矿山开采是一项对周围地质环境有着深远影响的人类工程活动，主要体现在地形地貌景观破坏( 地面塌陷、道路输电线路损毁、岩土体失稳、水土污染) 和含水层破坏等方面。其具有影响长远、破坏规模大且因体量巨大无法精准预测破坏等特点。可造成耕地面积减少、质量下降、地表形状形态残损以及危及人类生命财产安全等后果。目前预防和治理方法主要有: 裂缝填充; 道路及输电线路恢复与加固; 污损土地治理; 坡体复绿; 开发式治理等。
1 概述
矿山开采对周围地质环境造成了影响，党的十八大以来对生态文明建设有了极大的关注。近年来，府谷县自然资源和规划局紧紧围绕省市自然资源部门和县委、县政府工作决策部署，深入践行“绿水青山就是金山银山”的生态文明理念，按照全县“东治川、南治山、西治矿”战略定位全面开展国土绿化行动，大力实施生态保护修复，助力推动黄河流域生态保护和高质量发展示范县建设。府谷县东峰煤矿有限公司位于府谷县城西北约 42 km 处，行政区划隶属陕西省府谷县新民镇管辖。地理坐标为: 东经 110°38'48″ ～ 110°42'56″，北纬 39°04'51″ ～ 39°06'29″。东峰煤矿矿区可开采煤层有 3 层，为 3—3 ，4—4 ，5—2 煤，现煤矿生产规模为 90 万 t / a。设计资源储量 40. 67 Mt，设计可采资源储量 32. 51 Mt，矿井总服务剩余年限为 20. 7 a。目前开采范围与层位主要位于井田北部的 5—2 煤和中部的 4—4 煤，目前总服务剩余年限约为 18. 5 a。我国采用“基金”缴存方式治理矿山环境问题时间不长，具体实施操作办法、评价以及设计中参考性的规范和规定少之又少。仅孙晓玲、韦宝玺、李成、杨凌雁等[1 - 4]对矿山治理恢复的现状以及在规范化、融资环境、基金等方面进行了讨论和分析，提出了一些分析和考虑。武强、刘宏磊等[5 - 6]对矿山恢复治理模式进行了讨论。总之，我国在矿山恢复治理方面目前尚处在探索阶段，如何将矿山恢复治理真正落实到位是我们要重点关注的方面。矿山开采过程面临很多地质环境遭受破坏的问题[7]，如何对地质环境破坏进行精准预测和有效治理，是我们当下面临的亟需解决的问题。府谷县是我国产煤大县，其中东峰煤矿又是众多煤矿中在地质环境遭受破坏方面有着一定代表性的煤矿。
2 区内自然环境
2. 1 交通位置神( 木) —朔( 州) 铁路、府( 谷) —店( 塔) 一级公路从矿区南部东西向通过，矿区距神朔铁路新城川集装站约 2 km，交通便利，矿区内修建有煤矿连接府( 谷) —店( 塔) 一级公路的进场道路，该道路长约 1. 1 km，路面宽 7. 0 m，路基宽 9. 0 m，路面水泥混凝土厚度为 25 cm; 还有自工业场地西侧井口一带，向西北方向沿坡而上至排矸场地的排矸道，道路全长约 700 m，为厂矿三级道路，路面结构采用水泥混凝土路面，路基宽 5. 0 m，路面宽 4. 0 m; 另有自工业场地东南角沿一自然小冲沟缓坡而上，最终至新建炸药库场地平台处的炸药库道路，三级 道 路，长 390 m，路 基 宽 4. 5 m，路面宽 3. 5 m，路面结构采用 22 cm 厚混凝土。
2. 2 气象水文矿区属典型的中温带干旱、半干旱大陆性季风气候。气候特点为: 春暖干燥，气温回升快，降水较少，多大风及风沙天气，易起沙尘; 夏季炎热多雨，日温差大，7，8 两个月多雷阵雨及阵性大风天气; 秋季凉爽湿润，气温下降快，10 月份后降水速减; 冬季寒冷干燥，雨雪稀少，且封冻期较长，季节性冻土最大冻深146 cm，冬季至春末夏初多风，平均风速为 2. 5 m/s，最大风速18. 7 m/s，风向多为南西; 多年平均蒸发量 2 450. 8 mm。据府谷县气象局提供资料，从 1959 年至 2020 年府谷降水量见图 1，图 2。
2. 3 地形地貌东峰煤矿位于陕北黄土高原北端，毛乌素沙漠东南缘，地表大部被第四系黄土所覆盖，基岩在沟谷中多有出露，地形总体为西北部高东南部低，最高点位于东峰煤矿井田西北部，高程 1 342 m; 最低点位于东南部边界一带的龙王庙沟谷河道，高程约 1 090 m，相对高差约 252 m。自新近世以来，由于受振荡性上升为主的新构造运动影响，经受多次剥蚀、侵蚀切割和堆积作用，形成了不同的地貌景观，按其成因和形态，矿区地貌单元主要分为黄土梁峁沟壑及河谷地貌两类。
3 区内地质环境
3. 1 地层岩性矿区地表大部分被第四系松散堆积物覆盖，但较大支沟中断续出露侏罗系、新近系地层，井田内地层由老至新依次为三叠系、侏罗系、新近系和第四系。区内地表主要由全新统黄土覆盖。其沉积类型主要有两类，冲洪积层和风积层。冲洪积层( Qal + pl 4 ) : 主要分布在北部和西南部较大支沟内，构成一级阶地和漫滩。上部岩性为亚砂土、粉细沙，下部为砂砾石层，厚度 3 m ～ 10 m。风积层( Qeol 4 ) : 主要分布在梁峁东坡，呈片状以固定 ～ 半固定沙丘的形式覆盖于其他地层之上，厚度 2 m ～ 5 m。岩性为褐黄色细沙、粉沙，质地均一，分选较好。
3. 2 地质构造东峰煤矿地质构造简单，为北西走向，倾向南西西，平均倾角不大于 1°的单斜构造，无大的断裂及褶皱发育，无岩浆活动痕迹。延安组为向西南微倾的简单叠置地层，层内发育宽缓的波状起伏及鼻状隆起，节理等构造。府谷地处长期相对稳定的地台区，构造变动微弱，地震出现频率小而且强度低。仅公 元 1448 年 在 榆 林 发 生 过 4. 7 级地震; 1621 年 5 月在府谷孤山一带发生过 6. 7 级地震，此后再未发生过 4 级以上地震。
3. 3 水文地质第四系全新统冲 - 洪积孔隙潜水含水层( Q2al + pl 4 ) : 分布于龙王庙沟两岸的漫滩中。因在下游沙梁村北建有淤地坝，含水层厚度变化较大，一般为 1 m ～ 10 m。岩性多为亚砂土夹砂层及碎石，泥质含量较高，透水性能较差，水位埋深 1 m ～ 4 m，含水性弱。中更新统黄土孔隙裂隙潜水含水层( Ql 2 ) : 主要分布于梁峁顶部及沟谷边坡地段，厚度变化较大，据钻孔揭露一般 2. 27 m ～ 54. 23 m，平均厚 23. 99 m。岩性为棕黄色、灰黄色砂质黄土，结构中 ～ 稍密，具孔隙，发育柱状节理，地下水以孔隙水为主，其下为隔水性能良好的静乐组紫红色黏土，在龙王庙沟一级支沟底部出露，故黄土孔隙裂隙潜水在局部以上层滞水存在。
4 矿山地质环境现状与分析
已损毁土地主要为工业广场、场外道路、炸药库、排矸场道路、炸药库道路占用损毁、排矸场压占损毁及采空沉陷损毁土 地。依据对采空区现场的踏勘调查，并 参 考“两案”，已损毁土地利用现状和损毁程度见图 3。
4. 1 滑坡区内发育的滑坡共 6 处，其中 H1，H2，H3，H4 发育规模较小，没有潜在威胁对象。H5 高陡土质边坡，滑坡宽约 20 m，长约 6 m，坡体厚约 3 m，体积 400 m3 。其滑动面倾向约 210°，倾角约 40°，滑坡现状处于基本稳定状态，滑坡规模较小，其下道路为煤矿通往煤泥厂道路，随着滑坡的进一步滑动，对其下道路造成直接威胁。 H6 高陡土质边坡，滑坡宽约 30 m，长约 20 m，坡体厚约 5 m，体积 3 000 m3 。其滑动面倾向约 90°，倾角约 40°，该滑坡现状处于基本稳定状态，滑坡规模较小，其下场地有厂房设备，随着滑坡的进一步滑动，对其上道路及副井口设施造成直接威胁。
4. 2 地面塌陷区内大部都处在东峰煤矿 3 —3 煤层采空范围线内，其中烽火台区域位于 52 盘区( 重复采动) 。3 —3 煤层主要由原阳塔煤矿、商业联营煤矿、温庄则煤矿开采，原生产矿井对采空区未采取支护措施，故在上覆地层自重下，各采空区均断续形成地面塌陷，但塌陷沉降幅度一般小于 20 cm，故地表塌陷形状不甚显著，基本保留了原有地面形态。与塌陷伴生的裂缝在沟谷边缘已被风沙掩埋，塌陷迹象不明显，但在梁顶平台处裂缝发育，局部可见塌陷错位现 象。平 台 草 地 上 裂 缝 呈 断 续 状，主 裂 缝 沿 15°， 330°方向展布，走向大致平行。地表裂缝多成组出现，一般每组发育裂缝为 3 条，每组间隔大致 200 m 左右。缝宽一般约 2 cm ～ 30 cm，现延伸长度 100 m ～ 200 m( 局部已被风沙掩埋) ，裂缝间隔 2 m ～ 10 m，最大可视深度 3 m 左右; 次裂缝整体中等发育，缝宽 2 cm ～ 10 cm，间隔 3 m 左右，延伸长度 5 m ～ 10 m，最大可视深度 0. 5 m( 如图 4，图 5 所示) 。
4. 3 含水层破坏东峰煤矿批准开采 3 —3 ，4 —4 ，5 —2 号 煤 层，煤 层 平 均厚度分别 为 4. 44 m，0. 86 m，1. 81 m，3 —3 煤 为 首 采 煤层。含水层主要对上覆孔隙裂隙水、上覆第四系黄土孔隙裂隙水、地表水及第四系松散砂卵石含水层、地 下 水位、地下水质等破坏。
5 治理措施与建议
5. 1 滑坡对 H1，H2，H3，H4 持续进行监测。对 H5 使用浆砌石挡墙进行治理，根据地形布设好伸缩缝。H6 因其处在高陡边坡之上，治理造价过高，除加强监测外，需进行坡面植被复绿工作。
5. 2 地面塌陷采用采空塌陷区塌陷裂缝填充、设置警示牌和人工巡视等措施进行治理，施工工序主要有土壤剥覆→裂缝填充→表土处置→表土回覆和平整( 见图 6，图 7) 。
5. 3 含水层煤层开采对煤层以上地下水含水层破坏和影响是严重的，不可逆的。但随着煤层开采，塌陷形成、沉稳，将形成新的含水层系统———地下水库体系。根据矿山的 生 产 活 动 可 能 对 地 下 水 环 境 的 影 响 程度，结合防治目 标、措 施、监测点布设原则，了 解 补 径 排条件，含水层破坏防止主要以监测为主，主要对地表水、地下水进行监测，定 期 定 点 采 样，地 下 水 采 用 钻 孔 进 行监测。
5. 4 地形地貌景观提升项目区水土流失现象严重，生 态 环 境 脆 弱，坡 体 冲沟发育较多。为了避免周围坡体出现植被稀疏，坡体冲刷，表土裸露的情况。景观提升工程主要以坡面复绿为主，结合当地气 候、气 象 水 文 等 条 件，种 植 国 槐、紫 花 苜蓿、油松等植被。
6 结语
矿产资源开发，往往伴随着对周围环境的破坏与干扰现象发生，常见有滑坡、地面塌陷、含水层破坏、地形地貌景观破坏、水土污染等情况。根据各级政府对矿山地质环境治理恢复与土地复垦基金实施办法的要求。在使用基金过程中，不能避重就轻，严格执行“两案”中修复规划要求，除非有特殊变化。
参考文献:
[1] 孙晓玲，余振国，陈 晶. 以成效评价引导矿山生态修复理念提升[J]. 中国矿业，2020，29( 10) : 66 - 72.
[2] 韦宝玺，孙晓玲. 矿山生态修复的利益相关者分析及共同参与建议[J]. 中国矿业，2020，29( 8) : 47 - 54.
[3] 李 成，彭 捷，陈建平，等. 陕西省矿山地形地貌景观损毁现状及修复技术[J]. 灾害学，2019，34 ( 4) : 143 - 147，152.
《矿山开采对周围地质环境影响分析》来源：《山西建筑》，作者：高长红