煤矿采空区与火烧区地质环境恢复治理毕业论文

1第一章绪论................................................................................................................................................1第二章研究区区域地质环境条件.............................................32.1大路峁煤矿矿区概况..................................................32.2大路峁煤矿地质环境条件..............................................3第三章矿区基本情况及治理的必要性........................................143.1矿区开采历史.......................................................143.2矿区采空区和自燃火烧区现状.........................................143.3剩余残煤储量.......................................................153.4自燃火烧区和采空区治理的必要性.....................................16第四章治理方案..........................................................184.1治理原则...........................................................184.2治理的外部条件.....................................................184.3治理方案的比选.....................................................194.4治理程序...........................................................204.5内、外排土场及临时堆场.............................................23第五章治理工程..........................................................265.1治理工程量及残煤剩余量...........................................265.2内外排土场边坡稳定性分析.........................................285.3防排水工程.......................................................305.4矿山地质环境监测工程.............................................31第六章生态综合治理......................................................346.1生态现状.........................................................346.2生态恢复.........................................................34致谢....................................................................40参考文献..................................................................411第一章绪论1.1选题依据大路峁煤矿煤层埋藏较浅，地表煤层露头多、面积大，局部区域没有进行有效的处理，氧化时间已经远远超过自燃发火期，遇氧即可形成自燃。且有向更大的范围蔓延的趋势。同时，矿区内小窑开采方式为“房柱式”，采煤后采空区四通八达，自燃发火面积大，井下灭火无法进行。虽然当地政府对老窑进行了封闭，组织了专门的巡逻队巡逻，并采取了多种措施，但仍然不能绝对保证社会人员的人身安全，也无法阻止火区的继续扩大，存在着重大安全隐患。煤炭自燃不仅威胁火区的煤炭资源，而且通过火区蔓延，危及周边煤炭资源，对煤炭资源造成极度浪费，同时也严重影响矿区内的生态环境及邻近矿区的生产安全。区内大面积的自燃发火吞噬着宝贵的煤炭资源，造成巨大经济损失，同时污染了大气环境，造成部分地表植被枯死。因此防灭火问题迫切急需解决。煤炭采空区经过一段时间后会形成塌陷，对采煤塌陷区进行综合治理普遍认为是一个世界难题。目前，国内传统的治理模式主要为采煤塌陷稳沉后进行治理，即采煤塌陷—补偿损失—塌陷地闲置—治理。塌陷区治理工作始终面临着等“稳沉条件”成熟后再治理的尴尬局面。这种治理模式在淮北地区存在的主要问题是：一是在塌陷过程中土地资源始终处于闲置状态，不能有效利用；二是大规模土地塌陷后再进行复垦，不仅给复垦治理工程带来很大困难，治理费用也较高；三是耕作层难以保护和利用。塌陷地表积水后再作复垦，熟土白白陷入水中，治理时无法取土，浪费了大量的土壤资源；四是传统模式复垦的耕地质量较差，复垦后的耕地需要一段时期熟化和改良才能耕种。1.2主要研究流程内容梗概（1）研究对象：本课题的探究对象为府谷县沟门镇的大路峁煤矿，其因煤层埋藏较浅，被沟谷分割，煤层露头多，煤层上部覆盖层薄，煤层上覆岩层风化剥蚀严重，从而形成多处地表煤层自燃火区。（2）研究目的：煤矿自燃火区对当地的环境造成了极大的破坏和污染，而且对煤矿当前及以后的开发将造成很多不安全因素和危害，同时也造成煤炭资源的浪费。故本次研究欲达到以下目的：有效解决煤矿自燃火烧隐患区安全隐患，对釆空区的治理能够有效的保护土地，遏制山体滑坡、水土流失、泥石流等，提升矿山企业本质安全水平，保障人民群众生命2财产安全；有效解决煤矿自燃火烧隐患区安全隐患，实现矿产资源开发和矿山生态环境保护与治理良性循环发展；通过对煤矿自燃火灾隐患区综合治理，改善人民群众生产生活条件，推进矿区新农村建设，构建和谐村矿关系，维护矿区群众根本利益和长远生计。3第二章研究区区域地质环境条件2.1大路峁煤矿矿区概况陕西大路峁煤矿有限责任公司位于府谷县城西北部50km处，行政区划隶属府谷县庙沟门镇管辖。大路峁煤矿有简易公路与南北通过的野（芦沟）～大（昌汗）相接，在野芦沟相接府（谷）～店（塔）一级公路，神（木）～朔（州）、神（木）～包（头）铁路分别从矿井以南和以西通过，外围交通较为方便。大路峁煤矿位于陕北侏罗纪煤田庙哈孤矿区安山井田南部的地方煤矿开采区之内，开采区面积为1.405km2，地理坐标：东经110°47′32″～110°48′36″，北纬39°13′48″～39°14′44″。煤矿开采深度1150～1128m，设计生产规模为9万吨/年，开采5-2煤层，整合后拟改扩建为45万吨/年。大路峁矿区治理区包括两部分治理区，其中1号治理区位于大路峁煤矿井田东北角大石崖沟东侧，面积为10.5万m2，2号治理区位于大路峁煤矿井田东南部新庄则村，面积为57.7万m2。2.2大路峁煤矿地质环境条件2.2.1地形地貌治理区位于陕北黄土高原与毛乌素沙漠的接壤地带，地貌单元属黄土丘陵沟壑区，区内除沟内有延安组地层出露外，大部分被第四系风积沙和黄土覆盖。区内最低海拔为1218.20m，最高海拔为1342.80m，相对高差124.60m。黄土丘陵沟壑主要分布在矿区中部，约占全区面积的60%，组成物质主要是粉砂、粉土，且以粉质粘土为主。由于雨水的冲蚀作用，梁峁坡面冲沟发育，沟谷直立，黄土见垂直节理。沟梁相间，地形支离破碎，水土流失严重。坡面平缓区为耕地，其余主要为林区和草地。沟谷地貌主要分布矿区北部和西部的大西沟沟谷平直宽阔，谷地宽30～200m，河谷呈明显的U型，一级阶地发育，高出河床1～3m，由冲积松散堆积物与风积沙组成。42.2.2气象与水文本区地处我国西部内陆，属于典型的中温带半干旱大陆性季风气候，冬季寒冷，春季多风，夏季炎热，秋季凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊，干旱少雨，蒸发量大，降雨多集中于7～9等月份。全年无霜期短，10月初上冻，次年4月解冻。据榆林市榆阳区气象站1951～2001年多年气象资料，区内年平均气温8.8°C，极端最低气温－29.7°C、极端最高气温38.6°C，最热为7月份，平均23.9°C，最冷为1月份，平均－8.4°C。当地白天、黑夜温差大气候多变。区内多年平均降水量394.6mm，最大降水量849.6mm（1967年），年最小降水量227.7mm(1972年）；多年平均蒸发量1973.8mm。降水主要集中在7～9月份，占全年降水总量的69%，尤以8月份最多，平均降水量为132.5mm，约占全年降水总量的25%，并多以暴雨形式出现，易形成洪水。2.2.3地层岩性5煤矿区内地形切割强烈、呈沟壑梁峁地势，山梁、缓坡大部分被第四系黄土和新近纪红土所覆盖，沟谷、陡坡均为基岩出露区。根据以往钻孔揭露及地表填图观测，地层由老至新有：三叠系上统永坪组（T3y)、侏罗系下统富县组（Jlf)、侏罗系中统延安组(J2y)、新近纪静乐组（N2j)、及第四系（Q)，现分述如下：（1）三叠系上统永坪组（T3y)永坪组是侏罗系含煤地层的基底，与上覆侏罗系下统富县组呈不整合（或假整合）接触。据区域资料该套地层全层厚度一般80～200m。岩性为一套灰绿色巨厚层状中、细粒长石石英砂岩，含大量云母及绿泥石，局部含有石英砾、灰绿色泥质包体及黄铁矿结核，发育大型板状交错层理、楔形层理、个别块状层理及波状层理。因该组地层上部剥蚀风化，故顶面起伏不平，局部地面的砂岩因风化呈浅灰白色，向下逐渐过渡到灰绿色。（2）侏罗系下统富县组（Jlf)富县组是在起伏不平的永坪组基底上开始沉积的，因此其厚度变化较大，区内未进行全层控制，零星出露于矿区西部大西沟等沟谷中，一般厚度10～30m，局部厚度达50m以上，与下伏永坪组地层呈假整合接触。本组为河流相、湖泊相沉积，根据其沉积特征和岩性组合大致将富县组划分为两个亚旋回。其中，下亚旋回的下部岩性主要为粗粒石英砂岩、含砾粗粒石英砂岩，夹有石英细砾岩，其次为中粒、细粒长石石英砂岩。局部地段底部发育有砾岩，砾石成分有脉石英、燧石及硅质岩组成，砾石直径从几至150mm不等，磨圆度中等，分选性差，填隙物为中细砂及粉砂，上部为灰绿色、灰褐色、紫杂色粉砂岩、砂质泥岩，局部为灰黑色、深灰色砂纸泥岩；上亚回旋的下部及中部为巨厚层状灰白色粗粒长石石英砂岩、含砾粗粒砂岩，夹中粒细粒长石石英砂岩，顶部为灰绿色、紫杂色粉砂岩、砂质泥岩，局部地段在顶部夹黑色泥岩及煤线，块状层理，含植物化石及叶肢介化石。（3）侏罗系中统延安组（J2y)6延安组为本区含煤地层，区内煤系地层大部分被剥蚀，仅保留下部第一段残存厚度，一般厚度16.4～80.6m，平均厚度35.2m。该组总体为一套河流～湖泊～湖泊三角洲相碎屑岩沉积，岩性组合为灰、灰白色砂岩，灰黑、黑色粉砂岩、泥岩夹煤层、炭质泥岩及油页岩，偶夹透镜状泥灰岩、或球状菱铁矿及菱铁质砂岩、蒙脱质粘土岩，其宏观特征如下：砂岩以细~中粒砂岩居多，少量粗粒或含砾砂岩，且多集中在5-2煤层的上部与该组底部；细碎屑岩以粉砂岩占优势，泥岩多局限于个别层位，厚度较薄，一般为煤层顶底板；常见泥灰岩透镜体、菱铁质砂泥岩，砂岩多钙质交结，沉积上反映弱碱性水介质环境。（4）新近纪上新统静乐组（N2j)分布于各支沟沟脑，主要由红色粘土构成，上部红色粘土层中含有稀少的钙质结核。以棕红色区别于第四系古土壤层。下部钙质结核增多，似有连续层状钙质结核层，出露地段可见10～30多