張 婧,陳南祥,張福然

(1.河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院,河南鄭州450016;2.華北水利水電學(xué)院研究生處,河南鄭州450011)

1 礦山基本情況

1.1 礦山概況

紅旗三礦位于鞏義市大峪溝鎮(zhèn)玉皇廟村與竹林鎮(zhèn)張溝村交界處,距離鞏義市東15 km,310國(guó)道北3 km,本區(qū)交通以公路為主,有簡(jiǎn)易硬化公路與310國(guó)道相連,總體交通方便。礦區(qū)范圍由6個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定,面積約1.1803 km2。

礦區(qū)范圍內(nèi)共有村民930人。其中距礦井口東南550 m的桃源村(共80人)位于11110工作面上,已于2010年由紅旗公司自行組織搬遷。距礦井口西400m的原大峪溝礦務(wù)局水泥廠已更名為鄭州鵬泰高新建材制品有限公司。紅旗三礦礦區(qū)范圍外環(huán)境敏感點(diǎn)分布情況為(距離均以主井基準(zhǔn)):北面約300 m處為玉皇廟村,南面約2 km處為張溝村,東面約650 m處為劉溝村,西面約670 m處為站大路,西面約500 m處為玉皇廟村。根據(jù)對(duì)該區(qū)域調(diào)查,本次評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)尚無發(fā)現(xiàn)文物古跡。

礦區(qū)劃分為2個(gè)采區(qū)。即11雙翼采區(qū)和21雙翼采區(qū)。其開采順序先采11采區(qū),后采21采區(qū)。11采區(qū)布置10個(gè)工作面,其中東翼6個(gè),西翼4個(gè)。采區(qū)工作面開采順序?yàn)橄葨|翼后西翼,自上而下開采。

1.2 礦山地質(zhì)環(huán)境背景

本區(qū)地形起伏較大,屬丘陵地形,海拔標(biāo)高+250 m～+320 m,相對(duì)高差70 m,地勢(shì)總體南北高中間低。地貌單元屬侵蝕型丘陵地貌,區(qū)內(nèi)溝谷縱橫,谷嶺相間,季節(jié)性河流從礦區(qū)內(nèi)經(jīng)過。礦區(qū)內(nèi)地層由老至新依次為奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、新近系和第四系。

紅旗三礦位于嵩山大背斜北翼,滎鞏煤田西端。其基本構(gòu)造形態(tài)為一走向大致北70°～80°西,傾向北北東,傾角平緩(7°～14°)的單斜構(gòu)造。主要構(gòu)造形式以斷裂為主,局部發(fā)育起伏不大的小型寬緩褶皺。據(jù)補(bǔ)勘報(bào)告資料,礦區(qū)內(nèi)落差大于30 m者只有F3、F9兩條,且位于礦區(qū)邊界,落差分別為 70 m和150 m。礦區(qū)內(nèi)影響到可采煤層的3條斷層F102、F104、F127,落差均 較小,分別 為 15 m 、18 m 和10 m。故本礦區(qū)應(yīng)屬于簡(jiǎn)單構(gòu)造類型[1]。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估

2.1 評(píng)估級(jí)別

礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估級(jí)別確定由評(píng)估區(qū)重要程度、礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模和地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度決定。評(píng)估區(qū)重要程度的確定因素及指標(biāo)以《規(guī)范》[2]附錄B表B.1評(píng)估區(qū)重要程度分級(jí)表為標(biāo)準(zhǔn)。

紅旗三礦礦區(qū)范圍內(nèi)有張溝村部分村民居住;礦區(qū)東北部有一鎮(zhèn)辦企業(yè),南部有張溝學(xué)校;礦區(qū)內(nèi)有張溝村級(jí)公路一條;礦區(qū)范圍內(nèi)耕地面積約66.01 hm2。按就上的原則,評(píng)估區(qū)屬于“重要區(qū)”。

紅旗三礦技術(shù)改造后生產(chǎn)能力達(dá)到0.15 Mt/a。根據(jù)《規(guī)范》[2]對(duì)礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模之分類標(biāo)準(zhǔn),地下開采的原煤年生產(chǎn)量＜0.45 Mt時(shí),其礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模為小型。

紅旗三礦礦區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育,礦坑進(jìn)水邊界條件簡(jiǎn)單,充水含水層主要為太原群上段灰?guī)r含水層,現(xiàn)狀條件下正常涌水量18.17 m3/h,按《規(guī)范》[2]界定標(biāo)準(zhǔn),屬簡(jiǎn)單類型。對(duì)照《規(guī)范》[2]附錄E表E.1所述條件分析,礦區(qū)范圍內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

綜合上述條件,評(píng)估區(qū)為重要區(qū)、紅旗三礦為小型煤礦、評(píng)估區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜,根據(jù)《規(guī)范》[2]附錄A表A.1礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估分級(jí)表,確定紅旗三礦礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估級(jí)別為一級(jí)。見表1。

2.2 現(xiàn)狀評(píng)估

現(xiàn)狀條件下,評(píng)估區(qū)范圍內(nèi)僅11采區(qū)工作面開采,對(duì)河流水面影響嚴(yán)重,對(duì)村莊建設(shè)用地影響較嚴(yán)重,地表變形明顯,礦山開采未造成水土流失,對(duì)基本農(nóng)田、耕地、其它土地或地表植被產(chǎn)生較強(qiáng)破壞。因此現(xiàn)狀條件下,地下開采對(duì)礦區(qū)土地破壞程度為嚴(yán)重。

根據(jù)上述礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀分析結(jié)果,對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估分區(qū),綜合確定將評(píng)估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀條件下礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度劃分為嚴(yán)重區(qū)1處、較嚴(yán)重區(qū)1處和一般區(qū)1處。見表2。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)估分級(jí)

(1)礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)

位于礦區(qū)東北部的11采區(qū)東翼,包括三個(gè)采空區(qū),兩個(gè)工作面,總計(jì)面積24.02 hm2。存在的地質(zhì)環(huán)境問題主要采煤有引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、含水層破壞、對(duì)原生地形地貌的破壞、對(duì)土地資源的破壞。

(2)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)

位于礦區(qū)北部,包括現(xiàn)階段紅旗三礦工業(yè)廣場(chǎng)及其它場(chǎng)地(辦公區(qū)、主副井、東風(fēng)井、矸石堆放場(chǎng))。面積3.72 hm2,該區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要有引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、對(duì)原生地形地貌的破壞、占?jí)和恋刭Y源。

(3)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響較輕區(qū)

位于紅旗三礦西部、南部,11采區(qū)已開拓巷道以南,計(jì)劃開拓巷道以西,面積101.95 hm2?，F(xiàn)狀條件下,紅旗三礦在該區(qū)無礦山開采活動(dòng),地表無變形,礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小,礦業(yè)開采對(duì)含水層、地形地貌景觀影響較輕。

2.3 預(yù)測(cè)評(píng)估

生產(chǎn)期內(nèi),紅旗三礦將出現(xiàn)地面塌陷,并伴生地裂縫災(zāi)害,且隨著采空區(qū)的不斷加大,地面塌陷與地裂縫范圍也將逐步擴(kuò)大。預(yù)測(cè)礦山開采引發(fā)地面塌陷和地裂縫危險(xiǎn)性為嚴(yán)重;根據(jù)礦區(qū)內(nèi)地層與構(gòu)造特征,寒武系含水層與淺層地下水水力聯(lián)系較小,但地面產(chǎn)生裂縫溝通了淺層水與地面河流及第四系以下的含水層,對(duì)淺層含水層水位影響大;礦山開采將對(duì)礦區(qū)部分區(qū)域原生地形地貌產(chǎn)生影響和破壞,預(yù)測(cè)影響程度為嚴(yán)重;對(duì)礦區(qū)土地資源影響嚴(yán)重。

根據(jù)上述礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測(cè)分析結(jié)果,得出各單元的礦山地質(zhì)環(huán)境影響級(jí)別,通過對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)估圖上進(jìn)行分區(qū),將評(píng)估區(qū)劃分為礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)1處、較嚴(yán)重區(qū)1處和較輕區(qū)1處。見表3。

表2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度現(xiàn)狀評(píng)估分區(qū)說明

表3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度預(yù)測(cè)評(píng)估分區(qū)說明

(1)礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)

該區(qū)分布于評(píng)估區(qū)東北部、西部及南部,包括11、21兩個(gè)采區(qū),面積118.58 hm2。主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題有地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害,含水層破壞,原生地貌景觀發(fā)生改變,破壞土地資源等。

(2)礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)

該區(qū)分布于評(píng)估區(qū)的北部,包括工業(yè)廣場(chǎng)和生活區(qū)。工業(yè)廣場(chǎng)和生活區(qū)將持續(xù)整個(gè)生產(chǎn)期直至礦山閉坑,面積3.72 hm2。該區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要為占?jí)和恋?、原生地形地貌景觀改變破壞。

(3)礦山地質(zhì)環(huán)境影響較輕區(qū)

該區(qū)分布于評(píng)估區(qū)西部、中部的保護(hù)煤柱、未規(guī)劃開采地段,面積7.39 hm2。該區(qū)不開采,因此預(yù)測(cè)該區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小,礦業(yè)開采對(duì)含水層、地形地貌景觀、土地資源的影響程度較輕。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理分區(qū)

在對(duì)地質(zhì)災(zāi)害、含水層、土地資源、地形地貌景觀的影響和破壞進(jìn)行現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)評(píng)估的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)評(píng)估分區(qū)結(jié)果,以《規(guī)范》附錄F表F.1(表4)為標(biāo)準(zhǔn),利用疊加法進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理分區(qū)。

表4 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理分區(qū)

根據(jù)上述原則和方法,評(píng)估區(qū)劃分為重點(diǎn)防治區(qū)1處、次重點(diǎn)防治區(qū)1處和一般防治區(qū)1處。

(1)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理重點(diǎn)防治區(qū)

該區(qū)分布于評(píng)估區(qū)東北部、西部及南部,包括11、21兩個(gè)采區(qū),面積118.58 hm2。其主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題是煤礦開采形成大面積采空區(qū)域,地面塌陷規(guī)模大;采礦活動(dòng)對(duì)對(duì)山西組砂巖含水層影響嚴(yán)重,對(duì)太原群上段灰?guī)r含水層影響較嚴(yán)重;地面沉陷及地裂縫破壞的土地類型為耕地、林地及住宅用地,對(duì)土地資源的影響程度嚴(yán)重。

該區(qū)防治措施分3類:①預(yù)防措施:采用充填法開采,及時(shí)回填采空區(qū),避免或減少采空塌陷和地裂縫的發(fā)生;在滑坡、崩塌隱患的區(qū)域采礦,要消除隱患或采區(qū)避讓措施;修筑河道、排水溝、引流渠、防滲漏處理等措施,防止有毒有害廢水、固廢淋濾液污染地下水;揭穿含水層的井巷工程,應(yīng)采取止水措施,防止地下水串層污染。②恢復(fù)治理措施:對(duì)發(fā)生的地面塌陷地裂縫,未達(dá)到穩(wěn)定的,采取監(jiān)測(cè)、示警及臨時(shí)工程措施;對(duì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的,采取防滲措施、削高填低、回填整平、挖溝排水、植被重建等綜合治理措施;采用清理廢土石以恢復(fù)場(chǎng)地;生物綠化工程。③礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè):地面塌陷和地裂縫的監(jiān)測(cè)可采用遙感、GPS、全站儀、鉆孔深部應(yīng)變儀、人工觀測(cè)等方法監(jiān)測(cè)[3];含水層破壞的監(jiān)測(cè)主要是定期測(cè)量井孔地下水位高程、埋深,礦坑排水量,泉水溢出量,地下水水質(zhì),地下水降落漏斗及疏干范圍,可采用人工測(cè)量和自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀測(cè)量等方法;地形地貌景觀破壞的監(jiān)測(cè)可采用人工現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)、遙感解譯等方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(2)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理次重點(diǎn)防治區(qū)

該區(qū)位于評(píng)估區(qū)北部,包括工業(yè)廣場(chǎng)和生活區(qū),占用土地面積3.72 hm2。其主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題是工業(yè)廣場(chǎng)和生活區(qū)占?jí)和恋孛娣e達(dá)3.72 hm2,其中占用耕地1.85 hm2,對(duì)土地資源的影響程度較嚴(yán)重。對(duì)于該區(qū)的治理措施主要為待煤礦閉坑后,對(duì)工業(yè)廣場(chǎng)上的建(構(gòu))筑物進(jìn)行拆除,對(duì)主副井回填,然后進(jìn)行土地平整,達(dá)到耕種條件,同時(shí)進(jìn)行綠化。

(3)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理一般防治區(qū)

該區(qū)位于評(píng)估區(qū)西部、中部的保護(hù)煤柱、未規(guī)劃開采地段,面積為7.39 hm2。該區(qū)不開采,因此預(yù)測(cè)該區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小,對(duì)含水層、地形地貌景觀、土地資源的影響程度較輕。

4 結(jié) 論

(1)紅旗三礦礦區(qū)范圍內(nèi)有較多敏感點(diǎn),按《規(guī)范》和技術(shù)要求分析,確定其礦山地質(zhì)環(huán)境條件為復(fù)雜程度,地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估級(jí)別為一級(jí)。

(2)在現(xiàn)狀評(píng)估的基礎(chǔ)上,預(yù)測(cè)礦山開采引發(fā)地面塌陷和地裂縫危險(xiǎn)性為嚴(yán)重,對(duì)礦區(qū)內(nèi)淺層含水層水位、原生地形地貌、土地資源影響嚴(yán)重,并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果劃定礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)估區(qū)。

(3)在現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估基礎(chǔ)上,利用疊加法對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境治理進(jìn)行了防治分區(qū),針對(duì)不同分區(qū)結(jié)果,采取預(yù)防、恢復(fù)治理、監(jiān)測(cè)等防治措施。

[1]肖長(zhǎng)來,梁秀娟,王 彪.水文地質(zhì)學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010:35-44.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.DZ/T 0223-2011.礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011:8-16.

[3]李志宏.縣域礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及防治對(duì)策探討[J].國(guó)土資源導(dǎo)刊,2007,4(6):62-64.