辽宁煤矿区环境与灾害地质问题

     我国的许多矿业城市（如抚顺、阜新），从小到大几乎是伴随着矿区的建设、发展而发展起来的。基于当时的原因，往往只注重资源的开发和利用，而忽略了采矿工程本身诱发的环境地质灾害。而环境地质灾害对城市和人民的稳定繁荣、可持续发展休戚相关。随着矿业资源枯竭，环境地质灾害问题尤为突出。辽宁省是我国重要的老煤炭生产基地之一，省内有抚顺、本溪、阜新、北票、南票、铁法、沈北、红阳等八个煤矿区和数十个煤产地。其中抚顺、阜新、北票、南票等煤矿区已有数十年及近百看的开采历史，为辽宁乃至全国都作出了重大贡献。与此同时，随着开采时间延长，开采范围、开采规模和开采深度不断增大，给矿区带来了较为严重的环境与灾害地质问题。

     调查、统计结果表明，目前辽宁省煤矿区存在的环境地质灾害主要有；水资源污染破坏，土 地压占、挖损，空气污染，地面塌陷，矿震，滑坡，泥石流等等，严重影响着人们的正常生产生活和生产。

    1 环境地质问题

    1.1 水资源环境问题

    （1）水资源严重破坏。因煤矿开采采空区冒落，造成地下水体严重破坏，而对矿区地下水的疏干，致使地下水位大幅度降低，其影响范围很大。不仅破坏和浪费地下水资源，同时改变了矿区的水文地质条件，加大了井下排水量，因而导致我省各矿区都不同程度存在缺水问题。

    （2）地下水污染。煤矿开采井下需排放大量废水至地表，部分将沿地表裂隙与地下水直接沟通造成污染；同时地表堆砌的煤矸石山也因雨淋、滤渗等将煤矸石中的有害物质带入地下水体，造成水源、土壤污染。

    1.2 破坏和占有大量耕地

    煤矿开采中所排放的大量煤矸石堆砌的表占用并破坏大量耕地，全省各煤矿占用土地总面积为670 km2。其中：破坏土地面积为200 km2，沉降面积为170 km2，矸石排放占地面积为28 km2；其中的大部分为良田耕地。

    1.3 空气污染

    煤矿在开采过程中以通风方式向空气中排放大量的CO、CH4等废气，据测算全省仅CH4每年达108m3，它对大气污染程度是CO2的20倍；同时煤矿区大量的煤尘和矸石不仅极易产生自燃，而且形成粉尘和尘爆。对地表环境和大气有着非常大的污染。

    1.4 地面塌陷

    随着煤矿的大规模开采已造成大面积的地面沉降变形、塌陷、地面裂缝，据统计全省煤矿区地面塌陷面积达250 km2，不仅改变了原有的地形地貌，而且造成地表建筑、电信、铁路、农田等设施的损害。

    2 灾害地质方面

    2.1 地面塌陷

    煤矿采区面积较大，随着开采强度的增大，造成大面积的地面塌陷、地面裂缝、建筑物倒塌。地面塌陷具有突发性、多发性、隐蔽性和渐变性，且影响持久。

    地面沉陷一般多为大范围的不均匀沉陷，我省各矿区的一沉陷深1～15 m，地表多呈现椭圆形盆地状，深度大于2 m时常形成积水坑。主要分布在抚顺、阜新、本溪、铁法、北票、南票、红阳、沈北等煤田区内，沉降面积达250 km2以上，其中阜新矿区沉陷面积近100 km2，抚顺市深降面积达30 km2，本溪市沉降面积达40 km2，铁法沉降面积为30 km2，地面沉降损毁大量的城镇设施、地下管网、工业及民用建筑、破坏了大量耕地、公路、通讯线路和自然景观。严重威胁人民生命财产安全，为当地最大的灾害问题。

    2.2 矿坑突水

    矿坑突水为煤矿区的突变型地质灾害，其主要原因多由于采空区塌陷而成的“三带”高度导致矿坑与地表水体或采空老塘区积水联系而突然充水，其突然性常造成较大的人员伤亡和财产损失。

    2.3 滑坡

    主要发生在露天煤矿区，露天边坡由于不断开采，特别是雨季边坡岩石弱面遇水失去稳定性，造成严重滑坡和排土场滑坡，我省抚顺西露天矿和阜新海州露天煤矿每年均有发生，不仅造成地面建筑及重大设备损失，而且需花费大量人力、物力、财力进行治理，严重影响煤矿的生产。

    2.4 矿震

    矿震是因矿井开采在井下地应力集中处引起的断块活动，虽其震源浅，范围小，但破坏力较大，危害严重，它不但损坏地面建筑物和井下设施，而且造成人员伤亡。我省煤矿区矿震主要发生在抚顺老虎台矿和北标台吉矿。

    2.5 泥石流

    主要发生在山区煤矿如南票、北票矿区及辽东山区煤矿，在雨季因地形、废渣及其他人为因素产生泥石流，造成冲毁农田、房屋及矿区铁路等设备，损失巨大。

    3 预防及治理措施

    我省煤矿区如抚顺，阜新、本溪开采时间已近百年，遗留的环境问题多，尤其是其中的大部矿井已闭坑或生产能力大幅下降，对现存在的环境地质问题无力治理。需动员全社会的力量进行综合治理。

    3.1 塌陷

    应建立有效的预警系统，对采区进行观测，对新区可改进采煤方法与工艺。对已有采空区可采用充填方法，使沉降降到最低；对已形成的塌陷区进行复恳与绿化，对较大积水区可进行养殖。

    3.2瓦斯

    加大对煤矿瓦斯气体的开发利用力度；对生产矿井超前施工瓦斯抽放孔，既大大限低了煤层瓦斯煤炸的可能性，又可利用瓦斯中的可燃气体供居民、化工等部门使用；同时应加大对矿井抽放瓦斯的利用率，作到变废为宝。

    3.3 煤矸石

    全省煤矸石堆放量约为12亿m3，矸石年排放580万t，现年利用仅200多万t。今后可用煤石进行修路、回填塌陷区、烧砖等，逐渐减少矸石山占地面积；对煤矿较大的矸石山、露天矿的排地场和沉陷区进行复恳和绿化；对露天矿坑进行绿化与养殖相结合，修建矿坑公园；对易产生泥石流地区修建挡土墙、绿化。

    3.4 水

    全省煤矿废水年排放量达4 100万t，其中有约3 750万 t为污染程度较低的矿井水力疏干性排放，洗煤废水每年仅350万t。应加强对水资源的保护，使矿区的疏干排水与生产、生活用水相结合，同时提高对污水的处理能力。

    4 结语

    我国近几年在城市环境地质灾害防治研究方面已取得许多重大进展，尤其在矿山岩体采动与控制工程学研究领域居国际水平，在抗采动变形建筑物结构设计与实验、采动岩体控制理论与技术方面有着重要进展和突破。

    对于那些由于长期的煤炭开采带来了严重的生态环境破坏和地质灾害的矿业城市，应该在现有的开采沉陷控制技术基础上，借鉴相关学科的新成就，创造出全新的，符合国家有关生态环境保护治理的大政方针和相关政策的生态环境恢复与地质灾害防治技术、工艺，既切合实际，又具有可操作性。以城市为单元，编制煤炭矿山生态环境治恢复总体规划，集前瞻性、科学性、系统性、创新性、经济性和可行性于一体，并对我国资源枯竭型矿山城市生态环境恢复治理与土地复垦具有示范性和指导意义。