正兰旗西南煤田环境地质分析及环保建议

勘探区位于闪电河河谷平原，地势平坦，第四系松散层广厚、疏松透水，大气降水易下渗。

闪电河河漫滩及一级阶地，因地下水位埋深浅，且可能受到洪水的冲袭，故不宜进行工程建筑，二级阶地高出一级阶地10-15m，地下水位埋深普遍大于10m，地基承载力较强，可布置工业场地及开凿井筒。区内新构造运动的表现比较显著，以沉降作用为主，主要表现为第四系堆积厚度最大达250m，河床“蛇曲”状。故进行大型工业设施建筑时应考虑新构造运动导致地震的影响。

一、岩、土物理力学性质概况

1、第四系冲、洪积砂砾石，湖积粉、细砂，疏松、松散、透水，压缩性较大。普遍稳定性差，尤其是粉、细砂因其富水性较好，持水性较强，不易疏干，且易随水流动形成流砂。

2、第四系湖积粘土、砂质粘土，第三系红色、杂色粘土，砂质粘土属松软岩类。特点是干燥状态下压缩性较小，承载力较高，但遇水后常呈软塑或流塑状态，强度随之降低，压缩性显著增大，承载力降低。具可塑性，隔水性好，为良好隔水层。

据土质试验成果：粉土：视密度1930Kg/m3 ― 2070Kg/m3，平均2000 Kg/m3，孔隙比0.49―0.57，平均0.53，压缩系数0.07―0.11 MPa-1，平均0.09MPa-1,属密实的低压缩性土。凝聚力0.13 MPa，内摩擦角33.48―35.06，液性指数 -0.88―-0.40，平均 -0.64，呈坚硬状态。

粉质粘土、粘土：视密度1810Kg/m3―2100Kg/m3，平均1979 Kg/m3，孔隙比0.46―0.82，平均0.60，压缩系数0.04―0.20 MPa-1，平均0.13MPa-1,属密实的中等压缩性土。凝聚力0.11―0.14MPa，内摩擦角29.30―36.06，平均33.42液性指数-0.82―-0.16，平均 -0.39，呈坚硬状态。

3、下白垩统砂岩、泥岩、煤层以软岩类为主。据施工的六个岩样孔岩石物理力学性质测试结果：自然状态单轴抗压强度30＜R＜60MPa的占1.5%，岩性为粗砂岩、细砂岩、砂质泥岩、泥岩；15≤R≤30MPa的占9.8%，岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩；6＜R＜15MPa的占55.6%，岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩、少量煤；R≤6MPa的占33.1%，岩性以煤、泥质岩类为主，少量砂岩。自然状态单轴抗压强度R≤30MPa的软岩占98.5%。详见岩石物理力学性质统计表（表6-2-1）

二、煤层顶、底板岩性特征、物理力学性质及稳定性

1、煤层顶、底板岩性特征。煤层伪顶、底板以泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩为主，直接顶、底板以砂质泥岩为主。其中A3、A5、A7煤层顶、底板以泥岩为主占57%，砂质泥岩占25%，炭质泥岩占12%，余为砂岩。B2煤层顶底、板以砂质泥岩为主占64%，泥岩占18%，余为炭质泥岩、中砂岩。B3煤层顶、底板以泥岩为主占48%，砂质泥岩占35%，炭质泥岩占13%，余为砂岩。

2、煤层顶、底板物理力学性质及稳定性。据岩样孔岩石物理力学性质统计:A3煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占48.65%，6MPa＜R＜15MPa占51.35%, 软化系数0.20 ― 0.82；A5煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占36.83%, 6 MPa＜R＜15MPa占52.16%，15 MPa＜R＜30MPa 的占11.01%，软化系数0.03 ― 0.57；A7煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占42.86%，6 MPa＜R＜15MPa占57.14%，软化系数0.03―0.50；B2煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占25.51%，6 MPa＜R＜15MPa占74.49%，软化系数0.19―0.50；B3煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度6 MPa＜R＜15MPa占85.71%，15 MPa＜R＜30MPa占14.29%，软化系数0.09― 0.82。其它煤层顶、底板自然状态单轴抗压强度R≤6MPa的占32.70%，6 MPa＜R＜15MPa占48.90%，15 MPa＜R＜30MPa占18.40%。

综上可见煤层顶、底板围岩强度低，且以泥岩、砂质泥岩为主，易软化，稳定性差。

三、区域环境现状

至目前止，在勘探区周边地区未发现有记载的较为严重的灾害性地震，据“中国地震动参数区划图”划分，本区所在地地震动峰值加速度（g）为0.05，地震烈度相当于Ⅵ度，在今后的矿区地面建设及井下施工时，必须采取防震与抗震措施，防患于未然。

区内地形平坦，气候干旱少雨，经济以牧业为主，未发现较严重的环境污染源。区内地面环境的稳定性较好。目前还没发现规模较大的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害和较为严重的环境污染问题。勘探区目前最大的环境问题是春、冬季多风而引发的地面扬尘对大气的污染，环境现状尚好。

四、矿井建设、生产对环境可能产生的影响

1、采矿过程中，疏干排水，采空区放顶均可能形成地表塌陷、裂缝，而造成区域地下水位下降、地表形态改变，后果为土地退化，沙化，大面积草木干枯，庄稼死亡，民井报废。

2、本区气候干燥，风频高。煤炭储、装、运过程中易随风产生大量粉尘、飘尘污染大气。

3、排放的矸石形成矸石山，其既占用土地又易随风产生飘尘及自燃产生的烟尘污染周边空气。

4、本区第四系潜水埋藏浅。矸山堆的空隙大、比表面积大，具一定的储水空间，长期堆放经风、氧化及大气降水淋滤、溶解作用易形成有害成份聚积，渗入地下污染地下水。

5、矿井疏干排放的污水引发地下水污染。

6、工业场地锅炉排放烟尘污染大气。

五、环境保护建议

1、地表塌陷治理。对地表出现的裂缝应及时充填，对塌陷坑、洞应及时填平修复，因地制宜地整治成林、草地等用地。对地表塌陷应进行经常性的监测，对地表塌陷可能带来的危害，采取早防治，早处理的办法，防止事故的发生。

2、污水治理。生活污水、锅炉污水、矿井废水应集中至污水处理站，经处理后可复用于井下洒水降尘，道路洒水、农灌、绿化等。

3、大气污染治理。矿区内所有锅炉均应配置高效消烟除尘器且烟囱高度不小于30m。露天储煤场，矸石排放场的四周应种植防风绿化带，栽种乔木、灌木林以减少扬尘。为防止煤矸石自燃，应尽量回收杂煤。对车流量大的路段应及时洒水降尘。

4、固体废弃物处置。煤矸石排放应以尽量少占土地为原则，且远离河道。煤矸石可回填井下废巷、地表裂缝、塌陷坑、洞和综合利用，如作为水泥建筑材料生产的辅料。生产垃圾应经分类处理，不可乱扔、乱放。

5、矸石堆放场底部应铺设防渗层，周边应建立卫生防护带，防止矸石堆聚集的污水下渗污染潜水。

6、第四系含水组富水性较好，其与煤层直接充水含水层下白垩统砂岩含水组之间有第三系粘土、砂质粘土相隔，在正常情况下隔水性良好。根据《水文地质、工程地质勘探规范》（GB/T12719-91）推荐的冒落带、导水裂隙带计算公式：

Hf =100m5.1n+5.2+5.1

式中Hf ― 导水裂隙带、冒落带最大高度

m ― 采高、取5m

n ― 煤分层层数、取1

将各参数代入上式得Hf = 53.6m

建议：煤层顶板至第四系含水组底板距离小于53.6m范围内的煤层不宜开采，应预留防水煤柱。避免隔水层破坏后，形成导水通道，发生透水事故及伴随的地下水位下降、地表塌陷、土地沙化、退化等环境地质问题的产生。

六、瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温

1、瓦斯。据瓦斯测试结果得知:区内煤层自然瓦斯成分以氮气为主,在8.98％～96.67％之间，次为甲烷（CH4），含量为0～88.30%之间，上中部属二氧化碳～氮气带和氮气～沼气带。下部可属沼气带。

2、 煤尘。根据45件煤芯煤样测定成果整理，本区煤层火焰长度均大于400mm，岩粉填加量在55％～75％之间。结论为煤层具有煤尘爆炸的危险性。望设计和生产部门加以重视。采取防范措施。

3、 煤的自燃倾向。区内共采集煤的自燃倾向样品60件，测试结果T1-3值在4℃～15℃之间，属易自燃煤。

4、地温。本次勘探选H6号孔测量井温,地温在9.38～18.13℃，地温梯度大约每100米不超过3℃。未见异常高温现象，不会对井下作业产生影响。