1、探究开采沉陷对生态环境的影响及对策摘 要因采煤生产的发展，导致了煤矿开采沉陷的发生，生态系统遭到破坏，产生了不利的社会效应，如何限制煤炭开采沉陷对环境的负面影响，已经成为一项十分重要的议题。此文论述了我国矿产开采过程中，开采沉陷对采矿生产活动造成的各种环境破坏进行了分析及提出了对策。 关键词开采沉陷；环境影响；分析；对策 中图分类号：X826.03 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0079-01 0 前言 我国是世界第一产煤大国，产量占世界的 37%。煤炭占国内一次能源生产总量的 76%，占消费总量的 69%，2005 年全国煤炭产量2.19x109，t，2020
2、 年预计将达到 3x109，t，而且西部地区占全国储量的一半以上川。煤炭资源的开发利用，有力的支撑和保障了我国经济社会的可持续发展。但煤炭资源的不合理开发利用引发了严重的生态环境向寇，直接制约着我国经济社会的可持续发展与和谐社会的构建。 无论是露天开采还是地下开采，随着煤矿开采，不可避免地会在不同程度上引起开采沉陷变形。开采沉陷对环境的影响突出地表现在：地表耕地受到破坏；平原地区大片地表移动盆地积水；干旱山区由于地表水系受到破坏，影响居民生活用水和灌溉用水；受采动的山地易产生滑坡，危及工民用建筑物和生活生产设施的安全等等。 1 开采沉陷对水体环境的影响 开采沉陷对地下水资源的影响主要表现在三个
3、方面： 一是破坏了地下水均衡。煤层开采至一定面积后。由于采空区顶板的冒落，在采空区上部覆岩中形成较为明显的三带，即带是冒落带、带是裂隙带、带是整体移动带。冒落带和裂隙带含水层直接遭到破坏，原来储存于该含水层中的地下水在短时间内排向采空区形成矿坑水而被排出，人为改变了地下水的补径排条件，从而破坏了地下水均衡，这种破坏是一次性的、不可逆的。 二是对岩溶大泉的影响。在泉域范围内采煤，不可避免地要对岩溶泉水的流量产生影响。如果开采煤层下伏及附近的岩溶水水位高于采空区标高，并有断裂破碎带、陷落柱及钻孔穿过采空区与下面的岩溶水相联通时，则可能出现下伏岩溶水的底板突水和侧向突水现象，这样不但疏干了煤系地层中
4、的地下水，也使得下伏奥陶系岩溶水遭到一定程度的破坏，从而直接影响岩溶大泉流量。 三是对浅部含水层及供水水源地的影响。煤矿采空塌陷使覆岩产生了大量垂向张裂缝，有的裂缝直通地表，在地面形成地裂缝、地面塌陷。这些矿井、巷道、采空区及张裂缝成为采空区以上各类含水层中地下水快速漏失的通道，致使采空区以上各类含水层中地下水流入矿坑，随着矿坑水的疏干排放，造成采空区以上各类地下水含水层地下水位下降或被疏干。其直接后果是造成水利设施大量报废，地表植被死亡、粮食减产甚至绝收。 2 开采沉陷对土壤环境的影响 煤矿区土壤中的有害元素主要来源于煤矸石风化自燃、淋滤，矿区大量粉尘、废气的沉降以及矿井水。有害元素通过各种
5、水力联系（导水砂层、地层裂隙、河流等）发生污染转移，使矿区及其周边地区的土壤质量下降，生态系统退化，农作物减产，甚至威胁人体健康。土壤一旦被有害元素污染，其危害性高于水体的污染，因为有害元素化合物能较长时间存在于土壤环境中，且不易被人察觉。例如，土壤中毒性最大的Cd、Pb、Hg、As 等元素在生物放大作用下大量富集，沿食物链最后进入人体，引起急、慢性中毒，造成肝、肾、肺、骨等组织的损坏，甚至能够致癌。 3 开采沉陷对地表变形的影响 根据现有的调查和研究结果表明，煤矿在开采过程中，在采动范围内，地表的沉陷变形主要有：裂缝、塌陷、滑坡和挤压等。a.裂缝。地表裂缝有张性和拉性两种，一般张性裂缝比较普
6、遍，分布范围也广，在塌陷带平均每一平米有一条。张性裂缝一般发生在推进工作面的前方和采空区边界，地表下沉边缘拉伸变形区。其特点一般为“V”字形，开口大，愈往深愈小，与岩层层厚有密切关系。b.塌陷。当地表下沉或裂缝两侧有一定落差时称塌陷，也可以称为断裂和洼陷，或称台阶状裂缝。塌陷发生的具体位置一般在采区边界、大巷煤柱附近，特别在黄土冲沟和岩层峭壁地段容易发生。c.塌方。在断裂和冲沟形成的陡崖山区和岩层风化后形成的陡崖和沟谷地带。由于暴雨冲蚀、冰雪融化，地面建筑破坏土石基底，井下采空后裂缝容易发生塌方，其范围大小因上述条件不同而变化。d.挤压。野外调查和岩移观测资料表明，在地貌变化很大和开采煤层上覆
7、岩层薄厚不一的陡峭山区，丘陵平原区，或在河谷的卸压地带，常有挤压或压缩现象发生。 4 开采沉陷的治理对策 4.1 保水开采 a.选择合理的开采区域。对于不存在含水层或煤层埋藏适中，有含水层但其底部有厚度较大隔水层的地区。该区域煤层开采的垮落带和导水断裂带发育不到含水层底部，不至于破坏含水层结构，可以实现保水开采。b.留设防水煤（岩）柱。目前在松散含水层等水体下采煤，一般根据开采区域煤（岩）地质及水文地质条件、煤（岩）柱两侧的开采状况及采矿技术条件等因素，采取留设防水煤（岩）柱的方法进行开采。c.对采矿区实施充填。实践证明，在埋藏浅、基岩薄和冲积层厚的条件下，煤层开采过程中对采空区及时进行充填，
8、可以有效减小工作面前后支承压力的分布，抑制煤层顶板岩层的破坏程度、导水裂缝带的进一步发育、隔水关键层的离层和地表的下沉量，从而达到与留设防水煤柱同样的效果，避免浪费煤炭资源。目前在煤矿开采中使用较多的充填工艺主要有矸石密实充填、膏体材料充填、水砂充填和高水材料充填 4 种。 4.2 减沉技术 采矿最大的环境破坏是开采地表沉陷对地面建筑物和农田的破坏，其处理办法是：采用条带与充填开采办法减沉，对破坏的农田复垦。基于隔水岩组的隔水理论，可以建立“局部（条带）充填体主关键层”控制隔水层稳定性和地表沉陷，形成关键区域局部充填或部分充填开采技术。具有发展前景的主要技术类型有：采空区膏体条带充填、覆岩离层
9、分区隔离注浆充填、条带开采垮落区注浆充填。 4.3 协调开采 该方法是控制山体大面积滑坡的重要方法之一，主要是通过合理的开采布局，开采顺序、方向、时间等方法减缓开采地表变形值，该方法的关键是工作面尺寸及工作面间距的确定，在简单的条件下容易实现，条件复杂时必须借助计算机模拟来确定。但是，在采深较小、采高较大的条件下，此方法也将受到限制，必须采用部分开采或采空区充填等开采方法进行减损控制。 5 结语 采煤活动所形成的开采沉陷对生态环境有着巨大的破坏作用，危及人类的生存与健康，并影响到区域生态经济的可持续发展。而因为采矿过程中更所造成的开采沉陷的治理需要花费大量的人力、物力和时间，且工艺要求较高，某
10、些方法处理不当还可能会出现新的环境破坏与二次污染。因此，加快实践研究，探究开采沉陷对生态环境的影响和寻找切实可行的治理措施具有重要的意义。 参考文献 1 潘春华.采矿对地质环境的影响及冶理设想J.能源材料，2011：206-207. 2 徐占军，侯湖平，张绍良等.采矿活动和气候变化对煤矿区生态环境损失的影响J.农业工程，2012，28（5）：232-240. 3 崔斌，韩克程，叶旋.采矿生产对环境的影响及治理措施J.山西焦煤科技，2011， （5）：51-53. 4 黄庆享，刘腾飞.浅埋煤层开采隔水层位移规律相似模拟研究. 西安科技大学.2006.10. 作者简介 穆驰 （1990） ，陕西省渭南，硕士研究生，专业：矿业工程。
