建筑论文
煤炭开采对矿区地面变形的影响
时间：2023-10-02 22:18 所属分类：建筑论文 点击次数：
简介：我国煤矿资源非常丰富。由于煤矿开发、地面变形、水土流失等问题日益突出，根据煤矿地质条件研究煤矿环境条件对维护矿区生态环境具有更广泛的现实意义。
1、煤炭开采对矿区地面变形的影响
(一)采煤坍塌
煤矿是矿区生产的主体，煤矿坍塌是煤矿开采引起的地表坍塌。矿井下分层开采时，采空区上部岩石缺乏支撑，自重条件下弯曲开裂最终坍塌。(如图1所示)在大倾斜条件下，煤矿开采将产生条带式地面坍塌。由于大量的采矿活动，整个矿区的生态环境发生了变化，导致了土地资源格局的变化。煤矿开采带来的大规模崩溃，导致周边城镇和农村群众相对肥沃的土地资源流失，土地支撑性能下降，果蔬收获率降低。
(2)岩溶地面塌陷
在岩溶区开展煤矿开采工作，矿区每天向地下排放大量地下水，确保煤矿安全，由于持续大规模开采，导致石灰岩层高度急剧下降，由于缺乏阻挡当值水流速度，导致岩溶原填料被水流带走，形成潜蚀，导致原隐蔽土岩体坍塌。
（三）区域性地面沉降
由于井位不够科学，矿区无法有效开采，最终导致漏斗面积增大，地表大面积坍塌，降低对地面以上固有建筑的支撑能力，直接威胁到大多数居民的生存。
二、煤矸石堆积对环境的影响
(一)大面积占用土地占用土地
目前，我国煤炭储量超过30亿吨，大量煤矸石露天堆放，在降雨作用下进入农田，导致土地酸性不利于经济作物生长，此外，由于降雨冲刷，导致悬浮物、有机物、重金属等物质渗入河流和地下，对地表水和浅层地下水产生不可逆转的影响。
(2)污染大气
在搬运和运输过程中，煤矸石暴露在外界。当外界环境风速高达4-8米/秒时，煤矸石粉会漂浮在空气中，造成空气污染。煤矸石灰尘会破坏建筑表面原有的颜色，降低地表照明，不利于居民的生存和植物的正常生长。
三、煤炭开采对地下水环境的影响
(一)煤矸石淋滤液污染地下水污染地下水污染地下水污染地下水污染
由于雨水的冲刷，煤矸石附着物溶解在水中，形成煤矸石淋滤液。大量的悬浮物和有机物对周围的水有很大的影响。废水中的铅、汞、铬、砷等高度有毒物质对人体有害，也会渗入深层地下水中。
(二)粉煤灰污染浅层地下水
粉煤灰在风中的作用造成了新的污染物，对周围的土壤和水体造成了严重的污染。如果没有良好的除尘技术，粉煤灰在强风中会产生大量的灰尘，严重影响周围的农田。粉煤灰长期暴露在外。由于长期的风吹日晒，有毒有害物质会渗入地下，在土壤中积聚，对作物、人畜的健康影响很大。
（3）矿井水洗选水对地下水的污染
矿区在开采过程中不断向外排放大量矿用水。目前，我国煤矿每年排放22亿吨矿用水，部分矿用水中悬浮物含量高，部分矿化程度高，还有一些放射性物质。因此，煤矿开采的水会对地表地下水产生一定的影响，进而影响人体健康。
（四）改变矿区水文地质条件
煤矿开采造成的地表坍塌不仅对矿山生态造成严重损害，而且造成广泛的地质变化，干扰固有的地壳运动。开采过程中部分矿山排放的低品位水流入坍塌区，加剧了周边地区地下水质量的下降。
四、煤炭开采造成空气污染
(一)煤炭开发、储存、运输过程中的污染
煤矿生产的每一道工序都会产生煤尘，矿区环境中煤矸石堆积如山，缺乏除尘降尘措施，使煤尘四处飘散，不仅造成大量矿物资源损失，而且对煤矿空气影响很大。在5-6级强风天气，煤堆烟灰对煤田周围空气质量造成严重损害。在煤场周围500米处，空气中的TSP含量将超过0.8-3-5mg/m3，而在下风方向150m处，最大污染浓度将延续1公里以上。此外，由于煤矸石的物质含量特点，不仅会造成资源浪费，还会在焚烧过程中排放大量烟雾、二氧化硫等有毒气体，对整个矿区及周边环境影响很大。
（2）矿区燃煤污染
由于煤矿工业的特点，燃煤和生产利用过程中产生的工业烟尘和废气，燃煤电厂和工业燃煤锅炉对矿区的空气污染最为严重。电厂、化工厂、焦化和工业煤产生更多的二氧化硫，释放更多的二氧化硫会产生酸性雨水，二氧化碳的过度排放也会导致温室效应的频繁发生。
(3)矿井瓦斯
煤矿中的甲烷是煤矿生产过程中产生的有毒气体。矿井通风产生的甲烷排放量约为10%。我国煤矿甲烷排放量超过10亿立方米。它不仅有爆炸的风险，还会导致空气含量的变化。
五、保护矿区环境，减少煤炭开采对环境影响的有效对策
（1）加强生态矿山坍塌控制
如图2所示，利用生态原则修复利用开采造成的坍塌、开挖损坏、占用等土地，对矿区坍塌面积大、坍塌深、蓄水量大的区域采用深养殖方式进行鱼类养殖。在坍塌区，可以建造园林和城镇美化，采取适当的保护措施减少地面坍塌，减少煤矿对地面的损害，利用煤矸石直接在采空区填充，可以有效减少煤矸石的排放。随着我国煤炭资源开发和矿山建设的深入，粉煤灰不仅减少了地面坍塌对地面的损害，而且防止了飞灰占用造成的环境污染。
(二)复垦与排矸电厂排灰相结合
在坍塌坑内填筑煤矸石和排灰，将积水坑改造成建筑用地，既能节约土地，又能提高土地利用率。煤矸石、粉煤灰、生活垃圾等矿山固体废物可作为填筑材料，既能将矿山废气再利用结合起来，又能达到控制矿山的双重效果。煤炭资源挖掘产生的硅、铝等氧化物可用于砖、水泥等建筑材料的生产，也可用于氧化铝、聚合铝等化学原料的提取。煤矸石和选矿均含有20%～50%的热能煤可用作火力发电或加热煤炭。煤矸石是目前利用煤炭资源的主要途径之一，以达到变废为宝、减少煤矸石对生态污染的综合效果。
（3）矿井水选煤废水资源化
中国80%的煤炭资源分布在北方，而北方只有20%的水资源。因此，社会和政府应大力推进先进水利过滤站建设，对煤炭废水进行综合处理，尽可能节约水资源。
（四）煤层气的开发利用
煤层气的开采利用不仅可以防止煤矿气体泄漏，还可以提供优质能源，保护环境。我国已开展煤层气开采10多年，但我国煤炭地表开采利用仍处于探索期。开展煤层气开采技术的研究和应用，不仅可以提高煤炭的综合应用范围，还可以提高煤炭的经济价值。
六、总结
矿区生态系统变化因素多样，处理方法不同，本质上加深对环境的理解，加强矿区综合规划，通过有效控制原污染源，加强矿区绿化，注重矿区综合经济价值，提高矿山综合抵抗力，恢复矿区更好的环境。
