露天煤矿矿坑治理技术展望

露天煤矿矿坑治理技术展望

张彦丽

中国葛洲坝集团第三工程有限公司   陕西省西安市710000

摘要：矿坑生态修复的一种新的尝试,资源的再利用为矿坑创造了新的价值,无论对生态环境的保护还是资源的合理利用都是非常必要和有益的。为进一步强化废弃金矿灾害防治工程措施效果，防止边坡受风砂侵蚀和雨水冲刷，对工程整体进行铺砌，修建构筑物并进行栽植养护。安排专人对一些重要的工程措施、植被和治理区域土地等进行有针对性的管护工作。基于此，本文主要分析了露天煤矿矿坑治理技术。

关键词：露天煤矿；矿坑；治理技术

中图分类号：TD824.7文献标志码：B

引言

现阶段矿山开采行业的发展过程中，露天矿产作为矿产形式之一，在城市化进程不断加快的背景下其重要性不断提升，采矿活动产生的遗留矿坑、弃渣，逐步发生风化，形成较为严重的扬尘及水土流失等环境问题，对地形地貌景观造成持续破坏。采矿活动产生的遗留矿坑、弃渣中的重金属元素随雨水渗入土壤，对土地资源、土壤性状及地下水产生持续污染和破坏。

1露天煤矿概述

中国是煤炭生产大国，煤炭约占一次性能源消费的70%，因此，煤炭资源是国民经济和社会发展的重要物质基础。目前，露天煤矿开采总产量的比重已提高到30%。然而，露天开采造成的土地破坏制约了矿区的可持续发展。根据中国地质调查局《全国矿山地质环境调查报告》统计，我国矿山总面积1040hm2，采矿损毁土地面积约220万hm2，露天煤矿开采过程中直接挖掘和固体废弃物堆积损坏大片土地，破坏原始地貌和土壤结构，植被种群不复存在，生态环境难以恢复。在“绿水青山就是金山银山”和“双碳”的理念下，矿区生态重建成为当下学者研究的热点问题[1]。

矿山开采会导致地下水结构组织被破坏。矿坑中煤炭资源被逐渐开采出来之后，地下水压力逐渐升高，超过一定数值时地下水就会在矿坑裂缝处形成喷涌，从而导致矿井水害的发生。因此，对矿坑水文地质条件进行研究，了解矿坑充水水源和充水特征，运用系统理论建立水文地质模型，是正确预测矿坑涌水量和进行矿坑地下水防治的前提。

2露天煤矿矿坑治理技术分析

露天开采是一种先将上覆岩土层剥离后再采出煤炭资源的开采方法。大规模的煤炭露天开采会引起土地挖损与压占、地下水疏干、水土流失、植被破坏、大气污染、区域景观破损等生态环境问题，与井工开采相比，露天开采过程中生态环境影响更大、视觉更直观、修复治理任务更紧迫。

2.1完善矿坑水管理制度

对新建、改建、扩建项目，在基础设施配套和满足水质要求的基础上积极引导使用矿坑水。落实用水定额管理，发挥以水定需的引导作用。建立健全社会资金引入体系，放宽社会资本的投资领域，充分运用市场机制，理顺矿坑水价格，明晰产权关系。逐步建立健全促进矿坑水利用激励机制，在矿坑水生产和使用过程中给予政策引导和支持，培育矿坑水利用市场，提高矿坑水利用比例。将矿坑水纳入到当地水资源配置规划中。对提供公共生态环境服务功能的河湖湿地生态用水、景观环境用水使用矿坑水的，鼓励采用政府购买服务的方式推动矿坑水资源化利用[2]。

2.2防控地质灾害

在矿产资源勘查过程中，由于各种较差的各种水文地质条件，容易引发地质灾害。必须采取有效的预防和控制措施，以减少地质灾害的影响。如果无法预防一些地质灾害，首先要做好防控工作，制定应急预案。可以利用先进的科学技术，24h对地质灾害频发地区进行实时监测，了解地下水运动特征，一旦出现异常报警，立即通知相关人员，采取适当措施应对和降低地质灾害风险。特别是在山区，政府部门要做好地震预警工作，确保人民群众生命财产安全。

2.3重构土体下水土保持

露天矿山排土场从底部至排弃最终高度之间高达几十米，甚至上百米，采用分层、分台阶排弃，从下至上有岩石层、矸石层、土层等多种地质构造，且全部为人工重构的构造，如何在纵向高度上百米重构土体的排土场上控制水土流失，是难题之一。准能矿区处水土流失严重地区，在开矿之初可借鉴的案例和成熟的技术标准几乎没有，如何在重构土体环境下进行很好的水土保持也是面临的巨大难题。同时还需针对平台、边坡、坡顶、坡底等不同区域开展相应的水土保持技术研究[3]。

2.4地貌重塑技术

针对不同的场地类型，前人形成了不同的地形地貌重塑技术:高陡边坡:在控制边坡稳定方面，前人提出了“削坡减重”和“回填压脚”相结合的冻融高陡复合边坡稳定控制技术；废弃渣石场:有学者提出了“优先利用剥离土、适当配以人工土”的技术，通过在废弃渣石场覆盖种植基质以改善植被生长环境；深大矿坑:前人提出了保留采坑积水形成的高原湖泊、采坑部分回填形成梯田、采坑边坡减坡和坑底就势整平4种重塑技术。

2.5重构根植环境下土壤改良

土壤是植物生长的基质，是植物生长养分和水分的主要来源，土壤理化性质的优劣和养分含量的高低直接影响植物生长。露天煤矿在开采中上部土壤为重构体，土壤理化性质、微生物等影响植被生长的根植环境发生了变化，且夹杂着生土。该生土特点是有机质含量少、理化性状不良、微生物活动微弱，不适于耕作，对植被恢复有较大影响。准能矿区黄土层有马兰黄土、离石黄土、午城黄土，在开采作业中难免出现部分混排现象，植被恢复需要在土壤改良、肥力快速提升等方面开展科研攻关

[4]。

2.6植被恢复技术

植被恢复是在地貌重塑和土壤重构的基础上，综合考虑矿区受损程度、气候、海拔、坡度、坡向、地表物质组成和有效土层厚度等因素，针对不同受损程度的土地进行先锋植物和适生植物的选择以及其他植被的配置、栽植和管理，重新构建持续稳定的植物群落。通过人工建植在短时间内达到较高水平的植被覆盖度和生物量对矿区恢复初期尤其重要。植物物种的选配、播量和播种方式是高寒矿区植被修复的重要研究内容。物种选择要因地制宜兼顾生态效益和经济效益，选择能适应当地自然条件、快速生长、抗逆性强，可形成高盖度和良好地下根系的土著种和先锋种。

2.7解决矿坑涌水问题

在开采过程中，通常会建造地下矿井，但它们受不确定水文地质条件的影响，这可能会导致矿井中的水流危及矿工的生命。在水文地质调查中，需提前采取有效措施防止通风和排水，并应用有针对性的方法调查矿山周围的地下水。例如，在靠近河流、溪流和矿山的地区，对水资源进行大地测量分析和记录，以避免采矿期间发生水文和地质灾害。其次，有必要持续监测水文条件，以监测地下水位的异常情况并作出早期响应[5]。

结束语

经济社会的飞速发展和前期大规模的基本建设，一定程度上得益于矿产资源的开发利用，在矿产资源开发获得巨大经济效益的同时，也对原来的生态环境造成了严重的破坏。近年来，随着生态环境保护意识的逐渐增强和重要性的突显，国家先后关停了许多露天矿山的开采，留下了一大片形状各异的废弃矿坑，研究废弃矿坑的再利用对生态环境的保护和资源的合理利用具有重要意义。

参考文献：

［1］李文超，张波，李伟．伊敏露天矿生态修复技术［J］．露天采矿技术，2022，37（5）：82－85．

［2］王振伟，李斌，王智涛，等．伊敏露天矿弱层与正断层复合作用下顺倾边坡变形规律［J］．露天采矿技术，2022，37（5）：24－27．

［3］郭子钰．露天煤矿边坡变形破坏滑动全过程研究［D］．阜新：辽宁工程技术大学，2021．

［4］刘敬玉，赵立春，王彦卓，等．扎哈淖尔露天矿煤矿南帮大变形区治理方案［J］．露天采矿技术，2022，37（5）：8－10．

［5］赵福刚．金属矿山废弃地综合处置技术研究现状［J］．现代矿业，2022，38(01):194-208+218．