浅谈榆神矿区采煤沉陷区的环境影响及防治措施

　　摘要：榆神矿区生态环境脆弱，煤层埋藏较浅，采煤容易形成沉陷区，诱发一系列环境地质问题，局部已造成一定的生态环境损害，通过分析采煤沉陷区对环境的破坏影响，提出适宜的防范治理措施，改善矿区的生态环境。

　　关键词：采煤沉陷区,环境影响,防范措施,综合治理

　　榆神矿区地处毛乌素沙漠与陕北黄土高原的交接地带，属典型的中温带大陆性干旱、半干旱季风气候，干旱少雨、春季多风、植被覆盖率低、生态环境脆弱。煤炭资源埋藏浅、顶板基岩薄、地表为厚风积沙或黄土覆盖层，随着煤炭资源大规模持续开采，在地表形成了大面积的采空沉陷区，诱发了一系列环境地质问题，主要表现在：破坏水资源、加剧水土流失和土地沙化;诱发地表沉陷、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。

　　1、矿区内采煤沉陷区的环境影响

　　1.1土地及植被破坏

　　随着矿区进一步的开采，因开采引起的地裂缝和地表沉陷使耕地、草地、林地的破坏面积持续扩大，使原本脆弱的生态环境更加恶化。此外，由于地裂缝和地表沉陷而形成的山体滑塌也会增加。如果沉陷面积较大，形成的山体滑塌可能改变整个山体地貌，因此矿区后续开采会使地貌景观破坏程度加剧。

　　1.2 水土流失

　　矿区内大部分矿井目前开采中采用建栏截坝堆矸、填埋等工程措施和种草植树，并提出保护水源区、水土保持等措施。一定程度上抑制了水土流失的增强。但一些小煤矿大都建于沟谷之中，没有水土保持措施，弃土石、弃煤矸石任意堆放于沟谷河道中，造成水土流失量增加。所以预测水土流失量有增加的趋势。由于水土流失量的增加，从而也导致矿区内土地荒漠化的增强。随着各个煤矿的继续开采，荒漠化的问题将会更加严重。

　　1.3 水资源均衡破坏与水环境污染

　　随着开采力度的加大，地下水位降低，导致土地旱化程度增加、地表径流减少和水库来水不足，会对周围的居民生活用水及农业生产用水产生较大的影响。此外，开采引起覆岩切落式裂缝沟通含水层与采空区，导致地下水向采空区渗透，垂直渗透速度加快，天然流场发生变化，泉域面积缩小，形成以矿井为中心水位降落漏斗。地下水位的下降，减少了地下潜流，也影响了地表河流的流量，导致矿区范围内泉水“短路”、泉井枯竭。

　　矿坑排水、煤矸石淋溶水是地表水的主要污染物，矿区内一些河流已受到较严重的污染。随着开采的继续，矿坑排水量和煤矸石会继续增加，其对地表水的影响范围也会扩大。矿区扩大开采的同时，矿区生活污水也会相应增加。此外，矿区的继续开采使煤矸石量也急剧增加，煤矸石堆得淋滤直接进入地下水含水层，会加剧对浅层地下水的污染，从而大致地下水逐渐失去利用价值。

　　1.4 环境地质问题

　　榆神矿区煤层开采引起的环境地质问题表现在：引起地面的沉陷变形，产生大量地裂缝;引发泥石流、滑坡、崩塌及边坡失稳等地质灾害。以采煤沉陷及地裂缝尤为严重。

　　2、采煤沉陷区防治措施

　　2.1开采前期的预防措施

　　矿区生态环境的保护与治理必须纳入法制化规范化轨道。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定和矿产资源开采的环境准入条件制定，还要提高矿业管理人员和采矿人员的生态环境意识，分清责任、依法管理，并认真落实严格执行。

　　2.2 开采过程中的防范措施

　　在矿山开采过程中可以采取井下特采和地面防护相结合方案[4]，来控制地表下沉速度和范围，减小采煤塌陷的损害。预防为主，防治结合。能超前预防、事前控制更好。可在采煤过程中利用各种监测手段获取资料，对塌陷活跃区实行全天候观测，及时发现异常，以便采取适当的措施降低开采对环境的影响。同时把这些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。

　　3、采煤沉陷区的综合治理

　　对塌陷区的治理应该是因地制宜，建立良好生态环境，使生态、经济和社会效益相协调统一。根据榆神矿区地质条件、环境地质问题的类型及特点，可采取生态工程复垦技术，即采取工程措施和生物措施相结合的方法，对煤层开采引起的地表沉陷、地裂缝、滑坡、崩塌等地质灾害及对植被、土地的破坏进行综合治理，使矿区受损的生态环境得以最大限度的治理和恢复。

　　采煤沉陷区的治理技术流程：工程复垦(充填、地表修整) 植被恢复 节水灌溉(保水剂、滴灌等)

　　3.1 工程复垦

　　利用开采产生的大量煤矸石作为充填材料[2]，即可使采煤破坏的土地得到恢复，又能减少煤矸石的占地，消除煤矸石山对环境的污染。如果煤矸石中含有有害元素，应在矸石和覆土间铺设一定厚度的(如0.4m)隔离层[3]，再在其上铺设足够厚度的覆土(一般0.5~0.8m)[3]，才可进行种植。在充填后，如地下水流流经下部矸石层时，可能使地下水受污染，此时需在矸石层与塌陷区地表间铺设隔水层。

　　利用电厂的废弃物--粉煤灰充填沉陷区复垦土地，即可以解决充填材料问题，又能解决对电厂废弃物的处理。

　　根据沉陷区周围地形，将沉陷区整理成平地。为了有效控制水土流失，对矿区内耕地沉陷程度较轻的(沉陷后地形坡度≤7°)[3]耕地仅进行地表平整，对矿区内耕地沉陷程度较严重的(沉陷后地形坡度>7°)耕地应沿等高线修筑梯田。

　　3.2、植被恢复

　　植被恢复是矿区生态环境与重建的基础和主体。恢复要因地制宜，乔灌草合理配置，坚持以人为本，生态优先，造林绿化，改善生态环境，适当发展经济林，兼顾经济效益。使治理区林草植被得到全面恢复，最大程度改观矿区生态环境。植被种植后，要做好管护和抚育工作，精细管理，以保证栽种成活率。

　　3.3、节水灌溉技术

　　矿区生态环境脆弱，水资源稀缺，为了使植被的恢复达到预想目的，可采用节水灌溉，选择膜下滴灌方式进行灌溉。也可在栽种过程中添加保水剂[3]，保水剂具有吸水性强、保水力大、有效期长的特点。保水剂能在很短时间里吸收超过自身重量几百倍的水分，成凝胶状态把水贮存起来，在植物根部长期保持恒湿，待干旱无雨时缓慢释放，供植物吸收利用，被称为植物根部的“微型水库”。

　　3.4、土壤改良技术

　　矿区地处沙漠、半沙漠地带，表层土壤覆盖本身就比较差，灌溉系统也比较脆弱，生态恢复相对难度较大。需采用土壤改良技术。

　　3.4.1绿肥法：在区内种植多年生或一年生豆科草本植物，这些植物绿色部分经复田后，在土壤微生物作用下，除释放大量养分外，还可转化成腐殖质，其根系腐烂后也有胶结和团聚作用，能改善土壤理化性状。

　　3.4.2施肥法：以施用大量有机肥料来提高土壤中的有机物含量，改良土壤结构，消除过粘、过沙土壤的不良理化特性。

　　3.4.3客土法[3]：对过砂、过粘土壤，采用“泥入沙、砂掺沙”的方法，调整耕作层的泥沙比例，达到改良质量，改善耕性，提高肥力的目的。

　　3.4.4化学法：主要用于酸碱性土壤改良，中和酸性土层一般用石灰作掺合剂;变碱性为中性常用石膏、氯化钙、硫酸等调节剂。

　　3.4.5微生物改良：微生物改良技术是利用菌肥或微生物活化剂改善土壤和作物生长的营养条件,并能迅速熟化土壤、固定空气中的氮素、参与养分的转化、促进作物对养分的吸收、抑制有害微生物的活动等。研究表明,使用菌肥能够明显提高土壤微生物酶活性和改善土壤质量[1]。

　　利用煤矸石添加适量微生物活化剂[2]充填沉陷区，经过一个植物生长期(约6个月)就可建立起稳固的植物生长层，形成熟化的土壤。种植植物，提高植被覆盖率，降低土地沙漠化，防止水土流失等。

　　比如在大柳塔煤矿的沉陷治理区[5]，就利用微生物复垦技术有效改良了土壤环境，经过接种处理栽种了一批植物，提高了栽种植物的存活率。改善了煤矿生态环境平衡，给荒漠披上绿装，推进了“绿色矿山”的建设。

　　4、结束语

　　开采沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接原因，有效控制和减轻地面沉陷程度是避免开采沉陷环境灾害的基本途径。开采沉陷对土地资源的影响和破坏是难以避免的，所以各个煤矿应该应用根据自己的实际情况和条件合理应用防止和控制开采沉陷技术和综合治理技术，对地表塌陷进行综合治理和开发利用，才能更好地保护矿区的生态环境、居民的利益。

　　参考文献：

　　[1]李金岚，王红芬，洪坚平. 生物菌肥对采煤沉陷区复垦土壤酶活性的影响. 山西农业科学. 2010年第02期

　　[2]司秋亮，王恩德，乔河，温守钦. 浅谈开采沉陷区土地的治理. 中国科技论文在线

　　[3]陕西省地矿局九O八水文地质工程地质大队，榆神矿区采煤沉陷区综合治理试点示范方案，2008年12月

　　[4]孔改红，李富平. 采煤沉陷区环境保护与治理研究. 河北煤炭. 2006年第一期

　　[5]杨文祥，钱金库等. 神东公司：治理采煤沉陷区 给荒漠披上绿装. 西部网讯

《浅谈榆神矿区采煤沉陷区的环境影响及防治措施》

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