)墾工藝相結(jié)合 （ 3） 以生態(tài)學(xué)中的生態(tài)演替原理為指導(dǎo) （ 4） 保證 ―農(nóng)業(yè)用地總量動(dòng)態(tài)平衡 ‖，提高土地質(zhì)量。 生態(tài)現(xiàn)狀 礦區(qū)位于陜北黃土高原與毛烏素沙漠的接壤地帶，治理區(qū)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。 監(jiān)測(cè)方法 （ 1） 邊溝道行洪能力監(jiān)測(cè)：嚴(yán)格按照礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案設(shè)計(jì)要求 ， 采礦棄渣用于采空區(qū)充填，嚴(yán)禁隨意堆積于溝道內(nèi)，安排技術(shù) 人員實(shí)地監(jiān)督； （ 2） 生態(tài)恢復(fù)監(jiān)測(cè)：實(shí)地放線丈量生態(tài)恢復(fù)面積，每周監(jiān)測(cè)植被生長(zhǎng)發(fā)育情況，實(shí)地監(jiān)測(cè)覆土厚度等； （ 3） 非工作邊幫監(jiān)測(cè)：在邊角設(shè)置變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)； （ 4） 自燃火燒治理區(qū)監(jiān)測(cè)：在自燃火燒區(qū)黃土覆蓋層布設(shè)監(jiān)測(cè)管，監(jiān)測(cè)溫度變化情況。 b 深部位移監(jiān)測(cè) 為了掌握深部巖體的 變形動(dòng)態(tài)，建立地下巖體位移變形監(jiān)測(cè)孔。 采場(chǎng)內(nèi)平盤巖移監(jiān)測(cè)。采掘場(chǎng)排水設(shè)備 31 及管材見表 46。) 容 M(t/mJ) 粉砂巖 泥巖 細(xì)砂巖 中粒砂巖 粗砂巖 30 砂礫巖 35 黃土層 23 砂土層 13 煤 煤層底板巖石 25 防排水工程 治理坑內(nèi)臨時(shí)排水設(shè)施 （ 1） 地 下水控制方式 （ 2） 確定采場(chǎng)排水方式 （ 3） 采場(chǎng)排水工程布置 （ 4） 排水工程技術(shù)參數(shù)和設(shè)備材料選型 采掘場(chǎng)排水量計(jì)算見表 45。根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，挖方碎石土的自然休止角為 36176。且開挖區(qū)巖層水平，無(wú)不良軟弱面控制，穩(wěn)定性比較好，最終開挖邦坡選用 1:1 的綜合坡合坡比是安全的。巖體強(qiáng)度數(shù)據(jù)參考煤田勘探報(bào)告及我院的經(jīng)驗(yàn)，見表 54。復(fù)墾用土量 =地表面積 x 覆蓋厚度。 2) 用土量計(jì)算方法 ① 坑底用土（坑底覆蓋邊幫煤層露頭） 28 《煤田火災(zāi)滅火規(guī)范》規(guī)定，挖除火源后需要覆蓋 ? 厚的土層并壓實(shí)，考慮壓實(shí)、損失因素，覆蓋厚度定為 lm。 II 期工程在剝挖區(qū)境界內(nèi)總剝離量 萬(wàn) m3,其中松散層剝離量 萬(wàn) m3，巖石剝離量 萬(wàn) m3，剝挖總量包括火燒區(qū)和采空區(qū)內(nèi)的巖土剝挖，剝挖量與可回采殘煤量的比例為 20m3/t。 剝挖結(jié)束 后利用外部巖石排土場(chǎng)的排棄物將剝挖坑填平。 25 L4——計(jì)算卡車調(diào)頭回轉(zhuǎn)寬度；取 12m。 ② 號(hào)治理區(qū)外排土場(chǎng)設(shè)置在治理區(qū)東側(cè)百草壎溝道內(nèi)，初始剝離土存放表層在治理區(qū)南側(cè)的臨時(shí)堆土場(chǎng)，臨時(shí)排土場(chǎng)占地面積 萬(wàn) m2，外排土場(chǎng)占地面積 萬(wàn) m2。排土過程中要分層攤平壓實(shí)。 ② 臺(tái)階寬度：初始排土?xí)r，臺(tái)階寬度為 20m，隨著工作面的推進(jìn)，排棄物增加，臺(tái)階寬度也逐漸擴(kuò)大，投產(chǎn)時(shí)可達(dá)到 40m。 ③ 粘土集中堆放工藝：為將粘土層做為外排 土場(chǎng)的終場(chǎng)覆土之用，須先在遠(yuǎn)離采掘作業(yè)帶平坦處做集中堆放處理，待外排土場(chǎng)渣石和風(fēng)沙土填埋結(jié)束后，運(yùn)至外排土場(chǎng)平攤覆土。殘煤和高溫土巖必須灑水降溫后排棄，殘煤必須用黃土覆蓋，以防自燃。左右。煤臺(tái)階坡面角確定為 70176。 3) 最小工作平盤寬度 平盤寬度的選取主要考慮以下因素：采掘帶寬度，爆堆伸出寬度，運(yùn)輸通道寬度，運(yùn)輸通道離下一臺(tái)階坡頂線的安全距離等。上覆第四系松散層根據(jù)其厚 度劃分為若干個(gè)臺(tái)階。該期進(jìn)行外排 剝挖程序 1) 臺(tái)階劃分方式、標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階高度 大路峁煤礦 ① 號(hào)治理區(qū)賦存有 52煤，煤層平均厚度 ，煤層傾角一般 1176。由于該治理區(qū)面積較大，擬分作兩期進(jìn)行治理。 治理程序 1) 治理初始區(qū)段 根據(jù)大路峁煤礦采空火區(qū)治理區(qū)的具體條件，設(shè)計(jì)決定首先進(jìn)行剝挖區(qū)的治理施工。治理境界圈定的依據(jù)及原則為： (1) 陜西省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院提供的《陜西省陜北侏羅紀(jì)煤田廟哈孤礦區(qū)安山井田勘探報(bào)告》； (2) 依據(jù)地質(zhì)條件所確定的邊坡角； (3) 盡量回收資源，有利于后期煤炭資源的開采； (4) 參照露天開釆工藝的一般要求，對(duì)剝挖境界底部的幾何形狀作以適當(dāng)調(diào)整； (5) 沒有煤的區(qū)域不進(jìn)行剝挖。這樣才能徹底避免地表火 和殘留煤在地下自燃造成對(duì)環(huán)境的污染。即在火區(qū)范圍內(nèi)自上而下分臺(tái)階開挖露天剝離，挖除有自燃傾向的煤炭，后期 用黃土覆蓋煤層露頭。 方案二：露天剝挖治理方案 滅火區(qū)域內(nèi)煤層覆蓋層較薄，上覆松散層厚度約 10? 40m,基巖厚度約 5? 20m。 方案一：灌漿滅火治理方案 灌漿滅火法預(yù)防性灌漿是防止煤自燃發(fā)火的一項(xiàng)傳統(tǒng)的、也是最為有效、穩(wěn)定可靠的重要措施，在國(guó)內(nèi)煤礦中得到普遍應(yīng)用?！兜刭|(zhì)災(zāi)害防治條例》第五條規(guī)定： “ 因工程建設(shè)等人為活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的治理費(fèi)用，按照誰(shuí)引發(fā)、誰(shuí)治理的原則由責(zé)任單位承擔(dān) ” 。 總之， 對(duì)大路峁煤礦煤炭自燃火燒區(qū)，必須采取工程以及技術(shù)方面的措施，徹底消除發(fā)火隱患。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(wú)法阻止火區(qū)的繼續(xù)擴(kuò)大，存在著重大安全隱患。 （ 6） 消除大礦生產(chǎn)安全隱患 煤炭自燃隱患區(qū)和采空區(qū)的徹底治理，也有利于臨近礦井的安全生產(chǎn)，消除自燃、漏風(fēng)、積水、塌陷等安全隱患。 （ 3） 回收資源 小煤窯開釆受井工開采條件的限制，或由于安全及采煤方法的原因，采空區(qū)范圍內(nèi) 17 還有一部分煤炭資源有待于回收。兩治理區(qū)合計(jì)回收殘煤 萬(wàn) t。具體計(jì)算見表 31。煤層底板標(biāo)高為 +1130～ +1155m。 治理區(qū)殘煤 分布情況 1 號(hào)治理區(qū)內(nèi)煤層埋藏最深約 40m，最淺為 10m，平均 埋深 20m。 2 號(hào) 治理區(qū)范圍的北部有小煤窯 1 處，采空區(qū)面積為 9016m2。可 采 厚度為 ～ ，平均厚度 ， 煤層厚度變化不大，規(guī)律性明顯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不含夾矸，屬穩(wěn)定型、易自燃煤層。煤層底板標(biāo)高為 +1128～ +1150m。 RQD 平均值 89%，巖石質(zhì)量?jī)?yōu)，巖體較完整， 為 區(qū)內(nèi)穩(wěn)定性較好的巖組。 RQD 值平均為 %，巖石質(zhì)量中等，巖體質(zhì)量中等完整。 （ 6） 粉砂巖、泥巖及互層巖組 本巖組是煤系地層的主要巖組，與煤層開采有直接關(guān)系，由粉砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及薄煤層等 組成 ， 多出現(xiàn)于煤層頂?shù)装?。巖塊之間無(wú)粘結(jié)力，巖石質(zhì)量極劣，穩(wěn)定性很差，單塊巖體具有較好的力學(xué)強(qiáng)度，隨燒變程度的不同，巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)亦有所差異，據(jù)鄰區(qū)資料，巖石燒變后容重減少，比重增大 ， 孔隙率增加 ， 熔融巖的抗壓 、 抗剪強(qiáng)度增大 ， 燒變較嚴(yán)重的巖石抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度減小 。據(jù)有關(guān)資料，紅土滲透系數(shù)僅 10－ 3cm/s，孔隙率 %，隔水能力強(qiáng)。據(jù)區(qū)內(nèi)施工資料，塑限 %，液限 %，天然含水率 %， 液性指數(shù) ，為粉土或粉質(zhì)粘土。現(xiàn) 分述如下： 表 23 巖土體工程地質(zhì)分類表 工程地 質(zhì)分類 巖性及組合特征 空間分布 巖體結(jié)構(gòu) 土質(zhì)巖類 松散沙層組 分布于梁峁區(qū)和河谷階地區(qū)，風(fēng)積，沖積成因 散體結(jié)構(gòu) 土層組 廣布全區(qū)，包括黃土和紅土 燒變巖類 燒變巖組 侵蝕基準(zhǔn)面之上 5—2 煤層自燃形成的燒變巖 , 蜿蜒鋸齒狀分布于煤礦西部谷坡。當(dāng)煤層開采過程中，冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶與風(fēng)化裂隙潛水 溝 通時(shí)，使其成為直接（或間接）充水水源。據(jù)小窯調(diào)查，礦井涌水量隨季節(jié)有不同的變化，其一般滯后半天至一天時(shí)間，故大氣降水為礦井充水的間接水源。 同時(shí)， 主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地形有利于自然排水。 碎屑巖裂隙孔隙含水層，區(qū)內(nèi)溝谷基巖裸露面積較大，基巖風(fēng)化裂隙發(fā)育，局部地段覆蓋松散層厚度很薄，這種條件不僅為潛水的補(bǔ)給創(chuàng)造了良好的條件，也為大氣降水、地表水和潛水 順層補(bǔ)給承壓水創(chuàng)造了條件。與河流地表水存在互補(bǔ)關(guān)系，一般豐水期地表水補(bǔ)給地下水，枯水期地下水補(bǔ)給地表水。巖性主要為細(xì)、中、粗粒砂巖、泥巖及煤在梁峁區(qū)頂部風(fēng)化帶裂隙、孔隙發(fā)育，在豐水期只能起到暫時(shí)儲(chǔ)水作用，但因多在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，處于臨空狀態(tài)，又因延伸深度淺，連片性小，故地下水多被疏干或水量很小，屬水量貧乏區(qū)。 b． 第四系中上更新統(tǒng)黃土孔隙潛 水含水層 （ Q2）： 巖性為淺棕黃色砂質(zhì)粘土，夾鈣質(zhì)結(jié)核層，垂直節(jié)理發(fā)育，疏松，中密 ～ 稍密，具孔隙，受流水侵蝕切割構(gòu)成黃土區(qū)特 9 有的地貌，厚度 0～ 不等，一般梁 厚，溝谷薄且寬度較窄，厚度 約 36m。根據(jù)以往區(qū)域沉積環(huán)境的研究成果，結(jié)合本區(qū)鉆孔資料分析，延安 組第一段沉積時(shí)有淺湖存在，在填平淺湖之后，沼澤平原發(fā)育，形成 52號(hào)煤層聚積。 煤層 由于沖刷剝蝕等原因，該區(qū)僅保存部分延安組第一段，殘留厚度一般小于 40m，且厚度變化較大，其主要巖性為灰白色中細(xì)粒砂巖，灰色 泥質(zhì)粉砂巖、深灰色泥巖等。近百年來(lái)本區(qū)從未發(fā)生過大的地震，雖有幾次小的地震，但烈度僅在 度，屬無(wú)震區(qū)。 礦區(qū) 總體構(gòu)造 上 簡(jiǎn)單 ，同時(shí)， 治理區(qū) 也 沒有發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類型。 一般傾角 65～70176。 大路峁礦區(qū) 為向南傾斜的單斜構(gòu)造，局部發(fā)育寬緩的波狀起伏，傾向 SW， 傾角 1～3176。據(jù)區(qū)域資料，基底中主要存在吳堡靖邊 EW 向、保德吳旗 NE 向、榆林西神木西 NE 向構(gòu)造帶，對(duì)煤田的形成及分布具有一定的控制作用。巖性以灰黃色、棕黃色亞粘土、亞砂土為主，其中夾多層古土壤層，含分散狀鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑一般 3～ 5cm， 最大為 20cm，具垂直裂隙，古沖溝發(fā)育 ， 與下伏地層呈不整合接觸。 （ 5） 第四系（ Q) 中更新統(tǒng)離石組（ Q1)廣泛分布于區(qū)內(nèi)大部分坡面，巖性在坡面主要為風(fēng)成黃土。局部見砂巖漂石，厚一般在 1～， 最厚可達(dá) 。 （ 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。 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。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