摘要：煤礦是人類在開掘富含有煤炭的地質層時所挖掘的合理空間，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固體燃料，是可燃性有機巖的一種。文章發(fā)表在《自然雜志》上，是自然科學論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關鍵詞：地質災害,地面塌陷,地裂縫,煤矸石,災害治理

　　采煤方法種類很多，世界主要產(chǎn)煤國家使用的采煤方法，總的劃分為壁式和柱式兩大類。這兩種不同類型的采煤方法，無論從采煤系統(tǒng)，還是回采工藝都有很大的區(qū)別。

　　分布在山西省91個縣(區(qū)、市)的小煤礦絕大部分是縣及縣以下煤礦,多數(shù)誕生于20世紀80年代。改革開放以來,山西省煤礦發(fā)展迅猛,最多時有10 000多座小煤礦。長期以來,煤礦多、分散的格局和粗放落后的礦業(yè)經(jīng)濟增長方式給山西帶來了嚴重后果,資源浪費、環(huán)境污染、生態(tài)破壞,已直接影響到煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及當?shù)鼐用竦纳姝h(huán)境。

　　1　礦山環(huán)境地質問題

　　以沙峪煤礦為例,沙峪煤礦礦區(qū)范圍內分布著4個行政村,農(nóng)業(yè)人口2 000余人。礦區(qū)內溝谷發(fā)育,地形破碎,土地較貧瘠,受采煤的影響,使原本脆弱的生態(tài)環(huán)境日趨惡化。土地退化、荒蕪、房屋裂縫、水源干枯等環(huán)境地質問題日益突出,居民的基本生存條件受到嚴重威脅。煤炭的大規(guī)模開采造成了對礦山環(huán)境的較大破壞,采空塌陷、地面裂縫、區(qū)域地下水位下降、煤矸石堆放、礦坑排水等一系列地質災害和地質環(huán)境問題相繼發(fā)生和出現(xiàn)。

　　沙峪煤礦是一個具有34年開采歷史的集體礦山,采掘生產(chǎn)機械化程度中等,回采率達65%,累計原煤產(chǎn)量110萬,t采動面積約2.6 km2。采煤活動對礦山地質環(huán)境的破壞和影響,主要包括以下幾個方面。

　　1.1　地下水位下降

　　據(jù)調查,沙峪煤礦現(xiàn)采2#煤,礦坑排水主要來自其頂板(多層)砂巖裂隙水,達300~500 m3/d,由于其集中排放,改變了地下水運移狀態(tài),周邊地下水向井下巷道匯流,地下水位呈下降趨勢,使煤層之上含水層儲水結構遭到破壞。礦區(qū)中部出露于二疊系石盒子組砂巖中的1眼天然泉以及各村中8處水井,淺層均先后干枯,使礦區(qū)內的村莊、居民及大小牲畜用水受到不同程度影響。而礦坑排水大多數(shù)直接排放,造成了水資源的浪費。

　　1.2　采煤引發(fā)的地面裂縫、塌陷等地質環(huán)境問題

　　沙峪煤礦采用長壁式采煤法,全冒落頂板管理,回采率65%以上,煤礦投產(chǎn)34年來,采動面積達2·6 km2,因井田地處低—中山區(qū),地表大面積黃土覆蓋,松散層厚度30~70m。據(jù)實地調查,在采空影響范圍內發(fā)現(xiàn)地裂縫20余處,礦區(qū)內部分民居于1997年末開始出現(xiàn)地裂縫(圖1),地裂縫寬度1·5~2 cm,最大降幅1 cm,最大寬度5 cm。

　　1.3　煤矸石堆放的潛在危害

　　據(jù)相關資料,煤矸石對環(huán)境的危害主要有以下三點:

　　1)煤矸石自燃對環(huán)境的污染

　　據(jù)統(tǒng)計,我國大約有1/3的矸石山發(fā)生過自燃,放出大量的SO2、H2S、CO、CO2和氮氧化物等有害氣體并伴有大量煙塵(圖3),對礦區(qū)環(huán)境造成嚴重污染[1];

　　2)煤矸石對水體和土壤的污染

　　煤矸石經(jīng)雨水淋溶進人水域或滲入土壤,會影響水體和土壤,并被植物根部所吸收,影響農(nóng)作物的生長,造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn),同時,還會通過食物鏈進入人體,危及人類健康[2];

　　2　治理與恢復方案

　　2.1　避讓搬遷

　　由于煤礦的多年開采,采空塌陷面積達0·1 km2,造成村民房屋不同程度的破壞,目前塌陷還在不斷擴大。村莊地下淺層水疏干,人畜吃水困難,對村民生命財產(chǎn)均造成威脅,需采取部分避讓搬遷方式進行治理。選取的新村址范圍內地形地貌較好,有一定量的地下水資源,可基本滿足當?shù)厝诵笥盟８亍⒅脖磺闆r較好,水土流失輕微,僅有挖方量較小的交通、居住、耕作方面的人類工程活動,交通方便,無采空區(qū)、地面裂縫、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等地質災害,適宜建筑[3]。

　　2.2　采空塌陷、裂縫的治理與恢復耕地

　　首先清理舊村莊,用推土機推平,通過壓道機、推土機和運送汽車往復壓實,及時覆蓋黃土。對因采空塌陷造成破壞的耕地采用人工或機械方式進行填埋(夯實)裂縫和陷坑,平整田面,因地制宜,修筑相應的田間道路及排水工程,并在各級梯田的外邊緣修筑護田堤,控制水土流失,保護壩田,恢復農(nóng)田的耕種功能。

　　土地復墾后,耕作層的土壤大部分變?yōu)樯?不利于作物的生長,需要在深翻的同時,配方施肥,培肥土壤。同時,為了保持人工土壤中的水分,宜盡量在其底部回填約0·5 m的亞粘土或粘土,形成人工隔水層,然后再回填亞砂土。恢復耕地后種植一些抗旱性強的鄉(xiāng)土植物。

　　核心地質礦產(chǎn)期刊論文投稿：《自然雜志》分為中國的自然雜志和英國的Nature，是一本內容涵蓋自然科學各個領域的學術性和知識性、動態(tài)性相結合的綜合刊物,是北京大學圖書館等機構審定的自然科學總論類國家中文核心期刊,也是我國多種檢索和光盤版的全文收錄源刊物。