作者简介:
崔艳芳(1986年12月),女,汉族,山西人,天津师范大学城市与环境科学学院2011级环境科学研究生
1左权县煤炭资源及开发概况
左权县位于山西晋中东南部,太行山主峰西侧,于36°45′~37°17′N、130°6′~113°48′E之间。煤炭资源十分丰富,已探明储量达54亿吨,属于沁水煤田东部边缘,主要分布在该县西部地区,即阳寒王-左权-温城一线以西。煤层构造为北西向倾斜的单斜构造,局部有背向斜和断层,煤层走向约为N30°E~S210°W,倾向N330°W,倾角5°~12°,局部25°。煤种以县城为界,南部为烟煤,主要有瘦煤、焦煤,北部为无烟煤。
左权煤炭开采历史悠久,解放前就有小煤窑开采,但生产力较低。从70年代开始对小煤窑进行技术改造,到80年代各矿井基本上达到了半机械化水平,以刀柱、仓房短壁式为主要开采方式。到1990年,全县共开办各类煤矿60座,占地面积达90.24平方公里,从2009年4月份开始左权煤矿企业开始兼并重组,分别引进阳煤集团、汾西集团、潞安集团、省煤运公司、省进出口公司等5家大型国企对全县21座煤矿实施兼并重组,到2010年底已整合成为12座,整合后总产能由每年794万吨提升到1680万吨,单井生产能力全部达到90万吨以上,至2013年底,全县所有矿井全部实现机械化开采、信息化管理,煤炭年生产能力将达到2000万吨,完成由煤炭大县向煤炭强县的转变。
2地质环境问题影响因素分析
2.1自然因素
该区主要含煤层为石炭统太原组和下二叠统山西组,煤层上覆基岩厚度小,主要由泥岩、砂质泥岩,浅灰色砂岩及灰色石灰岩组成,这类岩石硬度小,易风化,结构松散,遇水易崩解。且位于太行山复背斜与沁水复式向斜的交汇部位,其构造类型以断裂为主,并在断裂两侧伴生张性断裂。
矿山分布区以黄土侵蚀沟壑地貌为主,地形复杂,起伏较大,沟谷切割强烈,山高谷深,相对高差大,地应力分布不均;属温带大陆季节性气候,夏季降水集中且强度大,是泥石流、滑坡的诱发原因。
该煤炭分布区位于太行山复式背斜隆起与沁水复式向斜交汇部位,位于娘子关泉域的南部补给区,距离可溶灰岩裸露区较近,地下水交替积极。由于区域岩溶地下水水位下降,膏融作用挤碎上覆岩层后,随地下水区域岩溶地下水水位下降形成空隙带,岩石结构容易受到破坏,岩性变得较脆弱,易遭受溶蚀作用,形成陷落柱。
2.2人为因素
开采方法:左权煤炭开采历史悠久,并且长期沿用刀柱、仓房短壁式等落后开采方式,即一般是以留设临时小煤柱,以管理顶板的安全为目的,随开采后不久,煤柱将垮落,当范围达到一定程度时,开采覆岩冒落范围将达到地表,出现地表塌陷坑。当几个相邻小煤矿开采到一定范围,形成的临时非稳定区将是个体煤矿的采空区的总面积,一旦某个区域发生顶板大面积垮落,随即引发整个区域的顶板垮落灾变,形成大面积地表塌陷、滑坡等地质灾害发生。
管理:2010年以前全县煤矿绝大多数闭坑矿山系集体、个体私人经营,自然闭坑,闭坑时未按要求提交闭坑报告,也未上交采空区的有关资料,导致相关部门对地下采空区分布情况不掌握;另外,在左权煤矿实施兼并重组以前,私营企业主任意堆放煤矸石及矿渣,肆无忌惮占据土地资源;重组后企业一般沿山沟简单建一个尾矿坝就直接堆放煤矸石,无人管理,小尾矿坝在山沟中自然堆放,无维护措施,长期以往,遇有暴雨或其他自然灾害,不可避免地引发规模不等的滑坡和泥石流,对下游居居民的生命财产和水土资源造成巨大危害。
综上所述,左权矿山环境地质问题的产生是自然和人为两种因素的迭加。自然因素是形成矿山环境地质问题的基础条件,人为因素是造成矿山环境地质问题的主要因素。
3主要地质环境问题
由于左权县煤炭分布区的特殊地层岩性、地质构造、地形地貌与气候,加之企业经营者长久以来忽视对尾矿管理,开采方法落后,导致严重的地质环境问题。
3.1地质灾害问题
3.1.1地面沉陷、地裂缝
截至2009年底,左权县采空区面积约89.50km2,塌陷、地裂缝11处,面积达54km2。主要分布在汾后、突堤村、下琪至、刘家窑等一带,其中刘家窑村塌陷现象较为严重:距刘家窑村民窑洞前不到2m的地方,由于塌陷,致使该村村民水窖、院落严重下陷,落差约2m。穿村公路附近山上有一漏斗形塌陷,塌陷半径约有8m,受此塌陷影响,公路旁边时不时有小型崩塌出现,严重影响公路上行人及过往车辆的安全。该村约有30多亩土地出现不同程度的塌陷、裂缝,严重制约着农业生产。
3.1.2滑坡
据左权县2009年地质灾害调查表明,拐儿镇关长沟村由于滑坡造成的直接经济损失达10万元。西关镇七里店村煤矸石堆存在潜在滑坡,此滑坡现处于不稳定状态,威胁到七里店村房屋约10间、5户人家的生命安全。
3.1.3泥石流
阳煤集团五里堠煤矿的煤矸石多堆积于下川河沿岸,遇暴雨及强降雨将会爆发泥石流。一但爆发泥石流就将会掩埋线路、破坏路基和路桥,砸坏房屋,同时也会堵塞河流、对下游村庄、生态环境等均会造成严重危害[6]。
3.2资源破坏问题
3.2.1煤炭开发占用及破坏土地资源
根据调查统计资料得知,煤炭开发占用及破坏土地资源类型及数量如下:水地30亩、耕地98亩、林草地2010亩、不可利用土地120亩,其中占用林草地面积最多,达到了占用土地面积总量的89%,由此所引发的潜在水土流失问题也不容忽视。大多煤矸石处于露天堆放状态,煤矸石受到降雨喷淋或长期浸渍,矸石中的有害成分溶入到土壤中,对土壤造成二次污染。
3.2.2煤矿开采造成大气污染
据县环保局统计,2010年全县工业废气排放总量为24.59亿立方,其中矿井排放总量约为10.19亿立方,这些含有H2S、SO2、CO的有害气体直接排入大气层中,对大气层污染相当严重。
3.2.3破坏地下水资源,加剧水资源矛盾
(1)在煤炭开采过程中,为保证采矿安全,需进行人为的输干排水。左权县煤矿矿坑水排放量约为3.4×105m3/a,这便使本来很宝贵的水资源白白浪费了。
(2)由于煤层埋藏浅、开采厚度大,煤矿采空区塌陷后,致水裂隙沟通到地表,也易使地表水资源漏失。据环保部门调查,目前已有5条地表径流因漏失断流,清漳河主要支流下峤漳河一年三分之二断流或基本断流,变成了季节性河流[5]。
4建议及对策
煤炭开采诱发的地质环境问题对自然环境和社会环境均造成了极大的危害。因此,在分析地质环境问题的诱发原因及主要问题表现的基础上,因地制宜探索积极可行的防治对策。
首先,左权县煤矿区的滑坡、泥石流,采用工程治理为主、生物治理为辅的措施。具体方法为:采取支挡、锚固、加固边坡、改变滑体外型及疏排地表、地下水等措施以防治滑坡,但对极其危险的滑体,通过改变边坡形状即降低边坡高度或放缓边坡角,削坡减载,永久性地改变边坡岩体内的应力状态。
其次,针对地面塌陷及地裂缝非常严重的地区,必须采取避让搬迁的措施;对于一般沉陷土地可实施台田化处理:台田上部设计成坡面内倾且设置汇水沟的台田田面,底部设蓄水池,雨季即可用于收集雨水,又截蓄上部坡面流失的水土。
再次,对于地下水资源破坏问题,应根据采矿区断层构造含水性的不同采取不同的措施。如断层含水性弱,出水量小,不含泥沙,则采取排水降压疏干的方法,并要把抽出的地下水补给当地生活用水;如断层含水性好,出水量大,水中含泥沙多,则采取井下注浆堵水的措施,将地下水封堵于岩层之中。
参考文献:
[1]王剑民.左权县煤炭工业发展的几点思考[J].西北地质,2003,(1):97-101.
[2]熊彦,熊家勤.左权县水资源研究[J].中国地质,2007,(2):51-53.
[3]李震.西藏自治区矿山主要地质环境问题及防治建议.[J]地质灾与与环境保护,2007,10:57-61.
[4]段红志.山西潞安左权阜生煤业煤层顶煤冒放性分类及工作面设计研究.[J]城市建设理论研究,2011(22):53-55.
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