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0引言
近十幾年來,隨著國民經濟的發展,一大批高速公路、高速鐵路及縣鄉公路陸續開工建設,新農村建設、城市建設飛速發展,露天開采建筑用石料等砂石資源發揮了重要作用。然而,中國礦山地質環境保護工作起步較晚,在采礦-閉坑的總體規劃和設計理念上落后于發達國家,許多已廢棄關閉的礦山未實施地質環境治理和土地恢復工程,裸露的基巖坡面和采礦廢棄物隨意堆砌形成的高陡邊坡容易誘發崩塌、滑坡等次生地質災害,造成礦區內的生態環境惡劣,嚴重影響著礦業經濟的可持續發展[1]。
1礦山地質環境現狀
1.1礦山資源現狀為了有效地利用資源、保護資源、開發資源,宿州市近年來陸續關停了多座小型砂石類露天企業,整合資源,整體規劃,整體開發。通過1∶5萬礦山地質環境調查和遙感解譯手段,對宿州市礦山進行了全面的調查,截至2022年4月,宿州市共有各類礦山659個,其中政策關閉、閉坑礦山488家、廢棄礦山143家、籌建礦山9家、生產礦山19家;按礦種分類統計,建材及其它非金屬礦產632家,能源礦產22家,冶金輔助原料非金屬礦產2家,黑色金屬礦產1家;按開采方式分類統計,露天開采633家,井下開采26家[2]。
1.2礦山地質環境問題(1)地形地貌景觀的破壞。露天開采礦山需剝離表面覆蓋層、風化層、夾層、圍巖及破碎且沒有開采價值的部分礦石,開采方式采用階梯式露天開采,沿礦體自上而下逐層開采,造成大面積的破損山體及露天采坑,對原有地貌景觀造成無法恢復的破壞,處于“三線三邊”可視范圍內露采礦山,造成嚴重視覺污染;部分地區凹陷式開采形成坑坑洼洼的宕底,形成季節性集水坑,造成地表植被破壞,進而造成生態植被系統的退化和生物多樣性的喪失,生態環境負面影響日漸嚴重。(2)土地和植被資源的破壞。露天開采礦山采用直接開挖的方式,不僅對地表環境破壞、影響大,使原有土地類型遭到嚴重破壞,而且礦山生產活動產生的固體廢棄物及工業廣場等長期占用大面積土地。據調查,全市礦山破壞土地資源和地形地貌面積約4884.3hm2,主要包含壓占破壞、挖損破壞2類。其中,全市礦山壓占破壞土地面積約1105.8hm2,多由礦山工業廣場以及廢棄渣土所致,主要集中在埇橋區,占土地資源類型主要有耕地、裸地、工礦用地等。全市礦山挖損破壞土地面積約3778.5hm2,多由露天開采礦山及磚瓦粘土礦導致,主要集中于埇橋區、靈璧縣和蕭縣等3個縣區。破壞土地資源類型主要有林地、坑塘水面、裸地、工礦用地等。(3)地質災害安全隱患。露天開采所形成的高陡邊坡易形成不穩定邊坡,尤其是逆向坡會造成地質災害安全隱患。據調查,全市共發現不穩定邊坡229處,所形成開采宕口面積880~4250000m2不等,相對高差2~100m不等;坡體巖性以寒武系、奧陶系、震旦系為主。對礦山地質環境及土地資源破壞程度嚴重,且露采所形成的高陡邊坡易于形成崩塌地質災害,還將造成設備損毀、停產及采場報廢等災難性后果。礦區開采宕口均為人為因素形成的,歷史資料記載雖未造成人員傷亡,但在后期仍存在崩塌的隱患,將威脅到路過行人的生命安全。
2礦山地質環境治理現狀
“十三五”以來,宿州市政府牢固樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”理念,將生態文明建設和生態環境保護工作納入重要議事日程,以扎實推進生態環境保護“十三五”規劃落實為總抓手,堅決扛起生態文明建設的政治責任,創新治理思路,提高治理標準,著力打造“綠色宿州”礦山生態環境。截至2022年4月,全市已完成非煤礦山治理407個,總投資約7.76億元,種植樹木90萬余株(其中各類經濟果木30萬株),累計治理面積約2506.7hm2(其中經濟林面積約166.7hm2),復墾農用地約1333.3hm2,逐步形成了自然山體環境修復和土地資源高效利用相結合的廢棄礦山環境治理模式,增加了可耕種面積,讓廢棄礦山變“青山”、變“寶地”,走出廢棄礦山生態環境治理新路子。
3露天礦山治理模式
宿州市露天礦山開采方式分為露天山坡臺階式開采和凹陷式開采2種。其中露天山坡臺階式開采主要分布在埇橋區、蕭縣、靈璧等地,凹陷式開采主要分布在泗縣。本文根據露天礦山開采方式、礦山地質環境問題類型和分布特征及其危害性,綜合礦山地質環境影響現狀,將宿州市廢棄礦山地質環境恢復治理模式分為以下2種情況[3]。
3.1露天采場積水塘治理模式由于難以滿足凹陷區回填所需的大量土石方,且露采場地質環境治理需要水源,所以因地制宜地利用露采礦山凹陷常年積水區域建設濕地,是一種在露采礦山凹陷開采區礦山地質環境的常用模式。對于露采礦山開采形成的凹陷開采底盤被修復為坑塘時,應對坑塘水進行取樣測試,對補給量(降雨量、地表匯水)與蒸發量和滲漏量進行盈虧分析,論證其可行性。要對凹陷區在積水條件下周邊山體(邊坡)進行穩定性分析,論證其工程地質條件,必要時可采取邊坡加固和防護措施,如修建防護圍欄、邊坡錨固等。積水塘周邊坡度較緩的裸地,以“土地資源再利用”為核心,根據周邊居民生活需求,進行景觀園林綠化設計。主要治理措施是場地平整、道路及排水系統修建、回填土層、植物種植。其中植物“喬、灌、草”配置以喬木為主、灌木為輔,錯落有致,以增加美觀效果。對于露天采場積水塘治理,以泗縣茶山建筑石料用灰巖礦廢棄礦山地質環境治理工程為例進行分析。泗縣茶山廢棄礦山為前期凹陷開采形成,采場底盤形成了一個較大的積水坑塘,積水面積為88995.0m2,水深5~30m;坑塘周邊為廢棄工業廣場,生態環境遭到嚴重破壞,東側緊鄰村村通道路,距離老山村僅400m。針對這種情況,主要采用地質環境治理和園林景觀綠化相結合的方式,對治理區進行危巖清理、沿積水塘周邊設置防護圍欄1180m,以防人員落水;結合周邊地形地貌進行場地整平,在采坑周邊形成臺地和坡地,覆土80cm,實施園林景觀綠化工程。共計種植高桿女貞547株、銀杏123株、欒樹8株、國槐30株、紅葉李38株、櫻花76株、木槿50株、紫荊46株、石榴23株、衛矛459株、連翹596株、云南黃馨175株、薔薇11989株、法國冬青3455株、冬桃3400株;對坑塘水進行取樣測試,測試結果顯示該水質達到Ⅰ類水質標準,可用于植被養護。該工程歷時6個月,合計投資500萬元,資金來源為政府專項資金。曾經千瘡百孔的礦區如今已變成綠水青山,成為附近村民休閑活動場所,與周邊美麗的村莊遙相呼應[4]。
3.2高陡邊坡治理模式
3.2.1穩定邊坡對于高度大于20m、坡度大于60°的巖質穩定邊坡陡壁,受施工機械能力和安全技術要求的限制,削坡難度較大。因此,對無任何基質、自然條件惡劣、植被重建極其困難的,可采用植生槽垂直綠化。清除危巖后,在石壁上垂直間隔2~5m開槽或人工澆筑鋼筋混凝土板,形成規則連續的植生槽(飄臺);對于深層不穩定邊坡,采用錨索框架梁加固的同時,將植生槽與框架橫梁一起澆筑以形成穩定的結構,再在槽內填土,沿水平方向間隔1~2m碼放植生袋,土中栽植灌草苗,藤本為主、灌木為輔;當坡度在50°~60°時,在框格內回填植生袋,在植生袋外加設錨桿、鍍鋅鋼絲網片固定,每壘砌4m2植生袋墻體中有一袋填充中粗砂,以利排水。通過噴灌養護,能夠逐步構建滿足灌木、藤本及草本植物生長地境和立地成活條件,建立起適合巖壁特征的植物生態系統,使植被具有自組織能力,進入自然繁衍。
3.2.2不穩定邊坡對于不穩定邊坡采用分臺階削坡、卸載的方法174消除安全隱患。臺階高度在原礦山開采遺留的臺階基礎上進行設計,一般在6~8m,臺階寬度4~6m、坡度40°~60°。在坡面上構筑穩定結構層后(如鋼絲網、筋帶等),采用植生基材、高次團粒等客土噴播進行生態修復。巖面光滑時,沿剖面方向間隔幾米鑿毛巖面,以增加客土摩擦力;有效噴播厚度隨坡度增大逐漸增厚,一般以12~15cm厚(含種子層)植物“灌、小喬、草、花”配置;以草本為主、灌木為輔,草灌結合,為后期灌木、小喬木生長創造條件[5]。高陡邊坡治理以蕭縣白土鎮牛頭山水泥灰巖礦礦山地質環境治理工程為例進行分析。由于長期的開采活動,安徽省蕭縣白土鎮牛頭山水泥灰巖礦山體挖損嚴重,已經累計挖損、破壞及壓占土地面積約19.3033hm2,邊坡最高達65m,坡度40°~70°,造成連霍高速、合徐高速、S301省道的視覺污染。針對這種情況,主要采取危巖清理+削坡放階+植被綠化的方式進行治理。首先對邊坡危巖體、浮石進行清理清除,根據施工條件選擇機械鑿巖、翻運、修坡相結合的施工工藝,參照《工程地質手冊》(第4版)提供的巖質邊坡坡率允許值按照(1∶1)~(1∶2)對邊坡進行削坡、放坡,形成臺階高度8~10m、坡度40°~60°、平臺寬度6m的臺階式穩定邊坡。然后對平臺開挖深0.8m、寬3m的種植槽,回填種植土,撒播草籽,種植喬木和灌木;對坡面采用客土噴播,將鐵絲網掛入坡頂錨桿后順沿坡面從上到下進行鋪設,拉緊至坡底后施打錨桿固定。為了達到更好的噴播效果,邊坡在噴播前,扎直徑20cm的草捆、竹、木桿等固定在網下,以起到對噴播體擋土抗滑作用。先噴射不含種子的2~3cm厚的營養基材,再噴3~4cm厚的中層基盤,后噴含種子的培養基,含種子層厚度為1cm,每平方米播種量為20~41g;采場底盤平面綠化,以種植喬木為主,撒播草種,采用自動噴灌系統和人工拉皮管相結合的方式澆灌養護,綠化效果好、恢復快。共計種植刺柏8916株、紅葉石楠等景觀樹2155株、灌木200株,撒播草籽面積13.06hm2。該工程歷時11個月,合計投資4000萬元,資金來源為企業自籌。治理完成后,該礦區生態環境得到極大改善。
4結論
露天礦山地質環境治理不僅要消除地質災害,同時要恢復治理區的可利用土地資源,使得治理區與周邊地形地貌景觀相協調,使社會效益、環境效益得到明顯體現。本文分析了宿州市露天開采礦山地質環境現狀、礦山地質環境治理現狀及存在的問題,根據露天礦山現狀、開采方式不同,提出相應的礦山地質環境治理模式,對于宿州市露天開采礦山地質環境治理有一定的借鑒意義。露天礦山地質環境治理工作需要大量的資金,并不是一朝一夕可解決的。要多措并舉,采用多種模式,積極吸收社會資本參與治理工程,實行誰治理、誰受益;繼續推進露天礦山的地質環境治理工作,改善礦區生態環境,重現綠水青山。
作者:韓坤帥 單位:安徽省煤田地質局第三勘探隊
地質環境研究2
1石油常見的地質類型
1.1生油層生油層具有較高的商業價值,在該層進行石油開采時經常能夠開采出石油和天然氣,所以還可以稱之為油氣巖層。烴源巖通常分為兩類:泥質巖和碳酸鹽巖。常見的泥質巖石為暗色泥巖和頁巖,含有大量有機質。常見的碳酸鹽巖包括深灰色生物灰巖和隱晶質灰巖等。對石油沉積環境的分析表明,大量生物繁殖和生長的地方常集中著大量的石油,因此在生油層進行石油勘探時,需要對其巖性進行準確分析,然后采用科學的開采技術進行石油的高效開采[1]。
1.2儲集層儲集層雖然是巖石的一種,但是必須經過一段時間的沉積后才能形成真正的巖石,而此類巖石只有符合以下三個條件后才能形成儲集層。①巖石必須具有滲透性,只有當巖石具有一定的滲透性和容限時才能逐漸形成儲層?;鹕綆r和變質巖是儲集層中的主要內容,因不同的巖石具有各自的分布特點,所以勘探人員可以以此快速找到每一類巖石。②巖石需具備一定的孔隙,便于實現流體的容納。③儲集層在具體應用中可以實現巖石層的再分,將其分為碎屑巖儲集層和碳酸鹽儲集層,不同類型的儲集層具有不同的特點,因此在對其進行勘探時需要提前了解儲集層的內部結構,進行合理開采。
1.3蓋層蓋層從整體來講屬于封閉的層,其作用是防止石油資源和天然氣資源泄漏,實現這兩種資源的安全儲存。蓋層與擋水層的作用存在一定的差異,蓋層可以有效擋住石油資源和天然氣資源的流失,常見的勘探方式有鹽巖、頁巖和石灰巖。
2不同石油地質類型對石油勘探技術的影響
2.1生油層對石油勘探技術的影響烴源巖有泥質巖和碳酸鹽巖兩種類型,因此在勘探烴源巖之前,要先判斷勘探區域的類型,然后根據不同的區域類型選擇不同的勘探技術進行石油開采,避免因勘探技術選擇不當而造成生油層遺漏的現象,進而降低石油開采的綜合效益。
2.2儲集層對石油勘探技術的影響對儲集層進行石油勘探之前,需要對儲藏巖的基本構成和面積等基本特點進行全面調查,并對調查數據進行整理分析,以調查數據為基礎制定有效的石油勘探規劃,同時選擇安全且可靠的勘探技術。儲集層對石油勘探技術帶來的主要影響在于儲集層的面積及大小,另外,該類型地質的結構和環境情況也會影響石油的勘探及開采,因此在選擇勘探技術時需深入分析儲集層的相關數據信息,制定全面且具有可行性的石油開采技術,在保障石油開采質量的同時實現成本的節約[2]。
2.3蓋層對石油勘探技術的影響因蓋層本身的特殊性,在對其進行勘探時需要始終保持認真負責的態度,并且保證蓋層的強度在具體應用中能夠將密封油層的作用發揮到極致,同時關注勘探人員在整個勘探過程中的安全和工作效率。因蓋層自身密度較高,所以在對蓋層進行勘探時需確保其密封生油層,避免油氣資源的泄漏。而蓋層對石油勘探技術的主要影響是不能重視石油勘探而忽略蓋層對生油層的穩定作用。隨著我國科學技術的不斷進步,在進行石油勘探時需要結合不同地質情況制定并選擇切合實際的勘探技術,充分發揮勘探技術的優勢,實現石油資源的高效開采。
3不同石油地質類型對石油勘探的作用
3.1生油層對石油勘探的作用生油層容易被開采出石油資源和天然氣資源,所以生油層具有較大的實用價值和商業價值。為了進一步探討生油層的地質特征,石油勘探人員對其進行了大量且全面的調查研究,根據調查數據判斷該地質類型是否與原巖有一定的關聯,在對地質條件的調查中發現,該地質類型的地質條件與原巖地質條件的部分特征有一定的相似之處。為了確保調查結果的準確性,在對生油層進行地質調查時,結合了有效的石油勘探技術,通過勘探技術的優勢進一步了解生油層對石油勘探的促進作用。
3.2儲集層對石油勘探的作用通過多次對儲集層進行勘探后發現,此類型的地質中擁有十分豐富的石油儲量,能夠被開采出大量的石油資源,從而滿足我國對石油資源的總量需求,因此,儲集層成為石油開采中的重要目標。經相關調查發現,儲集層具有石油藏的特點,簡單來講,該地質的地形條件良好,且具有較為明顯的石油層次性,所以儲集層已經成為石油勘探中的重點內容。為了進一步提高石油勘探的工作效率,勘探人員需具有較高的專業素質和實踐操作能力,在對儲集層進行勘探時對儲集層的地形特性進行全面分析后選擇正確的勘探技術,為石油開采提供技術支持[3]。
3.3構造與裂縫發育對石油勘探的作用因受到巖石結構的壓力作用,導致部分地質層逐漸出現膨脹和被破壞的現象,因外部壓力過大,且地質層自身特性較為復雜,致使構造力存在較大的差異。據查詢相關資料發現,大部分地質裂縫是在構造力的作用下形成且發育的,并且集中在地質層的長軸部和局部結構的高處,使其成為石油的移動通道和儲滲空間。又因形成地質構造需要消耗大量的時間,所以一定程度上會影響石油資源和天然氣資源的儲存,影響石油勘探的效果。
3.4蓋層對石油勘探的作用蓋層對油氣資源的聚集和儲存有著非常重要的作用,通過對蓋層覆蓋強度的實際調查發現,在對蓋層進行石油勘探的整個過程中不僅實現了高效勘探,還保障了工作人員的人身安全。對蓋層進行實際測量時發現,蓋層的表層雖具有大量的孔洞,但是卻絲毫不影響其對油氣資源的密封性。而出現此種現象的主要原因是該地質層的巖石密度整體較高,且地質層之間擁有較小的間隔,所以其表層存在的大量孔洞并不影響其自身的密封性。但是為了高效完成油氣資源的儲存工作,同時保證油氣資源的質量,對石油勘探技術提出了更高的要求,即在對蓋層進行實際調查中,需要重點注意蓋層的基本地質特征,同時有效發揮蓋層在石油勘探中的價值。
3.5大陸邊緣區對石油勘探的作用在地質運動的影響下,部分大陸邊緣區目前已經成為十分理想的儲油區,同時受到一定的外力作用,使其形成了良好的石油儲層。據相關資料顯示,岡瓦納大陸在解體前后,因受到外力作用的影響,大西洋兩岸屬于大陸邊緣區,并且經過勘探發現該地儲存著十分豐富的石油資源,該資料內容證明了大陸邊緣區對石油勘探的作用。同時隨著我國石油勘探技術的不斷改革創新,在大陸邊緣區進行石油勘探時會逐漸采用深水勘探技術,進一步提升石油勘探效果。
3.6特提斯構造區對石油勘探的作用從地質角度看,在南北緯回歸線之間的暖流海域,其溫度條件和生活條件滿足多種生物體的發育需要。此外,該地區還富含有機質,生成了大量烴源巖。特別是古特提斯洋大規模海侵期間,西北地區有機質豐富,形成烴源巖。
3.7油田類型狀態對石油勘探的作用根據目前現有油田的基本情況將其劃分為常規油田和非常規油田。當勘探人員對已發現的常規油田進行全面調查時發現,大部分常規油田主要位于大陸邊緣與板塊活動比較劇烈的區域,該區域因自身優勢對石油資源的儲存具有積極作用。同時在地殼運動的作用下,膏巖層得到了良好的發育,最終形成蓋層組合的基本形態。又因該區域的巖層受到烴類物質的影響,使其在生長發育的后期會逐漸成為以烴類物質為主的區域狀態。南北緯回歸線區間因有機質含量十分豐富,所以為石油的形成提供了良好的氣候條件和生長發育條件。
4未來石油勘探的地質趨勢
隨著全球經濟一體化發展速度的不斷加快,我國市場對石油資源的需求總量不斷增加。為了滿足我國對石油資源日益增長的需求,對我國石油研究者提出了更高的要求,應不斷加大對石油勘探技術的改革創新,提高勘探技術應用水平和質量,從而獲取更多的石油資源。但是就目前我國石油勘探的現狀來講,我國部分地區石油勘探的整體效果良好,但是仍有部分地區因地質原因而未能成功開發石油資源。也就是說目前我國經常進行勘探的地區屬于普通的地質環境,長期的開發使普通地質地區的石油資源驟減,如果仍未對非普通地質地區進行轉場勘探開發,那么開發的石油資源總量則無法滿足我國國民經濟對石油資源的需求。針對此種現象,我國石油勘探機構逐漸將石油勘探的主場由普通地質區域轉向非普通且復雜的地質區域,并對非普通地質環境區域所采取的勘探技術進行改革創新,希望能夠緩解我國石油資源匱乏的現象[4]。
5針對不同地質類型對石油勘探技術影響的建議
5.1加強石油勘探技術的創新不同的地質類型對石油勘探技術的應用及應用效果會產生不同的影響,因此在某區域進行石油勘探時,首先需要對即將進行勘探區域進行地質類型的劃分,并全面了解該地質的基本性質,只有全面掌握此地質類型的基本情況,才能科學選擇與之相適應的石油勘探技術。但是近年來我國對石油資源開采的頻率越來越高,導致普通地質區域的石油資源已經出現資源匱乏的現象,想要開采更多的石油資源,則需要對非普通地質環境區域進行重點考察。非普通地質環境區域因復雜的地質情況對石油勘探技術提出了更高的要求,在此背景下,相關部門需要認識到地質環境與勘探技術之間的關聯,并明白要想在復雜的地質環境區域中進行石油勘探,需要采用更先進的勘探技術才能完成,因此加強石油勘探技術的創新和勘探方案的改革成為目前需要重視的問題。(1)重點研究巖石物理技術。尤其是面對十分復雜的地質環境,為了更加全面地掌握即將勘探區域的具體情況,可以采用先進的3D建模技術構建地質模型。為了確保地質模型構建的精準性,在構建地質模型時需結合地質儲層的基本發展規律,然后以模型為中心深入討論即將進行石油勘探區域的具體情況,依據討論結果制定科學且合理的石油勘探方案,在實現石油資源高效開采的同時還要保證勘探能源的安全和員工的人身安全。(2)加強對石油勘探技術的改革創新。石油勘探技術是在非普通地質環境區域中實現最大限度開采石油的主要技術,如果采用傳統勘探技術,那么則可能無法適應非普通地質環境區域的勘探工作,甚至造成資源浪費和安全威脅。對此,需在全面掌握復雜的地質環境區域的基本情況前提下,對勘探技術進行改革,使其向物探技術和服務方面進行擴展,豐富勘探技術的內容,使其在非普通地質環境區域進行石油勘探開發時能夠充分發揮其應用價值,提高石油勘探的質量及效率,進一步提高我國石油勘探在國際市場中的影響力[5]。
5.2實現石油勘探質量和勘探安全共存石油勘探工作是一項危險系數非常高的職業,所以保證員工基本的人身安全非常重要。但是部分石油開采企業在進行石油勘探時將關注的重點集中在高效開采石油總量,并提高自身經濟效益上,忽略了勘探人員人身安全的保障,進而造成勘探人員在勘探開采石油的過程中出現各種安全事故的現象,此種現象違背了石油勘探的初衷,同時也降低了員工對企業的忠誠度。為此,石油開采企業需針對此種現象進行自我反思和改革,在石油勘探工作開展過程中不僅要重視石油勘探開采的質量,還要重視員工的人身安全。提高員工的專業素質、實踐操作技能和安全意識,使其在保障自身安全的前提下通過采用先進的勘探技術及方案完成石油勘探及開采工作,如若遇到十分復雜的地質層,在具體勘探之前可以與其他專業技術人員進行溝通交流,討論出最佳的勘探方案和勘探技術,從而實現石油勘探質量和勘探安全的共存,同時提高員工對企業的忠實度,使其在工作中充分發揮自身價值,為石油勘探及開采做出一定貢獻。
6結束語
我國國民經濟的發展離不開石油資源的支持,為了滿足我國對石油資源總量日益增長的需求,要求石油開采企業逐漸改變傳統的管理理念,積極對不同類型的石油地質進行研究,全面掌握不同石油地質類型的基本特征,并制定不同的石油勘探方案及技術,進一步提高石油勘探效率及質量。同時還需要重視員工的施工安全,督促其在施工中秉持認真負責的原則,保障其自身安全的基礎上進行高效的石油勘探工作,為我國國民經濟的發展提供有力支撐。
作者:楊浩 單位:中法渤海地質服務有限公司
地質環境研究3
隨著人們生活水平的不斷提升,社會對煤炭資源的需求也越來越高,因此為了保障煤炭資源供應,要加大煤炭資源的生產和開采力度。然而在煤礦開采過程中,受到礦井下復雜地質條件的影響,煤礦中經常發生各種地質災害,嚴重影響到了煤礦生產質量及工作人員的生命安全。因此,如何在煤礦開采過程中,對工程地質災害進行有效防治,成為當下煤礦生產企業首要考慮的問題。本文便根據這個情況,從礦井減災防治的角度出發,對煤礦地質災害的減災對策展開研究。
1煤礦工程地質災害鏈分析
煤礦工程建設通常規模較大、周期較長,涉及到大量的人為活動,而這些人為活動會改變礦區所在地區的地質環境,甚至破壞地質結構,受此影響會導致大量的地質災害發生。根據實際調查可以得知,地質災害的誘因和很多因素有關,主要包括地區的自然環境和人為活動因素[1]。其中,地震和活動斷裂災害對煤礦工程的影響最大,沖擊地壓是目前所了解的所有工程地質災害中已知傷亡人數最多的災害,滑坡、崩塌災害對煤礦工程造成的損失也很大,還有土壤沙漠化對于煤礦地質環境造成的影響等。此外,再加上自然環境因素的影響,上述這些問題的聯動形成了一條煤礦工程地質災害鏈,嚴重破壞煤礦周圍地質環境和生態環境,影響周邊居民的正常生產生活。所謂煤礦工程地質災害,指的是在煤礦開采過程中,受到自然環境和人為活動因素影響,地質環境和地質結構發生改變,引起的一系列地質災害。煤礦地質災害鏈則是將可能發生的煤礦工程地質災害進行集中整合,各個災害發生的原因雖然各有不同,但它們之間存在某種聯動制約關系。據實際調查可知,煤礦工程地質災害發生時間存在著一定的重合、穿插,由此更加確認了地質災害之間相互制約的關系。在煤礦地質工作的開展過程中,工程地質災害鏈的制定可以對相關工程地質災害的破壞程度及破壞范圍都能進行準確的分析預測,并且通過對災害鏈的深入分析,還能充分了解有關地震災害和水土流失等問題的發生原因。煤礦工程地質災害鏈為煤礦地質環境的研究貢獻了巨大的力量,且對于煤礦工程地質災害的治理也起到關鍵作用,能夠為工程地質災害的分析提供一定的事實依據[2]。
2煤礦開采中工程地質災害分析
2.1地震、活動斷裂在煤礦工程地質災害中,地震是潛伏期最強、最具有突發性且破壞范圍最廣的災害之一,我國煤礦所在區域大多在低山丘陵,且80%以上的煤礦都處于地震帶上,因此在進行煤礦開采作業時,經常出現地震災害。比如唐山地震時期,唐山大部分煤礦都遭到了毀滅性危害,造成巨大損失?;顒訑嗔熏F象大多伴隨地震出現,地殼不穩定的礦區所在地就會經常出現活動斷裂現象,這個災害一旦發生,會嚴重影響到周邊居民的正常生活,甚至會威脅到人們的生命財產安全[3]。此外,像地震和活動斷裂這類地質災害,還會為礦井下作業埋下安全隱患,同時影響煤礦開采工作的進行,為煤炭開采企業造成無法挽回的巨大損失。如圖1為煤礦開采現場 。
2.2沖擊地壓沖擊地壓通常是由煤炭開采工程和自然地質之間發生相互作用所引起的常見工程地質災害,這種災害一旦發生,會造成大量的人員傷亡和巨大的財產損失,是目前所了解的所有工程地質災害中已知傷亡人數最多的災害。沖擊地壓災害的發生極具突發性,通常會在一瞬間發生,且發生過程會誘發強烈的地震,造成煤礦頂板脫落、工作面堵塞和巷道彎曲等現象,嚴重威脅到了礦井工作人員的生命安全。除此之外,煤礦開采過程本身就會造成周邊環境水土大面積流失,導致土壤沙漠化,再受到自然地質活動因素的影響,二者雙重作用下就會誘發出泥石流、山體滑坡等災害,嚴重破壞煤礦周圍地質環境和生態環境,影響周邊居民的正常生產生活[4]。
2.3滑坡、崩塌誘發滑坡、崩塌災害的因素有很多,大部分受到人為活動因素影響。在進行煤礦開發工作時,由于長時間大規模的開采,強烈的人類活動會導致煤礦所處山體地質環境發生變形,從而衍生出泥石流、滑坡、崩塌等一系列地質災害。據實際調查顯示,我國煤炭行業中滑坡、崩塌災害造成的損失巨大,我國對于此類災害的治理力度也是最大的。尤其是西北部地區,煤礦分布面積甚廣,受災情況也最為嚴重。如圖2為某露天礦發生的滑坡事故。
2.4沙化、水土流失我國大部分大型煤礦所處區域或鄰近沙漠,或遍布黃土,飽受土地沙漠化危害,煤礦周圍地質存在著嚴重的水土流失現象。尤其是晉、陜、蒙等地區,風沙面積達到了全區的25%,部分煤田甚至已經面臨著被沙漠覆蓋的風險。根據實際調查顯示,我國煤炭行業及相關政府部門對于沙化和水土流失類的工程地質災害的治理投入資金已經達到了億元以上。
2.5地面塌陷煤礦開采工作中另外一類不可避免的地質災害就是地面塌陷災害,隨著我國對煤炭資源需求的不斷增加,采煤量和采煤規模也在逐年增大,地面塌陷災害也隨之擴大。尤其在我國某些地區,煤層比較厚,埋深小,還覆蓋著厚厚的黃土,因此經常發生大面積的塌陷災害,導致周邊環境水土大面積流失,土壤沙漠化嚴重,且嚴重破壞煤礦周圍地質環境和生態環境,影響周邊居民的正常生產生活。
2.6其他工程地質災害除了前文提到的這些災害以外,在煤礦開采過程中還存在著固體廢棄物外排、危陡邊坡和粉塵污染等災害。此外,煤礦開采過程中復雜的水文地質條件也是引發工程地質災害的罪魁禍首之一,煤礦開采工作面地下水位的反復起伏會造成地面沉降,從而引發地面塌陷等不同程度、不同類型的地質災害。這些地質災害嚴重影響了城市可持續發展,導致各種災害聯動發生,為企業甚至環境帶來的損失都是不可估量的。
3煤礦開采中工程地質災害減災對策
3.1滑坡地質災害預防治理(1)防滑工程:對于滑坡這樣的地質災害類型,可以通過設置擋土墻和防滑樁的方式對煤礦采取防滑措施。(2)排水工程:造成滑坡的因素中最關鍵的就是水分,水分會增加土壤孔縫中的壓力,減小滑動摩擦力,這都是造成滑坡的主要原因。針對此問題,可以通過結構排水工程來進行防治工作,在地下和地表都要設計出水管道,從而將地表水分通過溝渠的攔截和排放,從管道中引流至自然環境中。(3)邊坡防護工程:通常煤礦工程所在區域的土壤層抗沖蝕性都比較差,且地表水流經河床十分陡峭,因此無法構成穩定的邊坡形成條件。為此,需要通過在平原區修建水壩、種植植被等方式對邊坡開展有效防護工程,從而提高邊坡的穩定性,對煤礦周圍的生態環境和周邊居民的生活環境進行保護。如圖3為邊坡防護工程開展。
3.2地面塌陷災害的預防治理(1)首先對于小煤礦采空區的勘探,要做好預測、測量和分析等相關工作。其次要對土壤表面進行分析,找出地質結構變形的原因及變形規律,便于后續煤炭開采工作中對于土質變形的預測工作,減少地面塌陷災害的發生。(2)要對工作人員進行小煤礦開采技術的培訓,同時加大地質災害防治相關知識的宣傳力度。要求工作人員明確自身職責,充分了解礦區工程地質災害防治的應急措施。在發現問題時,第一時間趕往災害發生現場并采取相關措施。(3)要對地面塌陷原因進行深入追蹤,并加強對煤礦開采技術和地面塌陷防治技術的研究,確保在煤礦開采過程中遭遇地質災害時,可以能夠采取最合適的防治技術對煤礦工程地質災害進行治理。
3.3完善煤炭行業相關規范制度當下在煤礦開采過程中發生工程地質災害時,之所以沒有實現對其的有效治理,究其根源是缺乏完善的煤炭工程地質災害防治規范制度。因此,相關部門應該建立科學的安全檢測制度,構建完整的災害檢測系統。同時對煤礦開采區域的地表層進行穩定性評價,從而減少地表塌陷、水土流失、滑坡等工程地質災害的發生。
3.4加強安全管理和技術管理工作除了前文所述措施以外,煤礦開采企業及相關部分還要加強煤礦開采過程中的安全管理工作,定期對工程災害可能發生區域進行安全檢查。此外,還要重視技術管理工作,對相關工作人員定期展開專業培訓,避免因人為因素導致地質災害發生。
4結語
綜上所述,由于我國煤礦所在區域大多在低山丘陵,因此受到復雜地質條件的影響,煤礦開采環境極其多變,經常發生工程地質災害,對周圍生態環境帶來毀滅式破壞,影響煤礦開采作業的同時還會嚴重威脅到煤礦開采工作人員的生命安全。不僅如此,工程地質災害發生過程通常較為迅速,難以進行預測。針對這一問題,要求在煤礦開采中對工程地質災害進行減災治理時切忌以偏概全,要加強對煤礦周圍地質環境的勘察工作,充分了解誘發工程地質災害的主要因素,經過全面綜合的考量后再有針對性地制定減災對策。從而有效減少工程地質災害的發生,為煤礦開采工作提供安全保障。
參考文獻:
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[2]趙傳鵬,吳會軍,薛俊杰,等.礦山開采引發的地質災害及治理措施探究[J].中國金屬通報,2020(05):2.
[3]冉百濤,柴丹.陜北地區煤炭開采所帶來的地質災害問題及防治對策[J].石油石化物資采購,2021(21):123-124.
[4]尤緒英.煤炭開采引發的地質災害及治理關鍵要素探究[J].化工中間體,2020(09):14-15.
作者:宋雅慧 單位:山西地寶能源有限公司