煤礦生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)分析

煤礦生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)分析摘要以陜西省黃陵縣南川二號煤礦為研究對象，分析了影響煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的因素，運(yùn)用概率積分法預(yù)測了采礦引起的地表移動的最大值、沉陷時間以及沉陷對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，采取類比法計(jì)算了工作面的水土流失量，并預(yù)測其對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，提出了減少煤礦山開采對生態(tài)環(huán)境影響的措施，這些結(jié)果對于煤礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)和礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞煤礦地表沉陷水土流失生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)我國的《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則———非污染生態(tài)影響》中對生態(tài)影響的定義為：“通過定量揭示和預(yù)測人類活動對生態(tài)影響及對人類健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用，分析確定一個地區(qū)的生態(tài)負(fù)荷或環(huán)境容量”，其內(nèi)涵體現(xiàn)了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)［1-2］。但是，由于自然、經(jīng)濟(jì)、社會三者的關(guān)系錯綜復(fù)雜，給評價(jià)帶來了極大的難度。目前我國的環(huán)評實(shí)踐中以對自然生態(tài)系統(tǒng)的評價(jià)為主，尤其是以對動植物和土壤的評價(jià)為主，這一點(diǎn)與國外相似。煤礦開采對環(huán)境的影響以地表沉陷、水土流失最為顯著，所以煤礦建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)環(huán)評除針對自然生態(tài)環(huán)境外，還應(yīng)對地表沉陷和水土流失狀況進(jìn)行重點(diǎn)預(yù)測評價(jià)。本研究以陜西省南川二號煤礦為研究對象，具體地分析了礦山生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)中的因素，對于推進(jìn)生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)的完善和發(fā)展具有應(yīng)用價(jià)值。煤礦基本情況煤礦工業(yè)場地位于井田東部的石牛溝南溝，廠區(qū)總占地約5.5hm2,井田井田走向長最大約2.75km,傾向?qū)捵畲蠹s3.0km,面積約為6.421km2。工業(yè)場地距石牛溝溝口的建（莊）一店（頭）公路相距約3.5km，并與210國道及銅（川）一黃（陵）一級公路相連，至銅川市58km，至西安218km，公路運(yùn)輸條件方便。井田內(nèi)主要含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組。延安組砂巖裂隙承壓水是礦井的直接充水含水層，是礦井水的主要來源。2號煤為井田內(nèi)唯一可采煤層，煤層厚0?4.04m，平均厚度2.0m,煤層傾角2~5°。2號煤層結(jié)構(gòu)簡單，含夾矸少，整個井田局部有1?3層夾矸，夾矸最厚達(dá)0.40m。生態(tài)環(huán)境評價(jià)因子篩選和生態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查1生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)因子南川二號煤礦項(xiàng)目屬改機(jī)械化改造項(xiàng)目，技改地面工程在原有工業(yè)場地內(nèi)建設(shè)，不新征土地，礦井生產(chǎn)能力由0.21Mt/a提升至0.6忖^@，項(xiàng)目建設(shè)對生態(tài)的影響主要表現(xiàn)為井下開采造成的地表沉陷，沉陷可能造成局部土地利用功能改變和土地生產(chǎn)力下降、對地面建構(gòu)筑物的破壞以及加劇沉陷區(qū)的水土流失等。項(xiàng)目運(yùn)行期間地表沉陷在一定程度上會加劇水土流失。根據(jù)以上分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境特征，篩選的生態(tài)評價(jià)因子如下：a土地利用：土地利用構(gòu)成、分布等。b植被：植被類型、組成、蓋度、分布等。c動植物資源：評價(jià)區(qū)內(nèi)主要野生動植物種類、分布等。d土壤：土壤類型、理化特性、養(yǎng)分含量、分布情況等。e農(nóng)作物：農(nóng)作物種類、分布、產(chǎn)量等。f建構(gòu)筑物：村莊、人口分布、飲用水源。g河流：井田內(nèi)河流長度、水量、水質(zhì)、水生生物種類及數(shù)量。h道路：等級、路長寬、路況等。2.2生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查2.2.1評價(jià)等級及范圍確定根據(jù)據(jù)HJ19-2011《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則生態(tài)影響》的判定原則，詳見表1,本次工程占地面積為0.0652km2,為一般區(qū)域，因此，環(huán)評確定生態(tài)環(huán)境影

響評價(jià)等級為三級。結(jié)合《環(huán)境評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則煤炭采選工程》要求，本次環(huán)評生態(tài)重點(diǎn)評價(jià)范圍為井田邊界向外延500m以內(nèi)區(qū)域，面積12.63km2。表1生態(tài)影響評價(jià)工作等級劃分表工程占地（水域）范圍影響區(qū)域生態(tài)面積響評價(jià)等級為三級。結(jié)合《環(huán)境評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則煤炭采選工程》要求，本次環(huán)評生態(tài)重點(diǎn)評價(jià)范圍為井田邊界向外延500m以內(nèi)區(qū)域，面積12.63km2。表1生態(tài)影響評價(jià)工作等級劃分表工程占地（水域）范圍影響區(qū)域生態(tài)面積2km2?面積W2km2或20km2或長度50km?長度W50km100km敏感性 面積三20km2或長度三100km特殊生態(tài)敏感一級 一級區(qū)一級重要生態(tài)敏感一級 二級區(qū)三級一般區(qū)域 二級 三級三級2.2.2井田范圍內(nèi)生態(tài)現(xiàn)狀評價(jià)區(qū)位于陜北中部偏西，延安地區(qū)南部，屬渭北黃土高原的一部分，地勢西北高、東南低。地處內(nèi)陸，為半干旱地區(qū)，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，自然降水量呈明顯的季節(jié)性和區(qū)域性，降水變率較大，雨量不足。由于地形復(fù)雜多樣，高差較大，土地利用方式以林地為主，植被覆蓋度較高，植被發(fā)育、自然條件和生態(tài)環(huán)境適宜中溫帶各種動植物生長和繁殖，并具有明顯的區(qū)域差異，生態(tài)環(huán)境總體狀況較好。工業(yè)場地周圍生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀。工業(yè)場地依山體地勢布置，周邊山坡上分布有自然生長的雜草灌木及人工栽種的以柏樹為主的疏林地等，石牛溝、鄉(xiāng)村公路從工業(yè)場地外通過；工業(yè)場地綠化面積0.72hm2,分布在辦公區(qū)前、廠內(nèi)道路旁，栽種有冬青、柏樹、楊樹等。矸石場地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀?，F(xiàn)有排矸場位于工業(yè)場地南部約170m的溝道內(nèi)，占地約0.1hm2,溝內(nèi)植被較少，零星生長著一些野生雜草，地表為粘土覆蓋機(jī)械化改造后現(xiàn)有排矸場將不再使用，礦方對已排入溝內(nèi)的矸石采取了推平、壓實(shí)、覆土再壓實(shí)等措施。本次機(jī)械化改造新選排矸場一處。新選的排矸場位于工業(yè)場地東北的溝道內(nèi)。溝道斷面呈“V”形，溝長約401m，溝寬176m，溝深45m?65m，該溝道占地面積為0.46hm2,地類為天然林草地，運(yùn)距為1000m。礦區(qū)地表沉陷現(xiàn)狀。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，目前煤礦形成的采空區(qū)形成的地面塌陷不明顯，但下沉深度在20?50cm，塌陷面積約0.55km2。塌陷區(qū)內(nèi)無村莊住戶。在開采過程中，礦區(qū)內(nèi)的山坡上出現(xiàn)過裂縫，最長的延伸30多米，寬10?15cm，礦方已及時組織人員填平壓實(shí)，井田范圍內(nèi)無耕地，僅在評價(jià)的外擴(kuò)區(qū)有農(nóng)田3.0hm2,當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物產(chǎn)量未受到明顯影響。3地表沉陷對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境影響分析3.1地表沉陷預(yù)測模式及參數(shù)選取3.1.1地表沉陷預(yù)測模式根據(jù)本井田的煤層賦存條件和井田開拓與井下開采方式等資料圖件，本次預(yù)測采用國家煤炭局《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中推薦的概率積分法最大值預(yù)測方法［3］，模式為：最大下沉值：；! .；.」??，?：.：：，川⑺；

:二二二；最大水平移動值："7任,;最大水平變形值：JI'：?'i.，， ，。式中：H—煤層開采厚度，，"，"；，/—下沉系數(shù)；療一煤層傾角；一一水平移動系數(shù)；「一主要影響半徑，".’；』『一煤層埋深，；■。3.1.2有關(guān)系數(shù)的確定在煤礦開采中對地表沉陷的預(yù)測，一般均參照原國家煤炭工業(yè)局制定《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中推薦的參數(shù)，這對采煤預(yù)測地表沉陷具有指導(dǎo)意義，但依此作為具體的井田預(yù)測參數(shù)的選取時，往往會與實(shí)際情況產(chǎn)生較大的差距［4］。本次評價(jià)參數(shù)的選取，根據(jù)本井田煤層覆存特點(diǎn)、井田開拓方式及采取的采煤方法，并類比與南川二號煤礦處于同一煤田（黃隴侏羅系煤田）的黃陵礦區(qū)黃陵一礦長期觀測取得的實(shí)際數(shù)據(jù)作以修正［5］，得出的相關(guān)參數(shù)值見表2。全36 02區(qū)全36 02區(qū)0.72 .600 86 1 2 1 6.3 .6° .35 .48 45 3.853.2開采完后沉陷狀況預(yù)測3.2.1地表下沉、移動與變形值的預(yù)測結(jié)果根據(jù)開拓方式、煤層賦存特征，應(yīng)用選定模式，根據(jù)上述參數(shù)，按極值計(jì)算方法確定地表沉陷、移動與變形值的大小見表3。表3煤層開采后地表移動與變形預(yù)測結(jié)果開采厚度開采厚度最小?最大平均0-0-0-0-0-0-7.58240402423.5216.630.174727.053.7520001199.768.230.086359.93LZ”才陽由奧IJrLZ”才陽由奧IJr+圖1南川二號煤礦地表沉陷等值線圖3.2.2地表移動延續(xù)時間預(yù)測單層煤開采后，地表移動延續(xù)時間按下式預(yù)計(jì)：T=t1+t2+t3式中：t1—移動初始期的時間；t2—移動活躍期的時間；t3一移動衰退期的時間。在無實(shí)測資料的情況下，地表移動的延續(xù)時間（T）可根據(jù)下式計(jì)算:T=2.5H（d）H一工作面可采煤層的平均埋深（m）。本井田只開采2號煤層，經(jīng)計(jì)算，煤層開采后地表移動變形時間為：2.47a。3.3地表沉陷對生態(tài)環(huán)境影響分析本礦井地表沉陷影響的主要對象為采區(qū)內(nèi)的地表形態(tài)、土地資源、地表植被及地表水體等。3.3.1采煤沉陷對地表形態(tài)的影響分析本井田地處陜北黃土高原南部低山丘陵區(qū)，地表大部分被第四系黃土所覆蓋。由地表沉陷預(yù)測可知，煤層開采后，地表出現(xiàn)不同程度的下沉，最大下沉值約為2.4m,在局部地段（主要為沉陷邊緣或裂縫區(qū)）開采會對地表形態(tài)和地形標(biāo)高會產(chǎn)生一定的影響，地表將出現(xiàn)與采空區(qū)位置基本相同而略大于采區(qū)面積的沉陷盆地，在盆地邊緣等其它地點(diǎn)會出現(xiàn)一些下沉臺階，并出現(xiàn)一些地裂縫。這些現(xiàn)象雖會引起局部地形地貌變化，但由于整個井田區(qū)域都會相繼下沉，且沉陷值遠(yuǎn)小于井田內(nèi)地形高差335m，因此從總體來講，對原井田地表的地形地貌影響不大，不會改變區(qū)域總體地貌類型。3.3.2采煤地表沉陷對土地資源的影響評價(jià)據(jù)調(diào)查，井田內(nèi)的土地類型以有林地為主，旱坡地次之，因受井下采動影響，會使土壤結(jié)構(gòu)變松，涵水抗蝕性降低，增加土壤侵蝕程度，降低土地生產(chǎn)能力，對耕地而言則表現(xiàn)為耕作困難、農(nóng)作物減產(chǎn)。這種影響的時間受開采時序制約，開采過后由于受地表土層吸收、緩沖作用，地表裂縫等會重新變窄或閉合并逐步趨于穩(wěn)定，如再加以必要的整治措施，對土地耕作和地表植被的影響程度將有所降低?？傮w來講，南川二號煤礦采煤地表沉陷變形對區(qū)域土地資源影響不大。3.3.3沉陷對地表植被及“天保工程”的影響煤炭開采后形成地表沉陷，會使地表潛水沿裂縫下滲漏，同時地表會出現(xiàn)更多的土沙移動，加速水土流失和土壤沙化，不利于地表植被的生長，這種破壞影響對于不同的植被類型，其受影響的程度也有較大差別，對于靠地下潛水生長的高大喬木受影響的程度較大，而對于靠凝結(jié)水生長的低矮草灌等受影響的程度則明顯較低。地表沉陷在陡坡區(qū)還有可能產(chǎn)生滑坡、崩塌，這些地表土地?fù)p害特征對低矮植被影響表現(xiàn)在裂縫區(qū)植被根系可能被拉斷，裂縫上方原植被陷入裂縫內(nèi)被掩埋、滑坡崩塌區(qū)植被被掩埋等，從而影響評價(jià)區(qū)植被生產(chǎn)力；對于根系較深的喬灌而言，沉陷對其損害主要表現(xiàn)在林木傾斜，從而影響其正常生長；另外，地表裂縫產(chǎn)生后，表土水分及理化指標(biāo)會發(fā)生變化（如加大土壤水分蒸發(fā)流失等），這也是影響植被生長的因素之一。本項(xiàng)目開采范圍位于“天保工程”范圍內(nèi)，“天保工程”地表植被多以中低矮灌木林地為主，采煤沉陷不會導(dǎo)致區(qū)域植被種類減少，但在裂縫和地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)會導(dǎo)致植被生產(chǎn)力下降，因此，礦井采煤過程中，要加強(qiáng)土地復(fù)墾工作，及時充填裂縫和治理滑坡等，沉陷穩(wěn)定后，隨著復(fù)墾措施的實(shí)施，評價(jià)區(qū)植被生產(chǎn)力會得到基本恢復(fù)。3.3.4沉陷對地表水體的影響分析南川二號井田屬于半干旱缺水地區(qū)。井田南部邊界處僅有一條石牛南溝河流，流量甚微，石牛溝南溝位于開采邊界，由地表沉陷預(yù)測影響范圍可知，煤層開采部分沉陷范圍將會影響到石牛南溝，因此，環(huán)評要求在采掘過程中應(yīng)加強(qiáng)對石牛南溝地面沉陷進(jìn)行處理，及時填補(bǔ)裂縫。3.3.5地表沉陷對交通設(shè)施影響分析鄉(xiāng)間公路由于地表被拉伸變形，形成有規(guī)律近乎平行的大小和長短不等的地表裂縫。應(yīng)采取“采后修復(fù)、維護(hù)和重修相結(jié)合”的綜合防治措施加以治理。4煤炭開采對礦區(qū)地表水土流失的影響本井田多為黃土梁峁區(qū)，井田的地下開采和隨之產(chǎn)生的地表沉陷，使地表黃土沙層變松、產(chǎn)生裂縫，甚至在個別區(qū)域產(chǎn)生滑坡、陡坡坍塌，增加了水土流失程度，特別是在汛期受降雨的影響，水土流失的程度會大大增加。(1)井工開采占地對水土保持的影響。由于對地表的擾動，將引起水士流失程度的增加。采取類比法(水土流失侵蝕量二水土流失侵蝕模數(shù)義水土流失面積)計(jì)算工作面水土流失量［6-7］。礦山項(xiàng)目確定的土壤侵蝕模數(shù)為8500t/(km2?a),工作面水土流失量為6608m3/a。評價(jià)區(qū)內(nèi)有林地12.46km2,占98.65%,耕地0.03km2,占0.24%左右，其影響是很小的；礦井占用的山地為陜西省最主要的林區(qū)之一,林地面積在評價(jià)區(qū)低中山地貌范圍內(nèi)廣泛分布,以油松、側(cè)柏、遼東櫟,山楊、白樺樹為主。工業(yè)場地0.0652km2,約占1.1%,其它為村莊、道路、河流。由此可以推測,礦井占地對生態(tài)環(huán)境影響只是局部的,對區(qū)域生態(tài)環(huán)境基本沒有影響。(2)固體廢物排棄對水土保持的影響。地面選矸礦井生產(chǎn)每年將產(chǎn)生14000t煤矸石，其中掘進(jìn)矸石6000t全部充填井下廢棄巷道，不出井；地面選矸8000t,建設(shè)單位已與黃陵縣店頭鎮(zhèn)河腰磚廠簽定了煤矸石、鍋爐爐渣及脫硫渣綜合利用協(xié)議，矸石可完全綜合利用。本礦鍋爐房爐渣總量為486.58t/a,爐渣中未燃盡碳含量較高，是生產(chǎn)磚瓦窯廠的理想原料。鍋爐爐渣也可銷售至附近水泥廠作添加劑，或用于當(dāng)?shù)卮迕褡鳛榻ㄖ牧?。此外每年還有183.3t生活垃圾，。固體廢棄物對水土保持的影響主要表現(xiàn)為占地造成土地資源的直接損失。(3)地表沉陷對水土保持的影響。受地表移動變形影響，部分地表的坡度會增加，從而引起水土流失程度的增加。5結(jié)論煤礦機(jī)械化改造之后，預(yù)測地表沉陷最大值為2.42m，由于礦區(qū)范圍內(nèi)地表坡度較大，局部為黃土覆蓋，因此地表變形煤炭開采造成的地表沉陷表現(xiàn)形式主要是出現(xiàn)程度不等的暫時或永久性裂縫、臺階狀下沉和小面積滑坡［8］。地表變形主要造成土地利用系數(shù)下降，土壤水分、肥分流失，最終導(dǎo)致地表植被生產(chǎn)力下降［9］。建議采用以下措施減少對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。(1)地表沉陷防護(hù)措施。采取條帶開采、協(xié)調(diào)開采，消除開采邊界影響等技術(shù)措施來減小地表下沉和變形。礦方要建立地面定期巡查制度，對井田及周邊影響范圍內(nèi)的地表變形進(jìn)行巡查，一旦發(fā)現(xiàn)沉陷和裂縫必須及時回填、密實(shí)、平整。嚴(yán)格按照規(guī)范留設(shè)工業(yè)場地、村莊、井田邊界安全煤柱，不得越界開采，避免對界外村莊和廣場造成影響。(2)地表沉陷治理措施。對井田內(nèi)及周邊出現(xiàn)的地表裂縫要及時進(jìn)行填充、密實(shí)并整平修復(fù)，恢復(fù)地貌原狀，以避免雨季徑流和石牛溝河水直接漏入地下，減輕水土流失。對沉陷區(qū)，用矸石或粘土進(jìn)行填實(shí)覆土，恢復(fù)地形地貌。在采動影響活動期，對塌方或滑坡的地方沿邊緣做排水溝，減少降水進(jìn)入塌方或滑坡處，以防止水土流失，同時可減緩塌方或滑坡的加劇，降低泥石流發(fā)生的概率。待影響停止穩(wěn)定后，在塌方體修建護(hù)坡工程，對滑坡采取滑坡治理工程，以植物護(hù)坡為主，工程護(hù)坡為輔的綜合治理措施。發(fā)現(xiàn)公路彎曲變形、凸起時應(yīng)及時組織力量平整，裂縫要及時填實(shí)、整平，如公路兩側(cè)有陡峭的巖壁，要采取削坡措施，防止危巖滑坡，危及公路運(yùn)輸安全。植樹造林，開展綠化，補(bǔ)償生態(tài)資源。(3)矸石場地水土保持。矸石的利用途徑包括用于修路、土地平整、制磚和沉陷區(qū)復(fù)墾等。剩余矸石部分用于井下回填，最后采取運(yùn)往矸石場填埋處置措施，矸石場矸石堆放應(yīng)按相關(guān)填埋規(guī)定《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599—2001),采取分層堆放、碾壓、覆土、復(fù)墾綠化的填埋措施，能夠有效地防塵防燃。隨著矸石山綠化和土地復(fù)墾，礦區(qū)生態(tài)環(huán)