煤田地质勘探与环境研究

　　摘要：根据作者多年工作经验 ，对煤田地质勘探与环境进行分析与探讨 ，仅供参考!

　　关键词：煤炭 地质勘探 环境地质

　　一、研究的任务

　　面向21世纪发展的战略目标, 在煤田地质勘探阶段加强环境地质勘探的最终目的是为建井服务, 使今后矿产和能源在对环境无害的情况下进行开采,因此;勘探过程中究首先是为煤炭开采可行性决策提供环境影响评价, 同时也为将来在煤炭开发时的环境监测和环境保护服务。一个煤田从勘探区成为一个新兴的煤矿区,总体环境会发生巨大的变化, 主要因素有三个方面:

　　首先：是由煤炭开发(建井、采煤等)直接引起环境变化;

　　其次：是因煤炭开发带动起来的地方经济, 如建筑、建材、运输等各种乡镇企业的发展, 使人类活动强度加大, 对该区环境影响进一步增强;

　　第三： 勘探区一旦变为煤炭生产矿区, 随着人口数量和密度增长, 城镇化过程加速, 对资源的需求及环境负荷明显增加。

　　以上三因素中, 后两者所造成的环境变化涉及地区经济、交通、管理等许多领域问题, 具有较大的不确定性, 它们可不列入地勘工作必须研究的任务。煤田地勘阶段的基本间题应是获取煤田主要环境地质参数, 并研究由其所控制的、由煤炭开采直接引起的、可预见的环境影响问题。

　　二、煤田勘探与环境研究的统一

　　现在, 世界地球科学的战略目标正在变化,煤田地勘阶段开展环境地质研究正是这种变化的一个具体体现。它要求在查明资源地质条件的过程中将资源与环境双重问题作统一勘查和了解, 因此, 这是勘探工作观念上的重大变化。

　　以往煤田勘探重点强调的是将煤作为资源来了解, 其着眼点主要是煤的储量和应用价值, 而现在要将环境问题增加进来, 煤炭不仅是能源矿产, 而且在它开发利用中还是对环境产生损害作用的主要物质之一, 其环境影响则表现在开采、洗选、燃烧、烟气排放、灰渣处理等全过程中。因此, 在探明煤层的可开采性的同时, 必须要对可采煤层内及其相邻岩石层的有害组分的含量、毒性及其赋存形式、释放的难度等进行化验分析、检测和研究。

　　在井田水文地质条件的调查方面, 以往主要是从影响今后煤炭生产的角度出发,查明矿井水文地质条件, 侧重点是放在矿井涌水量计算、矿井排水及未来矿井可能出现突水、淹井等等水患因素。现在从环境地质角度, 其任务增加为：环保、矿井水资源利用、减灾三位一体全面研究井田的水文地质条件。

　　在我国大多数煤产地水资源短缺甚至匾乏, 煤矿开发后, 必须有长期的水资源保证。矿井水必须视为重要的水资源和伴生矿产来对待, 要根据水质、水量最大限度地加以充分利用, 不能一排了之, 要从以前单一的“ 疏排”思想转变为排/供结合的新思路, 不因疏干矿井水而导致地区水资源严重破坏乃至枯竭。对于未来矿区排出的污水(含矿坑水、洗煤水、工人及居民生活污水等)，要根据当地环境、水文条件, 预测它们的疏排量和水质污染等主要问题, 根据勘探阶段能够掌握的资料,提出将来矿区排/供水的净化处理规模和最终经过一级处理后达标排放规模。另外, 有些煤田存在着大片灰岩露头或粘性、沙性土层, 这些岩土能中和、吸附和过滤酸性矿井水, 对矿井水有一定的自净能力。因此, 在勘探阶段对地表环境的自净能力要根据勘探区情况应作必要的了解。

　　21 世纪的采煤应向着消灭“ 矸石山” 目标努力, 至少应达到矸石排出量与消耗量之间的动态平衡。据不完全统计, 我国现有煤矸石积存量30～40亿吨, 矸石堆积占用土地、破坏植被和自然景观, 污染大气、土壤和水体, 破坏生态平衡。以往勘探工作对煤矸石了解程度极低, 但据现代环境保护要求, 必须在勘探阶段就对未来煤矿所产生的这种固体废物进行类比调查,分别计算和研究掘进、采煤、洗选矸石的排出量、物理化学性质和综合利用的途径, 以使其变废为宝, 造福人类。

　　采煤矸石和洗选矸石主要来自可采煤层的顶、底板及煤层内夹矸, 因此, 在勘探阶段要对这种岩石进行测试分析, 对其中有益、有害组分进行环境评价。当矸石露天堆放不可避免时, 精查地质报告中应该对堆放场地的选址、堆放工艺和场地预处理工程提出建议, 最好选择地表有较厚的低渗透性的粘土层上, 这可减少煤矸石中某些有害成分随大气降水淋滤到土壤、地表水体及地下水体内造成的污染。

　　在勘探阶段对煤矸石综合利用途径的研究十分重要。煤矸石综合利用的途径很多, 如井下充填采空区, 充填地表洼地、塌陷坑等, 用于建筑材料制水泥、烧砖, 提取其中的有益矿产, 利用其发热量用作辅助燃料等。在勘探阶段应通过对各类矸石的物理化学性质的了解分析, 最终应提出煤矸石的综合利用途径, 提出与煤矿建设相配套的煤矸石处理工程建设项目。

　　由于煤炭的开采, 地表会出现沉降和塌陷,可引起地面建筑、工程设施的损害和破坏, 地表水系的局部变更, 形成新的地面水体或洼地, 这将对自然景观产生直接影响, 有的还可能影响地下水泾流状况。直接由煤层开采而引起的沉降或塌陷, 可根据可采煤层的厚度、产状、埋深及上部松散盖层的发育状况等条件进行预测。如果煤系上覆有较厚的松散层, 它会因采水或疏排水使土层孔隙压实, 从而造成地表沉降, 有人将这类沉降称为“ 非开采沉降” , 其实多数也间接地与采煤有关。上述地面变形、自然景观的变化也是重要的环境问题, 经济越发达的地区, 人们对此越重视。

　　在编写勘探成果报告时应对因建井采掘而造成的地面沉降、塌陷、地下水位变更、地表水体及自然环境污染等地质灾害作出预测、评估并提出改善建议，包括开采沉陷区的村庄搬迁、护路、护堤、水产养殖、景观整治等地面环境保护和治理项目等, 有的地方甚至还要做出经济可行性研究，而不仅仅是“ 留保护煤柱” 的简单问题。

　　随着环保标准的提高, 煤矿企业在开发煤炭中投入的环保费用, 必然成为煤炭成本内的重要组成部分, 是实现获利开采目标必须研究的重要问题。

　　三、勘探阶段环境地质研究的优点

　　勘探阶段加强环境地质研究是整个洁净煤技术体系研究的起点。根据环保法规要求, 今后没有相应的环境研究及环境评价报告, 煤矿将不能开工建设。对以往已完成勘探的矿区, 在建井前必须补做环境影响评价项目。这样的矿区,实际上把对资源和对环境评价分成了“ 两步” ,在今天它显然已不是好的做法。在勘探阶段就进行环境地质研究的优点是在于： 可以获得矿区开发前的生态、环境地质等方面的背景值, 从而为日后矿区的环境参量变化建立了“ 座标原点”或“ 起点” 。

　　煤田环境地质的调查包括地表地质条件(如地面滑坡、沉降、地表水体分布及水质等)调查和地下地质条件(如煤层顶板、矸石的基本特征、地下水特征等)调查两部分, 地下地质条件的调查是工作的重点, 它必须使用勘探手段。利用施工的资源勘探钻孔,获取环境地质参数和信息是可行的、经济的。因为通过勘探钻孔、地震、测井等手段, 结合采样测试分析, 就可以准确地获得绝大多数环境地质参数, 只是在勘探设计的同时增加环境地质方面的设计要求, 如对煤矸石只是增加一些取样点和增加部分有害物质的项目分析。这样充分利用了勘探手段, 符合现代煤田勘探中“ 一孔多用”的勘探原则。正因为如此, 把环境地质工作列入资源勘探任务, 对确保环境地质资料内容的全面、丰富, 数据可靠性和切合实际的环境评价都是十分重要的。因此, 在勘探阶段最大限度地利用勘探手段和勘探资料不仅具有经济意义, 而且具有环境意义和社会意义。

　　四、几个问题讨论

　　1、工作的阶段性

　　煤炭资源勘探是对煤田地质条件的一种认识过程，一般分为找煤、普查、详查和精查四个阶段。通过找煤和普查阶段后, 才能确定煤田有无可开发的价值, 因此在找煤和普查阶段, 对环境地质问题只作一般的调查了解。

　　煤田地质勘探过程中的环境地质研究主要内容是在详查和精查阶段开展。大量工作应放在精查阶段进行, 在这一阶段要充分发挥和利用各种勘探手段, 获取与环境有关的信息和资料, 对煤田环境地质进行详细、深入研究, 为矿区设计、建设提供精确的环境地质参数和相应的环境影响评价, 精查设计中应列出环境地质研究的目的、内容与要求, 各类采样、测试的项目等工作量, 并要求和精查报告一样进行审查。

　　2、研究程度问题

　　对勘探阶段环境地质研究程度的要求, 宏观上是随全球对环境保护问题的认识和国家及本地区经济发展水平的提高而逐步提高的。具体的说, 则是随勘探阶段的推进而提高的。不同的研究程度有不同的成果形式, 如：

　　(1)把环境地质内容综合成一至几个章节编入资源勘探报告。

　　(2) 与“ 煤炭资源勘探报告” 分开, 单独编写“煤田环境地质勘探报告” 。

　　(3) 据勘探所得的环境地质参数和工业性试验成果, 可分别对矿区煤炭利用、矸石利用及其对环境的影响、水资源利用及其对环境的影响、地面变形及其对环境的影响等方面分别在勘探的同时提出环境影响及评价报告。

　　在一些发达的国家, 由于对煤矿环境保护要求很高, 在煤矿开发前( 煤田勘探后期), 必须先提交包括上述在内的一系列的专题环境影响与评价报告, 并先交环保管理部门审查通过后,才允许批准煤矿建设。

　　根据我国的情况笔者建议, 在煤田的详查地质报告中可将环境地质内容作为一个章节编写在勘探报告中。在精查阶段, 应单独编写环境地质勘探报告, 某些地区可根据矿区的具体资源地质条件及经济条件, 来确定是否进行单独编写。

　　总之, 在煤田勘探阶段, 结合勘探手段和勘探取得的地质资料, 来分析研究地质环境质量的背景值, 预测和评价地质环境质量在煤矿建设、生产时期的发展变化趋势, 这不仅为日后煤矿的环境保护奠定了基础, 也为人类有一持续发展的良好环境作出了贡献。

　　参考资料：

　　1. 《中华人民共和国环境保护法 (试行) 》