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摘要:為避免煤田火燒隱患區(qū)和采煤沉陷區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題的進(jìn)一步加劇，礦山企業(yè)應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行綜合治理。治理工程主要措施為注漿滅火－注水降溫－上覆土巖層的剝挖－排渣－火區(qū)殘煤的回收及運(yùn)輸－開挖坑底部邊界煤層露頭黃土封堵、覆蓋－開挖坑回填、整平－黃土覆蓋(以備綠化復(fù)墾)－綠化等，同時(shí)對(duì)排土場(chǎng)與臨時(shí)占地區(qū)域進(jìn)行生態(tài)環(huán)境恢復(fù)。通過綜合治理，能夠有效減少煤炭自燃對(duì)環(huán)境的破壞和影響，通過生態(tài)恢復(fù)，可以保護(hù)環(huán)境、恢復(fù)植被，減少水土流失、改善土地結(jié)構(gòu)類型。

關(guān)鍵詞:可行性;火燒隱患;工程治理;生態(tài)環(huán)境治理

煤田火燒隱患區(qū)和采煤沉陷區(qū)問題伴隨著煤礦的設(shè)立就已存在，隨著煤礦的發(fā)展，采空區(qū)面積和范圍不斷擴(kuò)大，矛盾和問題不斷加劇。火燒區(qū)對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成極大影響，并形成一些次生地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)也造成煤炭資源的浪費(fèi)。所以，急需對(duì)火燒隱患區(qū)和采煤沉陷區(qū)進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境綜合治理。

1綜合治理的可行性研究

1．1治理先期條件可行性

治理前期，應(yīng)使礦方、政府及當(dāng)?shù)厝罕娺_(dá)成共識(shí)，形成合作共同開發(fā)的框架協(xié)議和征地合同。只有這些外部條件基本落實(shí)，才能進(jìn)行大規(guī)模綜合治理。

1．2技術(shù)和保護(hù)資源層面可行性

治理區(qū)內(nèi)煤層應(yīng)具有埋藏淺、無穩(wěn)定基巖頂板等特點(diǎn)，故在井工初步設(shè)計(jì)中屬于技術(shù)上不可行、經(jīng)濟(jì)上不合理而無法進(jìn)行井工正規(guī)開采，進(jìn)行剝挖、滅火、回填和環(huán)境恢復(fù)等措施在技術(shù)上可行，并且可以回收井工開采無法回收的部分煤炭資源。

1．3安全和環(huán)境效益層面可行性

項(xiàng)目實(shí)施后，是否可以徹底治理火燒隱患及次生地質(zhì)災(zāi)害，消除后期礦井開采的安全隱患及火燒區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害給當(dāng)?shù)鼐用駧淼囊幌盗邪踩[患問題。

1．4經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益層面可行性

通過對(duì)治理區(qū)煤層的回收，一方面可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，增加企業(yè)收入，另一方面企業(yè)可以對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窠o予一定補(bǔ)償，改善當(dāng)?shù)鼐用竦纳顥l件，將當(dāng)?shù)鼐用癜徇w到統(tǒng)一規(guī)劃新區(qū)，增加耕地面積。

2調(diào)查治理區(qū)的地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

收集治理區(qū)以往的地質(zhì)工作資料，組織專業(yè)人員進(jìn)行野外踏勘，從地形地貌、氣象水文、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)特征、工程地質(zhì)特征、治理區(qū)煤層的賦存情況以及煤的自燃情況、土地利用現(xiàn)狀等方面，查明治理區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件，分析治理的必要性和合理性，為擬治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境綜合治理提供依據(jù)。

3煤礦火燒隱患區(qū)工程治理

根據(jù)治理區(qū)地形地貌、煤層埋藏特征、開采現(xiàn)狀、火區(qū)點(diǎn)分布及采空區(qū)情況，采用目前最成熟，并且容易實(shí)現(xiàn)的火燒隱患區(qū)治理方法，即露天剝挖。

3．1剝挖境界的確定

將火燒區(qū)煤層境界作為底部境界，以45°～53°邊坡角度上延至地面作為治理區(qū)地表境界，地表境界距離礦權(quán)界20m為原則。

3．2剝挖方式

依據(jù)剝挖條件，選擇較低支溝溝道開始拉溝，逐步向兩側(cè)推進(jìn)，直至最終境界。剝挖時(shí)，前期外排，后期全部內(nèi)排，邊剝挖，邊治理。露天治理采用水平劃分臺(tái)階的剝挖方式。上覆第四系松散層，根據(jù)其厚度一般劃分為1～3個(gè)臺(tái)階。基巖單獨(dú)劃分臺(tái)階，煤層劃分為1個(gè)獨(dú)立臺(tái)階。臺(tái)階高度10m，采煤采掘帶寬度15m。工作幫松散層臺(tái)階坡面角35°，黃土臺(tái)階坡面角45°，巖石臺(tái)階坡面角53°。

3．3工作面作業(yè)方式

治理剝挖主要采用小型挖掘機(jī)挖掘，端工作面平裝車或上裝車，用自卸卡車運(yùn)輸，臺(tái)階水平分層。上部松軟土巖由液壓鏟直接采挖，煤層頂板巖石、煤層整臺(tái)階穿爆;自卸汽車運(yùn)輸，推土機(jī)完成平整、清掃工作面和運(yùn)輸通路等輔助作業(yè)。

3．4爆破

為提高治理工程的鏟裝效率，對(duì)所有未風(fēng)化的巖石和厚煤層進(jìn)行爆破，薄煤層建議用液壓反鏟直接下挖，不爆破。

3．5排土場(chǎng)

為了減少臨時(shí)占地，初期將表土和巖石放置在外排土場(chǎng)，單獨(dú)排放。有火的殘煤和高溫土巖必須灑水降溫后排棄，殘煤必須用黃土覆蓋，以防自燃。后期全部實(shí)現(xiàn)內(nèi)排。考慮環(huán)保及排土安全，排土采用臺(tái)階式堆放。排土為1～3個(gè)臺(tái)階，每個(gè)臺(tái)階水平寬20m，黃土臺(tái)階高度5m，穩(wěn)定角度30°，巖石臺(tái)階高度10m，穩(wěn)定角度50°。下設(shè)5m寬平臺(tái)1處。排土堆填順序?yàn)椋扰欧艓r石，后排放黃土，最后將黏土層覆蓋其上。排土過程中要分層攤平壓實(shí)。

3．6治理的工程量

3．6．1殘煤剩余資源量根據(jù)已提交地質(zhì)報(bào)告，采用水平投影，地質(zhì)塊段法，利用mapgis制圖軟件，估算治理區(qū)剝挖煤層的資源儲(chǔ)量，考慮地質(zhì)可靠程度及85%的露天回收率，計(jì)算實(shí)際可回收殘煤資源量。

3．6．2剝挖巖土體工程量利用治理區(qū)地形圖、基巖面等值線圖和煤層頂板等高線圖，進(jìn)行土方剝挖量和土方平衡計(jì)算，利用三角網(wǎng)格化數(shù)據(jù)計(jì)算剝挖區(qū)土石方量。

3．6．3滅火用土量和復(fù)墾用土量滅火用土量一般覆蓋厚度7m，坑底用土量=長×寬×覆蓋厚度。復(fù)墾用土量在平臺(tái)上覆蓋0．5m厚表土層，以滿足植物生長。復(fù)墾用土量=剝挖坑地表面積×覆蓋厚度。

4治理區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理

4．1生態(tài)恢復(fù)治理

由于煤田火燒隱患區(qū)和采煤沉陷區(qū)治理采取邊開采、邊復(fù)墾、邊治理的方式，初期開挖的表層覆土和大量巖土棄渣分別堆放于就近外排土場(chǎng)，后期剝挖產(chǎn)生的巖土棄渣對(duì)采坑進(jìn)行填埋整平。因此主要針對(duì)內(nèi)、外排土場(chǎng)制定生態(tài)恢復(fù)措施。首先將礦坑和排土場(chǎng)地盡可能恢復(fù)成為可利用地。因地制宜，因害設(shè)防，宜林則林，宜草則草，合理地選擇樹種，優(yōu)化配置復(fù)墾土地，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，形成草灌喬、帶片網(wǎng)相結(jié)合的植物生態(tài)結(jié)構(gòu)。通過生態(tài)治理工程，治理后的耕地和林地增加面積比例應(yīng)超過治理前面積的10%。為避免排土場(chǎng)發(fā)生水土流失及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)在排棄剝離物階段對(duì)排土場(chǎng)的邊坡采取相應(yīng)防治措施，如構(gòu)建擋土墻、擋土圍堰等;對(duì)于采坑，要在其周圍設(shè)排水溝，增強(qiáng)排水能力。

4．2環(huán)境保護(hù)

治理區(qū)開挖過程中的主要污染物和污染源為:粉塵主要來自土方開挖、煤炭破碎篩分及煤炭轉(zhuǎn)載點(diǎn)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，地面儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)揚(yáng)塵及交通揚(yáng)塵屬無組織排放，防治時(shí)配備除塵、灑水裝置，道路、場(chǎng)地每日灑水降塵;固體廢物主要來自土方開挖產(chǎn)生的土石方及篩分過程中產(chǎn)生的手選矸石，用于回填內(nèi)排;此外，還有水處理站產(chǎn)生的污泥及生活垃圾應(yīng)定期運(yùn)往市政垃圾場(chǎng)處置;治理區(qū)爆破、挖機(jī)及機(jī)修等設(shè)備產(chǎn)生的噪聲選用低噪聲機(jī)械設(shè)備或帶隔聲、消聲的設(shè)備。因治理區(qū)屬于項(xiàng)目建設(shè)直接造成損壞和擾動(dòng)的區(qū)域，對(duì)可能造成的水土流失必須采取有效措施進(jìn)行預(yù)防和治理。需建立工程防治措施、植物防治措施與臨時(shí)防護(hù)措施相結(jié)合的綜合防治措施體系，有效防治工程建設(shè)新增水土流失，恢復(fù)和改善工程建設(shè)區(qū)生態(tài)環(huán)境。

5結(jié)論

(1)通過對(duì)火燒隱患區(qū)殘煤的回收，不僅可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，更重要的是能夠從根本上杜絕火災(zāi)發(fā)生，保護(hù)治理區(qū)群眾的生產(chǎn)生活。(2)對(duì)隱患區(qū)和采空區(qū)的徹底治理，可從根本上杜絕地表塌陷、水土流失等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，有效保護(hù)環(huán)境、恢復(fù)植被，減少水土流失帶來的損失。通過復(fù)墾，保護(hù)、甚至擴(kuò)大耕作農(nóng)田，同時(shí)植被造林，從而達(dá)到合理利用土地資源。

參考文獻(xiàn):

［1］煤礦安全規(guī)程［S］．北京:煤炭工業(yè)出版社，2011．

［2］GB50197－2005．煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

作者：李艷平 單位：陜西省煤層氣開發(fā)利用有限公司