会员登录
会员注册摘 要：本文通过比较国际、国内矿山环境恢复治理技术，提出窑街矿区环境综合治理技术及实施的矿山环境治理项目，有效改善当地人居环境，构建和谐矿区，并将相关成果应用到国内同类型矿区。
关键词：矿区环境，综合治理，研究
0 引言
窑街矿区至今已有600余年的开采历史，多年来的煤炭开采和历史原因，造成了严重的地面塌陷及其引发的山体滑坡等地质灾害。为了贯彻落实《全国矿山地质环境保护与治理规划(2009年～2015年)》和《甘肃省矿山环境保护和治理规划(2006年～2015年)》，建设资源节约型、环境友好型社会，促进地方资源与环境的全面、协调及可持续发展，逐步治理历史遗留的矿山环境问题，切实改善矿区生态环境，近年来，当地提出“以煤为基，择优突破，低碳循环，生态宜居”发展战略，通过资源综合利用项目建设，对矿区废弃物及历史堆积矸石山等实现综合利用，有效改善当地人居环境。
1 窑街矿区环境综合治理背景
新中国成立以来，窑街矿区累积生产原煤约1.4×108 t，为甘肃、青海两省的社会经济发展提供了充足的能源，为中国的航天、国防、冶金与核工业的起步和发展提供了重要的动力基础，但由于受矿区特殊的地形地貌限制，窑街矿区部分建筑设施坐落于煤田之上。多年来的煤炭地下开采，已造成了严重的地表塌陷。采煤塌陷引发的地质灾害已对矿区内大量居民住宅、学校、医院、企事业单位、公用设施、农田、水利工程等造成严重损失。目前，矿区植被覆盖率低，生态环境脆弱，矿山地质环境问题已成为制约当地经济、社会发展的重要因素。窑街煤电集团公司从促进经济社会和环境协调发展的战略高度，提出“预防为主，防治结合”、“在开发中保护，在保护中开发”、“依靠科技进步，发展循环经济，建设绿色矿业”的原则，做好矿山环境保护与综合治理工作。
2 矿山环境现状及存在的主要问题
窑街煤矿区现有三矿、金河煤业公司、海石湾煤矿等三个矿山，采矿权范围总面积为11.934 6 km2，矿山地质环境问题影响范围面积43.50 km2，需治理面积31.50 km2。当地政府和矿山企业都高度重视矿区环境治理工作，自2006年开始，每年都投入大量的资金对塌陷区进行治理。通过治理工程的实施，使矿区的环境有所改观，但多年来的煤炭地下开采造成地面塌陷面积达5.06 km2。由于受资金限制，矿区地面塌陷治理区域仅为4.40 km2，并且采矿引发的和地面塌陷诱发的崩塌滑坡灾害尚未得到有效治理。目前主要存在以下问题：
a)土地、植被资源的占用和破坏问题。窑街矿区开采造成的地面塌陷主要在三矿、金河煤业公司井田范围内，总塌陷面积8.81 km2，塌陷对自然保护区林地、草地等地表植被产生一定的影响；b)排矸场对环境的影响问题。目前共形成具有稳定堆高的“矸石山”2座，临时排矸场3处，对于已经覆土绿化的排矸场存在前缘坡脚未采取有效拦挡而局部塌落的现象，对于未进行覆土绿化的排矸场则不同程度的存在污染周围水土的现象；c)矿山地质灾害隐患点较多的问题。矿区采空塌陷在地表的表现以裂缝为主，区内共有9处滑坡，因窑街矿区历史小煤窑开采，造成排洪沟堵塞，各流域坡面面蚀作用较严重，流域内可补给泥石流的固体松散物质较多，易发生泥石流灾害。
3 窑街矿区环境综合治理技术研究
3.1 国内外环境治理水平
国外19世纪末就开始了矿区废弃地恢复与重建技术研究方面的工作。矿区废弃地土壤改良技术研究中，主要应用CaSO4H2O减轻土壤盐碱化程度，增强渗透能力；运用石灰等环境材料提高土壤pH值有效地降低土壤中重金属移动性；通过应用含氮的木屑增加土壤肥料如N、P、K或石灰的作用。矿区植被恢复技术研究方面，主要选择具有固氮作用的豆科类植物作为先锋入侵种，运用恢复生态学、景观生态学和植被群落理论开展树种配置技术研究，并分别树种、土层厚度、土层土壤优劣程度选择适宜的栽培技术。从总体上看，国外矿区废弃地的生态恢复与重建技术正在向多学科交叉渗透、工程复垦与生态复垦紧密结合的方向发展。
中国矿区生态恢复工作起步于20世纪70年代末，80年代由于当时的政策和技术方面的原因，废弃地生态恢复工作总体上还是处于零星、分散、小规模状态。近年中国也结合多个专业针对中国的矿山情况进行土地复垦技术工艺、政策与战略研究。废弃地的复垦技术不仅逐渐向生态恢复转变，还对修复后的土壤肥力以及各项指标进行了研究，使中国的废弃地复垦工作逐渐迈上整体化和高效化相结合的生态发展阶段。但总体上中国矿区生态恢复工作开展较晚，其理论远远落后于实践，与国际水平相比仍有较大差距。
3.2 现有工作基础
当地主要矿山企业窑街煤电集团公司高度重视矿区地质环境治理工作，2008年委托甘肃工程地质工程研究院编写了《窑街矿区矿山综合治理方案》，2011年委托中国地质大学编制了《绿色矿山创建规划》、委托甘肃省地质工程公司编写了《窑街矿区地质环境恢复治理项目实施方案》，并编写了2011年重要地质灾害治理勘查设计项目实施方案，以上工作的开展，为窑街矿区地质环境治理工作的尽快推动奠定了良好工作基础。
3.3 窑街矿区环境主要研究技术方向
3.3.1 滑坡和裂缝治理的边坡治理与水土保持工程技术研究
根据矿区地处干旱半干旱地区，水资源短缺，降雨量小且年度分布不均，土质酥松和水肥保持力差等气候和土壤特点，开展护坡和边坡稳定性治理技术，坡面水土保持与微集雨工程技术，以及平面和坡面的林草种植技术研究。
3.3.2 矿区土地复垦的土壤改良和植被恢复建造技术研究
矿区塌陷区、滑坡和裂缝治理区的土地复垦，植被建造是首选技术，土地整理的土壤改良是基础技术。由于研究区属于干旱草原的植被类型，矿区研究需要开展抗旱抗逆的植物种类选择与建造技术研究，特别需要复垦地的先锋植物及适生植物配置，不同坡面和坡向的矿区边坡植物配置和建造技术；围绕土壤肥力和水分保持的垦地土壤改良技术。
3.3.3 煤矿废弃物充填复垦与土地保护一体化技术
塌陷和废矿废弃物主要为煤矸石，煤矸石大小和均匀度、煤矸石的含硫量和重金属等污染物的成分，煤矸石填充的厚度和外覆盖土壤建设，都影响填充塌陷地的稳定性和地面土地利用和植被生长。因此，本研究包括煤矸石填充稳定性技术研究，填充地表覆盖土壤的构建技术研究，污染土壤的改良技术研究，填充区土地植被恢复的配置技术研究，形成治理、保护和利用一体化。
3.3.4 窑街矿区地质环境治理生态园区示范工程
结合窑街矿区地质环境重点治理工程开展，在窑街三矿、金河矿选择2个治理园区示范工程。分别对滑坡和裂缝治理的边坡治理与水土保持工程技术，矿区土地复垦的土壤改良和植被恢复建造技术，煤矿废弃物充填复垦与土地保护一体化技术等研究进行实验示范。结合矿区土地资源与生态监测，评价和分析窑街矿区地质环境重点治理工程效果。为进一步推动矿区地质环境灾害治理，促进矿区可持续发展和绿色矿山的建设，提供示范和技术支持
4 窑街矿区环境综合治理目标
4.1 完善矿山环境保护与恢复治理管理体制
将进一步加强环境保护体系建设，坚持源头治理、强化过程控制与末端削减兼而施之的工作思路，全面实施达标治理工程。建立完善一套高效运行的环保管理配套制度体系和运行机制，研究建立一套能够有效治理环境污染的配套环保技术措施体系。
4.2 实现共伴生矿及尾矿综合利用
通过综合利用项目建设，对共伴生矿(油母页岩)年采出100×104t，年利用100×104 t；历史堆存煤矸石年利用50×104 t以上，对煤矿废弃物(煤矸石60×104t/年)及二次污染物(粉煤灰40×104 t/年、尾气9.52×108 m3)全部实现综合利用。
4.3 减少污染物排放
通过环境综合治理工程及资源节约与综合利用项目的实施，年减少固体废弃物排放100×104t，废气4×108 m3以上，减少CO2、SO2等气体排放量3×108m3以上。
窑街矿区地质环境综合治理项目的实施，技术层面上将构建起矿区地质环境治理与生态恢复关键技术体系，为窑街煤矿及相似矿区的生态恢复与重建提供技术支撑；经济和社会效益上，将有利于矿区地质环境的治理和生态环境改善，为矿区改善矿区环境、实现土地转型利用、增加经济收入提供新的途径。通过地质环境治理相关技术研究及工程实施，将实现明显、有效的减灾，生态环境、经济和社会效益。窑街矿区地质环境治理相关技术研究成果可以在国内同类型老工业矿区和西部干旱地区推广使用。
（作者简介：段军锋，1978年生，男，甘肃镇原人，2003年毕业于西北师范大学电子信息工程专业，工程师。）