摘要：煤炭是我国的主要能源，也是重要的基础能源，对经济建设和社会发展具有重要的作用，是我国可持续发展战略实施的资源保证。近年来由于煤炭资源的整合，煤炭开采规模加大，引发了一系列的矿山地质环境问题。本文以楚雄三街煤矿为例，论述了煤炭开采引发的矿山地质环境问题以及对矿区居民生活造成的危害。详细阐述了三街煤矿存在的矿山地质环境问题类型，对矿区内地质环境问题进行了实地调查分析，提出了因地制宜治理地质环境问题的综合方案，进一步提出地质环境问题要以防为主，治理与保护相结合的方针。
关键词：煤炭开采；地质灾害；地质环境问题；治理；复垦
1矿山环境地质问题
云南楚雄三街矿，距楚雄市120km，行政区划隶属于楚雄市三街镇。矿区距楚大高速公路（沙桥镇）约32m，距南华县城56km。南华至景东四级柏油公路从矿区边缘通过，交通较方便。
三街煤矿是一个具有40年开采历史的老矿山，目前包括5个煤矿：祭龙山煤矿、小竹箐煤矿、旧村煤矿、白泥潭煤矿及力戈煤矿，均采用地下开采，平硐开拓，核定生产能力为30万吨/年，保有资源储量541.1万t。采掘生产机械化程度低，回采率小，采动面积较大。三街煤矿经四十年的开采，造成了矿山地质环境大面积的破坏，出现了较多的矿山地质环境问题，使得矿区内及其周围生态环境恶化，严重影响矿山生产及周边村民的生产生活，并威胁危害周边群众的生命财产安全及地区基础设施建设。
三街煤矿处于构造剥蚀中高山地貌区，山势陡峻，地形切割强烈，冲沟发育，沟谷多呈“V”字型，地形破碎，土地较贫瘠，受采煤的影响，使原本脆弱的生态环境日趋恶化。土地退化、荒芜、房屋裂缝、水源干枯等环境地质问题日益突出，居民的基本生存条件受到严重威胁。煤炭的开采造成了矿山地质环境不同程度的破坏，采空区面积扩展，煤矸石堆积量增大；采空区塌陷引发大量地面裂缝、公路及便道路基陷落变形，诱发滑坡、泥石流等地质灾害；特别是矿山多年井下开采，致使矿区内地下水位下降，泉水、沟水断流、干涸，致使矿区内人畜饮用水及农灌水困难等一系列地质灾害和地质环境问题相继发生和出现。采煤活动对矿山地质环境的破坏和影响，主要包括以下几个方面。
1.1地下水位下降
据调查，三街煤矿地处滇中红层缺水区，三街煤矿周边村庄人及大牲畜生活、生产用水在矿山开采以前一直为泉水和溪沟水。三街煤矿自上世纪70年代开采以来，由于矿山多年井下开采过程中疏排水，致使矿区范围及其周边区域地下水位下降。从上世纪80年代后期开始，大部分泉水断流，迫使矿区范围内五个村民委员会，146个自然村，28328人及大牲畜生活、生产用水困难，普嘎小学300多师生生活饮水困难，不得不采用三街河河水，但三街河水水质较差，大肠杆菌严重超标，严重影响村民的身体健康。
1.2 水污染及生态恶化
矿井污水和矸石堆场溶滤渗出的污水，其水质为：中矿化度，富含SO42-、Mg2+、Ca2+，呈弱碱性。污水积聚或流经之处，造成沿途河溪水体及周围土壤尽被污染，渗入农田引起庄稼枯死、耕作层产生盐碱化。受污染的土地原生植被枯死后，变成寸草不生的荒坡。地下采空区引发的地表沉陷变形，以及矸石堆放，导致矿区地表松散弃渣和裸露山坡广布，改变了矿山的地表形态和局部地貌，破坏了植被的立地土壤条件和水湿环境，使采空区顶层和矸石场的原生植被系统被彻底破坏。致使矿山周围生态环境严重恶化。
2采煤引发的地质灾害和地质环境问题
2.1采空区塌陷
该矿山经过40多年的开采，形成大面积的采空区，采空区面积约45万m2。采空区塌陷主要表现为塌陷坑、地裂缝及路面沉降变形。并对邻近的公路、村庄、农田、植被形成严重危害。影响矿区地质环境质量的较大塌陷坑有16个，塌陷坑近圆形，直径8-10m，陷深5-7m。毁坏150亩农田，致使11户村民整村搬迁。地裂缝15条。地裂缝延长75-140m，见深0.5-2m，宽0.3-1.5m。采空区塌陷引起南景公路约320m的路基变形，路面多处拉裂、产生错台。
2.2滑坡
影响矿区地质环境的滑坡主要有7个，以小型为主，个别中型。主要危害是直接危及4户村民、农田200多亩、县乡公路、矿区公路自然生态环境。
2.3潜在不稳定边坡
矿区发育两个潜在不稳定边坡，两边坡后缘紧邻滑坡，坡面较陡，土体松软，岩体质量较差，边坡变形破坏或滑动后，易诱使后部坡体随之变形破坏，严重影响后部滑坡的稳定，最终导致整个坡体的滑动破坏。边坡本身的变形或滑动主要危害对象是下方县乡公路，同时影响矿山生产、对地质环境造成破坏、对周边村民生产生活造成影响。
2.4煤矸石堆放的潜在危害
据相关资料，煤矸石对环境的危害主要有以下三点:1)煤矸石自燃对环境的污染。据统计，我国大约有1/3的矸石山发生过自燃，放出大量的SO2、H2S、CO、CO2和氮氧化物等有害气体并伴有大量烟尘，对矿区环境造成严重污染；煤矸石对水体和土壤的污染：煤矸石经雨水淋溶进人水域或渗入土壤，会影响水体和土壤，并被植物根部所吸收，影响农作物的生长，造成农业减产，同时，还会通过食物链进入人体，危及人类健康；矸石山造成的滑坡和泥石流：矸石山堆积过高，坡度过大，就容易造成滑坡；由于降雨等作用使得矸石山的含水量达到饱和状态时便可能形成泥石流。
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三街煤矿现有废石堆放场14处，井采废弃矸石沿井口斜坡、沟谷集中堆放，堆放量分别为16万m3，因堆场未拦护，且底面坡一般>30％，沿边坡已有错落、坍滑产生。降雨溶滤矸石后渗出污水，周边土地、水体尽被污染。结构松散，因沟谷陡峭，暴雨条件下可能产生山洪、泥石流而威胁沟谷内农田和矿山设施安全。
3恢复治理与复垦方案
3.1人畜饮水工程
布设集水平硐，硐口处设矩形蓄水池，容积66.56m3。在缺水村庄的不同位置和集水平硐硐口增设辅肋蓄水池15个。为普嘎小学、缺水村庄及农户铺设输水管道，总长度5050m，修筑灌溉水渠2370m，
3.2采空区治理
对三街煤矿采空区治理，目的是抑制和缓解采空区地表的开裂、塌陷及影响范围扩大，并不能从完全削除采空区塌陷对地质环境和生态环境的影响破坏。采取的治理措施有：采用井下废石和矸石及矸石场堆采取干式充填系统充填采空区，矸石量基本满足工程的需求，不足时从地表采掘碎块石进行充填；充填材料采用机械运输，运输系统充分利用矿山生产运输系统，不足时由矿山配备；地表裂缝采用筑填粘土进行充填、夯实；影响比较严重的塌陷区进行土地复垦，采用乔、灌、草相结合的方式进行补植。
3.3煤矸石堆放场的治理
井采废弃矸石沿较陡斜坡、沟谷集中堆放，因堆场未设置拦护措施，堆场已有错落、坍滑产生，随矸石量增加，潜在泥石流危害大，应进行拦挡治理。矸石场治理以拦矸坝固渣护坡和截排水措施为主，同时对坡面覆土植树以屏蔽污染物外泄和恢复生态环境。
拦矸坝布置于矸石场下游箐沟中适宜位置，共22道。拦矸坝内设盲沟引流堆场污水于明沟污水汇合，然后引流至污水处理场进行处理；堆场周边在原有截洪沟基础上进行完善，需新建截洪沟总长1540m，沟断面0.4×0.6m，浆砌片石砌筑。矸石场覆土复垦绿化，面积2.83万m2，填土方0.848万m3，采用乔、灌、草结合的方式复垦。
3.4地质灾害
对矿区的滑坡及潜在不稳定边坡进行专项治理工程勘察、设计、施工。
3.5污水处理及利用
矿山井下抽排水及矸石淋滤水易对周边土地及生态环境造成污染。各矿区硐外原有污水处理池处理能力不足，需在每个矿区增设日处理污水100-400m3的污水处理场五座，将矿井污水、矸石场污水集中处理后作综合利用，主要用于农田灌溉，以弥补矿山疏干引起的农业灌溉水源不足。
通过上述治理工程，有效抑制地质灾害的发展，基本消除其危害性，对已破坏的地质环境进行恢复保护，对已破坏的工程设施进行加固；通过采取工程措施，基本解决因地下水位下降引起的学校师生及部分村寨人畜饮用水困难问题；通过采取工程措施，基本恢复治理区地质环境，有效抑制治理区地质环境的恶化，有效保护治理区及其周边生态环境。
4地质灾害的预防
煤炭开采所引发的地质灾害直接危害了矿区居民的生命和财产的安全，地质灾害的产生和延续，使人们无法安居乐业，治理灾害的工程量巨大，耗资不菲，工期较长。在煤炭开采之前对可能引发的地质灾害进行预测是十分重要的环节，对于有可能产生的灾害应遵循“以防为主，避让和治理相结合”的方针。在煤炭开采过程中，对于可能产生地面蹋陷及地裂缝等地质灾害的煤矿，可采取特殊的开采方法和顶板管理措施，以防止或减少地面塌陷地地裂缝等地质灾害的产生，对塌陷的地表随时进行综合治理，以恢复和进一步改善矿区环境质量。
结束语
综上所述，煤炭开采会引发很多的地质灾害和地质环境问题，严重影响了矿区所在地的地质环境和生活，我们应该积极采取措施，做好预防和治理。近年来，我国矿山环境保护法不断完善，煤炭开采技术日益进步，因此煤炭开采而引发的地质灾害将会逐渐减少，随着科技的进步，煤矸石亦可完全利用为充填开采或可再生资源，减少污染，促进我国煤炭产业的可持续发展。促进资源与环境的可持续发展。
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论文作者:杨晓燕
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/31
标签：地质论文; 矸石论文; 矿区论文; 采空区论文; 矿山论文; 煤矿论文; 地质灾害论文; 《防护工程》2019年第4期论文;