宁夏红柳井田开发引起的环境地质问题及解决方案
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摘要：矿区开发建设中大规模的工程活动，能造成地表变形和新的土地荒漠化；区内煤、煤矸石堆放对水环境影响较大，本区水环境比较脆弱，监测、控制和处理矿区工业废水是矿区环境保护的重要任务， 由于直罗组地层中含有放射性元素，在巷道开拓、煤层开采中要注意防护，要加强保护意识和防护措施。
关键词： 环境地质问题 解决方案
红柳井田属缓坡丘陵地貌，目前主要环境地质问题是土地沙漠化。水质基本未受污染，但水质差，按照生活饮用水、灌溉用水及工业用水标准评价，均属劣质水，地下水必须经处理后方可利用。由于红柳井田的的开发必将带动周边经济发展，届时矿区周边的商业小区、居民小区必将繁盛起来，随着人口的不断增加矿区建设及规划就变得越来越重要，而矿区建设带来的环境问题就不得不进行提前防治，以达到矿区的可持续发展。
1、井田开发引起的主要环境地质问题
1.1煤层开采对环境的影响
地下煤层采空后常常会发生地面塌陷，采矿塌陷是矿区地面不稳定的重要因素。它通常造成上覆岩层发生弯曲、变形、破裂、冒落，引起地表不均匀沉降和地面塌陷，不仅严重破坏农田、草原、道路、管线和建筑物，而且强烈改变矿区的地形地貌条件、土地利用类型，以及地下水与地表水的水质、水量和流动状态。地面塌陷对矿区人民的生命财产和矿区生态环境均会造成严重破坏。由于区域内人口密度相对稀少，村落稀疏，且红柳井田主要开采煤层平均埋深较大，煤矿开采对地面建筑物的影响可能较小，但对新建项目应在设计和建筑时采取必要的安全措施，避免地表沉陷造成的影响，减少不必要的损失。
矿区开发建设中大规模的工程活动，地表物质大规模扰动，形成大量易流失的堆积物；运输干线及两侧、工业广场等地的施工，植被遭破坏，生态环境受到一定影响，排弃的土石堆放在缓坡、洼地，要压埋原有灌木草地，植被覆盖率下降，废弃的土石易风化成为沙源物质。
1.2 煤、煤矸石的环境影响
①、对水体的影响
煤层及其夹矸和围岩中含有一定量的硫、磷、氯、砷等金属和硫化物的有毒物质，这些物质随废弃物排出地面后，经过日晒雨淋，有毒物质在水流作用下渗入地下污染土壤和水质，从而对周围环境造成污染。
根据本井田煤质资料测试结果，煤层原煤全硫含量变化较大，其变化范围为富硫-中硫-低硫-特低硫，其中以有机硫和无机硫为主，硫酸盐硫很少；有害元素原煤磷的含量变化范围为0.001～0.157％，平均0.014％，属低磷-特低磷；煤层中氯的含量平均值一般在0.004～0.484%，平均0.036％，变化范围为低氯-特低氯；煤中砷的含量一般为0～22ppm，平均值为1.0ppm。可见，磷、氯、砷的含量均不大，而且本区降水量较低，井田内地表无径流存在，煤及矸石和露放废渣淋溶水对环境影响较小，但在矸石的处理和环境保护过程中，不可忽视其存在的危害性。
②、对大气的影响
如果煤矸石因自燃着火，排出大量烟尘、SO2、CO、H2S等有害气体，对大气环境造成一定的影响；矸石起山堆放，当地面风速＞4.8m/s时，会使矸石山起尘，增加大气中悬浮颗粒含量，进而影响环境。但由于矸石多以填沟形式排放，且矸石的比重较周围砂土比重大，颗粒粗；当起尘风速来临时，周围砂土起尘比矸石的比率大的多，矸石山起尘相对困难，环境影响较小。
③、对生态环境的影响
以煤矸石为主的固体废弃物大量排放，无疑给矿区和周边环境带来一定的影响，主要表现为对水体、土壤、植被生长的环境占有，影响原有的自然景观；另外，矸石山堆积过高、坡度过大时，容易产生滑坡，当矸石含水达到饱和状态时，在雨水冲刷下，还可形成煤矸石质泥石流，直接危及矸石山周围的安全。
1.3工业废水的污染
随着煤矿开采范围的扩大和开采时间的持续，矿区必然产生大量工业废水，主要包括井下排水、采矿废水、冷却废水、选矿废水和其它废水等。采矿活动改变了矿体赋存环境，加速了氧化作用的进行，使地下水的动力条件发生变化并参与了一系列化学作用，导致矿坑水水质恶化。矿坑水往往富含矿体及围岩中的多种元素组分，岩石中的金属组分和微量元素转入水中富集、迁移、形成污染域。根据红柳井田水质分析资料，各含水层地下水矿化度均属高矿化水，如大量工业废水不经过处理，长期外排，将造成矿区内外环境污染，对生态环境影响较大。矿区工业废水污染的特点是：排放数量大，持续时间长，污染范围大，影响地区广，成分相当复杂，浓度极不稳定，井田内无地表径流，无法进行天然处理。因此，监测、控制和处理矿区工业废水是矿区环境保护的重要任务。
1.4煤层中放射性元素对环境质量的影响
本区中，在H804和H1002两个钻孔中的直罗组地层中部发现含有放射性异常层位两处，其异常厚度均大于0.70m，其自然伽玛的异常值与厚度的乘积5PA/kg・m。在勘探过程中，由于井田地层主要为砂岩，钻进中采用泥浆护壁钻进，会产生屏蔽作用，终孔后全孔用水泥砂浆封闭，不会造成放射层位与其它含水层之间的水力联系，因此对矿井开采的水质不会造成影响。但在煤矿开采过程中，在巷道穿过放射性层位时，对矿坑排出的水应严格保护，并在显著位置设立明显的标志牌，定期化验分析，确保施工人员的饮水安全。对穿过的层位用耐酸性水泥进行止水和封闭。同时加强环境保护教育，减少放射性元素对生产现场和自然环境及生态环境的影响。
2、主要环境地质问题解决方案
2.1控制和处理工业废水
为严格控制水质污染，必须对可能受到废水污染的地区进行监测。对废水的流量、混浊度、溶解物固体总量、悬浮物固体总量、酸碱度、硬度等项目的变化情况进行专门监测。尽量使矸石堆放远离水源，避免交叉污染，并将废水直接流入专门贮水池，进行集中处理。处理方式采用矿井井下排水沉淀后经气浮、过滤、消毒处理用于井下消防洒水；生产、生活污水由潜污泵提升至综合污水处理站进行二级生化处理及消毒澄清后，出水用做绿地浇灌水及杂用用水。其余外排的井下水和生产生活污废水水质应符合《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中一级标准的要求，并应加大污废水的回用率。
2.2 煤矸石处理及矿区复土还田
通过对煤矸石的化验分析，确定它的化学成分，坚持因地制宜、积极利用的原则，综合利用煤矸石。也可将其作为回填材料运回井下采空区，或充填地表塌陷区，并对矸石堆放场地进行无害化处理，减少矸石堆集对环境的污染。解决煤矸石治理的根本办法还是复土还田，将煤矸石用于固沙、铺路、平整广场和充填塌陷区，在山沟、洼地、沙窝里填放，做覆土掩埋处理，并种草种树，恢复植被美化环境，最终出现边排矸石边复土还田的新型平面矸石堆，既使矸石山得到治理，又使矿区环境得到全面改观。此外，煤矸石可作为公路、铁路路基铺垫材料；作为水泥、制砖的原料、燃料，代替粘土和燃煤；与煤混合作为沸腾炉燃料用于发电等。
2.3 地面塌陷的控制与治理
地面塌陷对矿区环境的危害较大，因此，控制塌陷，减少和消除地面破坏，是本井田煤矿环境保护的主要任务之一。可以采用无煤柱开采方法尽量采尽煤层，不留残余煤柱，确保回采工作面迅速和连续推进，减小对地面的破坏程度；及时而有效地利用煤矸石充填采空区，避免和减小地面的沉降；对已经发生沉陷的区域，可利用煤矸石、生活垃圾回填，并采用种草育林等措施进行生态环境的恢复和保护。井田内的大羊其、一道墙等村庄，应结合开采后地表测量或观测，分别采用特殊采煤法、留设保护煤柱或搬迁村庄等方案。同时，观测和掌握地面沉降与塌陷的区域、范围、深度和变化规律，弄清采煤与地面沉降发生的关系，提出相应的预报方案，减轻地面塌陷的危害性。
2.4 沙漠治理与环境保护
区内为缓坡丘陵地带，风沙地貌广泛发育，沙地植被稀疏，覆盖率低，加上本地区干旱少雨，易于形成扬沙天气，造成水土流失、草场退化和沙害加剧等问题，影响矿区生产、生活的正常进行。因此，应在工业场地四周，公路、铁路两侧设置沙障、防风固沙林带；在工业场地空闲地上植树、种草，固定地表流沙，减小起沙扬尘；工业场地内绿化系数不应小于15%。应积极配合国家正在实施的封山禁牧、退耕还林、还草的环境保护政策，因地制宜地采取一些必要的沙漠治理措施，如营建风沙治理工程，种植防护林带，与当地政府和居民携手作战，广泛种草种树，共同建立以植被建设为主的防护林体系，控制土地进一步沙化，营造一个人与自然和谐发展的良好环境。
3、结论
即将要开发的矿区，应当遵循边开发边治理方案，在作矿区规划的过程中要注意各种环境地质问题，矿区地质环境治理应根据矿区地质环境背景资料的不同，遵循"宜园则园、宜水则水、宜林则林、宜地则地"的总体治理原则，采用地质环境多元综合治理的技术方法，因地制宜。不能走先破坏、先污染、后治理的老路。
参考文献：
[1]陈松，桂和荣，孙林华，马艳平.皖北矿区环境地质问题及防治[J].中国煤炭地质，2009,21(7),41-44.
[2]杨本水，宣以琼，孔一凡.皖北矿区开采沉陷区土地生态环境及其综合治理技术[J].能源环境保护,2007，21(1)：43-45.
徐明珍（1966-），男，宁夏彭阳人，煤田地质高级工程师，1991年毕业于西安矿业学院煤田地质勘查专业，在宁夏回族自治区煤田地质局从事煤田地质勘探技术和管理工作。
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