淮南矿区矿山地质环境影响评价方法探讨
柴义伦
(安徽省地质环境监测总站,安徽合肥 230001)
摘 要:通过矿山地质环境调查,深入分析矿区地质环境背景与矿山地质环境问题特征,探讨矿山地质环境影响评价方法,科学评价矿业活动对矿山地质环境与区域地质环境的影响,为矿区生态环境建设提供科学依据。
关健词:矿山地质环境;矿山地质环境问题;影响评价
1、概况
淮南煤炭矿区地处安徽省北部淮河中下游地区,矿区面积约2800km2,行政区涉及安徽省淮南、阜阳、蚌埠等3市5区3县部分。矿区共分布各类煤矿80多家,其中,新建矿山2家,生产矿山18家,闭坑与政策性关闭矿山60多家,设置采矿权面积达1604 km2。矿区累计开采原煤约12亿吨,引发以地面塌陷、含水层破坏为主的矿山地质环境问题突出。
2、地质环境背景条件
2.1 自然地理
淮南煤炭矿区地处我国南北气候过渡地带,多年平均气温11~14℃,多年平均降水量600~1400mm,降水主要集中在6~8月份,约占全年降水量的45%,多年平均蒸发量800~1200mm。区内地表水属淮河水系,较大的地表水体为淮河及其支流,以及地面塌陷积水区,均属季节性水体。
矿区位于淮北平原与江淮波状平原两在地貌单元交界处,整个地形大致以淮河为界,淮河以南地区地形岗坳相间、波状起伏,地面标高20~242.6m,丘陵、平原均有分布,以剥蚀堆积、构造侵蚀溶蚀地貌类型为主;淮河以北地势平坦开阔,自西北向东南缓倾,地面标高15.5~25m,为淮河冲积平原,以堆积、剥蚀堆积地貌类型。
2.2 地质构造
矿区位于中朝准地台之华北坳陷南缘,淮河台坳淮南褶断带,褶皱、断裂发育。地层属华北地层大区晋冀鲁豫地层区徐淮地层分区淮南地层小区,除中元古界、志留系、泥盆系、石炭系下统、三迭系的中上统、侏罗系缺失外,其余地层均有不同程度的发育。
石炭、二叠系为含煤地层,地层厚度大于900m;矿床类型属多旋回沉积矿床,矿体埋藏深度变化较大,自南向北覆盖层50~700
2.3 水文地质条件
2.3.1 松散岩类孔隙水
含水层组由第四系、新近系松散堆积物组成,自上而下大致可分为4个含水层组,第一含水层组由第四系全新统、上更新统松散堆积物组成,地下水具无压至半承压性质,接受大气降水的直接补给,与地表水关系密切,补充来源充沛;第二、三、四含水层组由第四系中、下更新统和新近系中新统半胶结松散堆积物组成,各含水层组富水性主要受含水砂层发育程度控制,颗粒相对较粗、分选性较好、厚度较大的地段富水性强,单井涌水量达1000~3000m3/d,反之富水性相对较弱,地下水具承压性质,主要接受侧向迳流补给;各含水层组之间分布有大于10 m厚度的粘性土隔水层,水力联系微弱。
2.3.2 碳酸盐岩裂隙岩溶水
含水岩组由寒武系、奥陶系、石炭系碳酸盐岩组成,主要埋藏在煤系之下,富水性主要受构造和岩溶发育程度的控制,富水地段单井涌水量1000~3000m3/d;地下水具承压性质,水头标高一般22~25m,溶解性总固体一般小于1g/l,地下水类型呈现典型的径流~开采型;奥陶系、石炭系碳酸盐岩裂隙岩水是矿坑涌水的直接充水水源。
2.3.3 碎屑岩类孔隙裂隙水
含水岩组由石炭系、二迭的系碎屑岩组成,岩性以泥岩、砂岩、页岩等组成,富水性一般较差,受构造影响,构造发育地段岩石破碎裂隙孔隙较发育,富水地段单井涌水量可达1000m3/d;地下水具承压性质,是矿坑涌水的直接充水水源。
2.4 矿区工程地质条件
2.4.1 岩体
矿区主要分布碳酸盐岩工程地质岩组和碎屑岩工程地质岩组。碳酸盐岩工程地质岩组,主要奥陶系、石碳系的灰质白云岩、白云质灰岩及生物碎屑灰岩组成,隐晶质~细晶结构,层状构造,新鲜岩石单轴抗压强度60~150MPa,属硬质岩石。碎屑岩工程地质岩组由二迭系的砂岩、泥岩组成,薄~中厚层状,软硬相间,砂岩新鲜岩石单轴抗压强度60~127MPa,泥岩新鲜岩石单轴抗压强度6.0~59MPa。
2.4.2 土体
矿区土体由第四系与新近系松散堆积物组成,以粘性土和砂性土为主,具多层结构,覆盖于岩体之上,构成地表覆盖层,厚度一般50~700m,不同地层时代的土体工程地质特征有一定的差异,总体上粘性土呈可塑状态,砂性土一般呈现密实状态。
3、主要矿山地质环境问题与恢复治理成效
3.1 采煤地面塌陷
截止2015年底,矿区共发生采煤塌陷74处之多,多处塌陷连成一体,形成20个塌陷面积大小不等、深浅不一的塌陷区,最大塌陷区面积93.5 km2,最大塌陷深度达22m,其塌陷规模属中~大型。塌陷区主要分布于淮南市的八公山、谢家集、大通、潘集、凤台、阜阳市的颍上、颍东等地区,矿区累计塌陷面积约316.82km2,其中积水区78.19 km2。据不完全统计,采煤塌陷损毁土地资源31682hm2,其中基本农田达25344hm2,大量的民房、农田水利、交通、电力等设施被损毁,直接经济损失超过500亿元。
3.2 含水层破坏
截止2015年底,矿区含水层破坏面积达316km2,分布范围与塌陷区基本一致;受采掘和矿坑排水的影响,采空区上方岩层发生冒落、碎裂和弯曲变形,造成含水层原始结构遭受破坏,导致地下水赋存条件、循环条件和流场的变化,引发局部地下水位大幅下降,最大下降幅度超过50m,水量亦有明显减少,易诱发岩溶地面塌陷、地面沉降等系列地质环境问题。
3.3 恢复治理成效
各级政府及矿山企业高度重视矿山地质环境恢复治理工作,采取了一系列行政、技术和工程措施;编制采煤塌陷区土地综合整治规划,制定采煤沉陷区村庄搬迁计划,累计投入资金约185.17亿元,用于搬迁避让和治理工程,新建12个居民区,恢复治理面积2195.43hm2。
4、矿山地质环境影响评价
4.1 评价原则
以矿山地质环境条件为基础,以矿山地质环境问题及危害程度为主要因子,结合矿产资源开发利用程度、矿山地质环境恢复治理难易程度,采用定性与定量相结合方法进行评价。
4.2 评价指标选择
4.2.1 矿山地质环境影响评价
依据矿区矿山地质环境影响因素,本文选择地面塌陷地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观与土地资源破坏等4个主要因子进行评价,根据相关参数按照相关规范、标准划分影响程度等级(表1)。
表1 矿山地质环境影响评价指标选择一览表
评价因子 |
评价指标 |
影响程度划分 |
||
严重 |
较严重 |
轻微 |
||
地面塌陷 |
规模 |
大型及以上 |
中型 |
小型 |
危害程度 |
严重 |
较严重 |
轻微 |
|
直接经济损失(万元) |
≥500 |
500~100 |
≤100 |
|
含水层破坏 |
面积(hm2) |
≥10 |
10~0.2 |
≤0.2 |
水位下降幅度(m) |
≥20 |
20~10 |
≤10 |
|
对供水水源的影响 |
严重 |
较严重 |
轻微 |
|
土地资源 |
破坏面积(hm2) |
≥15 |
15~1 |
≤1 |
破坏土地类型 |
耕地、有林地 |
园地、疏林地 |
一般用地 |
|
恢复治理难度 |
大 |
中 |
小 |
|
地形地貌景观 |
破坏程度 |
严重 |
较严重 |
轻微 |
4.2.2 区域矿山地质环境影响评价
依据区域地质环境影响因素,本文选择区位、地质环境条件、矿产资源开发利用、矿山地质环境问题与发展趋势、矿山生态环境恢复治理等作为评价因子,采取专家打分(表2)。
表2 区域矿山地质环境影响评价指标选择赋值一览表
评价因子 |
评价指标 |
赋值 |
权重 |
|||
3 |
2 |
1 |
||||
区位条件 |
据规范(DZ/T0223-2011)确定 |
重要 |
较重要 |
一般 |
0.05 |
0.05 |
地质环境背景条件 |
地形地貌 |
平原 |
丘陵 |
山地 |
0.03 |
0.15 |
地质构造 |
复杂 |
中等 |
一般 |
0.02 |
||
水文地质条件 |
复杂 |
中等 |
一般 |
0.02 |
||
工程地质条件 |
复杂 |
中等 |
一般 |
0.03 |
||
人类工程活动 |
强 |
中等 |
弱 |
0.02 |
||
地质灾害易发程度 |
高易发 |
中易发 |
低易发 |
0.03 |
||
矿产资源开发利用 |
矿山分布集中程度 |
高 |
中 |
低 |
0.05 |
0.25 |
能源、金属类矿山比例 |
≥50% |
50~10% |
<10% |
0.05 |
||
大中型矿山比例 |
≥50% |
50~25% |
<25% |
0.05 |
||
生产矿山比例 |
≥50% |
50~25% |
<25% |
0.05 |
||
地下开采矿山比例 |
≥50% |
50~25% |
<25% |
0.05 |
||
矿山地质 环境问题 |
采空区面积(km2) |
≥500 |
500~100 |
<100 |
0.06 |
0.45 |
地面塌陷面积(km2) |
≥50 |
50~25 |
<25 |
0.14 |
||
含水层破坏面积(hm2) |
≥10 |
10~0.2 |
<0.2 |
0.05 |
||
土地资源破坏面积(hm2) |
≥500 |
500~100 |
<100 |
0.07 |
||
地形地貌景观破坏程度 |
严重 |
较严重 |
轻微 |
0.04 |
||
固体废弃物积存量(万吨) |
≥10 |
10~1 |
<1 |
0.04 |
||
废水废液年排放量(万吨) |
≥20 |
20~2 |
<2 |
0.05 |
||
地质环境治理情况 |
治理难度 |
难 |
中等 |
低 |
0.05 |
0.1 |
治理费用 |
高 |
中 |
低 |
0.03 |
||
治理率(%) |
≥50% |
50~25% |
<25% |
0.02
|