开采沉陷对矿山地质损害的类型有哪些
『壹』 矿山开采活动对矿山地质环境有什么影响
采矿业的不断发展为我国的经济发展作出了一定 的贡献，但也对自然环境造成了不可估量的破坏。因此，我们要详细了解地下开采对矿山地质环境造成的影响。地下开采是形成地质灾害的外因 ; 地层岩性和地质构造是形成地质灾害的内因。在地下开采过程中，因开采而形成的采空区极易引发地表塌陷，便地形、地貌产生变化，从而造成地质灾害。因此，采空区带来的不利影响在地质环境的破坏中尤为严重。
采空区的影响因素影响矿山开采出现采空区塌陷危害的因素主要有以下七方面:
① 空区的体积和连续开采。一般而言，采空区的体积越大，岩体的稳定性越差:采空区连续开采的程度越高，地压活动越明显。
② 开采深度。开来深度越大，地压增加越明显。上覆岩 层的重力与地压成正比，如果存在构造影响，则水平应力会大于垂直应力。
③ 地下水。一方面，地下水对岩体结构面起 着溶蚀、软化和泥化的作用，降低了弱面的强度; 另一方面， 在裂隙水压的作用下，裂隙表面的摩擦阻力会较少，岩体的抗剪强度会降低。因此，矿山地压往往发生在每年的冬季解冻期和雨季。
④ 时间。 一般来说，在具备了其他可引发应力集中现象的条件下，时间便成为了重要的可变因素。
⑤ 结构弱 面。虽然大型连续结构弱面可起到避免发生大范围破坏的作用，但是， 其对采空区塌陷的发生和发展也起到了加速作用。
⑥ 开采技术 。 采矿方法、矿块的回采顺序、矿柱的结构参数和回采工艺等均对地压有着重要的影响。
⑦ 岩石性质。岩石的矿物组成、结晶程度和矿物颗粒之间的连结特征等均会对地压产生影响。
『贰』 因矿山开采对环境的破坏分为几类情况
地质损毁、环境污染、景观损毁三大类情况。
在矿山开采中无论是否是露天矿，造成地表受专开采沉陷影响的属一个明显的损毁特征是什么？
地表出现裂缝，严重时还将有塌陷台阶出现，地表裂缝发
生的地段主要集中分布在煤柱、采区（盘区）边界的边缘地带，以及每层浅部地带。
『叁』 矿山过度开采对生态环境的破坏有哪些
矿山开采对生态环境产生了严重破坏。水文地质条件变化及区域水质污染，回矿区开采造成答地下储水结构发生变化，地表径流变更使得水源枯竭，矿坑水、废石淋滤水造成严重的水污染。土壤污染退化。由于表土清除，采矿后遗留的大部分矿渣，养分与水分缺乏。随着土壤裂隙的扩大，土壤养分会直接渗入土壤中，造成严重的酸碱污染、重金属污染、有机毒害物质污染。危害毗邻区环境和人类健康。
『肆』 中区段地质灾害类型及分布
中区段地形上位于第二阶梯东段的鄂尔多斯高原、黄土高原和山西山地，间夹临汾盆地，海拔标高400～1600m，地形高差对比大，大部分地段沟壑纵横，地形地貌条件复杂。属温带大陆性半干旱季风气候，降水量由西往东递增，季节分配不均。生态环境比较脆弱。本区段全为黄河流域，西部水系稀少，东部则有数条一级支流汇入。区域大地构造位置距板块作用带边界较远，除临汾盆地和东西边沿外，地壳稳定性较好。西部人烟稀少，东部人口密度较大，且对地质环境干扰破坏强烈。人类活动主要是大量开采固体矿产（以煤为主，还有铁、铝土、粘土等），西部还有过牧和滥樵（挖）。水土流失十分严重。
本区段地质灾害类型最多，主要有滑坡、崩塌、泥石流和洪水冲蚀、风蚀沙埋、采空塌陷、黄土湿陷和潜蚀；局部地段还有地震液化、盐渍土、瓦斯爆炸和煤层自燃等灾害。以下分别论述。
一、滑坡和崩塌
由于本区段自然地理和地质环境条件的特殊性，滑坡和崩塌是最主要的地质灾害，主要分布于黄土高原和山西山地区。黄土高原区梁峁起伏，冲沟发育，沟深坡陡；黄土深厚，垂直节理发育，湿陷性较强。山西山地区的吕梁山、太岳山、太行山与汾河、沁河相间排列，沟谷发育，地形起伏高差对比大；基岩裸露，大多上覆以薄层黄土。所以在强降雨和河水冲刷等触发因素作用下，易发生滑坡和崩塌，二者常相伴而生，是这两种地质灾害的易发区和危险区。
在评估区内共发现滑坡116处；崩塌在山西段内有45处，陕西段内有6个地段52处，总长约46km，宁夏段有8处，发育极为普遍。
（一）滑坡
黄土高原区的滑坡绝大多数为土体滑坡，以陕西段居多，有83处之多，山西段有14处。滑坡的成因模式可分两种：一种是顺黄土与下伏中生界基岩面或新近系红土的接触面滑动的，一般分布于河流的冲刷岸或梁峁沟壑区（图4-2（a）、（b），它的规模较大，滑动面较深；另一种是在黄土残塬和梁峁边缘，因坡体陡立，黄土顺坡向的垂直节理又很发育，在雨水下渗时导致潜蚀作用而触发滑坡（图4-2（c），这种滑坡的规模一般较小，属浅层滑坡。在陕西段顺下伏基岩面滑动的滑坡较多，且多为大中型滑坡。对管线有较大影响的滑坡有：枣树坪滑坡（DD143—DD144）、王家院滑坡群（DD279—DD281）、梁家渠滑坡（DD288—DD289）和寒砂石水库滑坡（DE003—DE005）等4处。
图4-2滑坡形成模式
山西山地区发现滑坡19处，其中基岩滑坡8处，土体滑坡11处。基岩滑坡发生在石炭、二叠系灰岩、砂泥（页）岩互层地层中，有顺层滑坡，也有切层滑坡。它们密集分布于阳城县城北、东约20km地段内（EH035—EH114）。滑坡的成因与降雨、河水冲刷和人工筑路切坡等有关，有4处稳定性较差，其中1处距管线仅20m（EG026附近），影响较大。土体滑坡的成因与黄土高原区类似。对输气管线影响较大的有蒿峪村西滑坡（EH086附近）、杜老凹滑坡（EF022）、老炭窑滑坡（EF054）等3处。
（二）崩塌
黄土高原区崩塌主要是黄土体的崩落，而山西山地区则是基岩崩塌。鄂尔多斯高原（宁夏境内）也有少量沟岸坍塌。
黄土高原区崩塌一般分布于各河流分水岭的线路越梁地带，地貌以黄土梁峁为主，由于冲沟溯源侵蚀和沟谷底蚀强烈，高陡边坡随处可见。黄土的垂直节理发育，在高陡坡肩前缘的土体似悬臂梁板，在弯矩的作用下底部突然断裂而发生崩塌（图4-3（a）。还有一种情况是深切狭窄的河谷地段基岩出露，在河流侧蚀和风化剥蚀作用下，下部的泥岩形成凹龛，上部较硬的砂岩悬空，产生拉裂缝，危岩体最终崩落下来（图4-3（b）。清涧河河谷中三叠统胡家村组（T2h）和大理河河谷下白垩统洛河组（K1l），这种崩塌机制较多见。此外，各河流中上游地段岸坡多由黄土或阶地堆积物组成，在曲流作用强烈的河段，冲刷岸坍岸现象较普遍。崩塌规模一般较小，但数量较多，对公路、管线工程危害较大。
图4-3崩塌形成示意图
山西山地区发现的34处崩塌都分布于基岩区，地层岩性是：中奥陶统上马家沟组（O2s）厚层灰岩6处，中石炭统本溪组（C2b）灰岩2处，上石炭统太原组（C3t）和山西组（C3s）砂泥岩和灰岩4处，下二叠统下石盒子组（P1x）砂泥岩5处，上二叠统上石盒组（P2s）和石千峰组（P2sh）砂泥岩11处，下三叠统刘家沟组（T1l）细砂岩6处。在阳城县城北、东分布较集中。崩塌一般分布于坡度大于40°和高度大于10m的陡坡地段，岩体陡倾的构造节理较发育，在坡缘部位追踪形成拉裂缝，逐渐扩展，在暴雨、放炮炸石等触发因素作用下发生崩塌。崩塌的规模也较小，一般数十至数百立方米，最大的一处是晋城市下河村（EJ001附近）崩塌体，为2.25×104m3。对输气管线有影响的有20处，有的为管线直接穿越，有的距管线仅数米至十余米，而且目前处于不稳定状态，危岩矗立，应予关注。
二、泥石流和洪水冲蚀
泥石流和洪水冲蚀是本区段输气管道沿线又一较发育的地质灾害。
据调查，宁夏段有泥石流沟20条，主要分布在下河沿至古城子和盐池县东红井子至陕西定边县红柳沟乡两个地段内。前一地段主要为稀性泥石流型。泥石流沟都发源于南部基岩山区，沟道长，流域面积大。出山区后进入并深切山前冲洪积倾斜平原，在倾斜平原沟口形成小的堆积扇，大部分物质冲入黄河。泥石流的固体物质主要来源于倾斜平原，以砂砾石和泥沙为主。这一地段是宁夏段沿线泥石流较严重的地段。古城子至红井子还有5条稀性泥石流沟。输气管线一般都布设在堆积区，且与沟道直交。后一地段为泥流型，上红柳沟南侧为侵蚀严重的白垩系砂岩构成的基岩丘陵，山前堆积的粉土厚达50m，树枝状冲沟极为发育，侵蚀深达15～45m。因宁夏段管线经过地段人烟稀少，未有泥石流遭致人民生命财产损失的报道。
陕西段泥石流分布于靖边县马路壕东南的黄土高原区，是当地常见的地质灾害，多发生于每年7～9月的雨汛期，往往由强降雨激发，突发性强，来势迅猛，致灾力强。显然，对拟建的输气管线危害较大。由于黄土高原沟壑纵横，沟深坡陡，冲沟溯源侵蚀极强；土体结构疏松，崩塌、滑坡发育，皆为泥石流提供了动能优势和丰富的固体物质来源。在强降雨激发下，极有利于泥石流的形成。根据泥石流所含固体物质的颗粒级配特征，常以泥流形式出现，有稀性、粘性和塑性之分，以前两种出现几率较高。暴雨时在沟谷中时常可出现含沙量大于600～900kg/m3的洪流，由密布的毛沟、支沟流向干沟和河流汇集，形成强大的泥流，溃堤毁坝、淤塞水库，分割坝地，造成严重危害。
山西段泥石流也较发育，在评估区内发现泥石流沟15条。根据物源成分不同，可分为泥流、水石流和泥石渣流三种。泥流主要分布于西部黄土高原区，特征与陕西段类似。水石流主要分布于沁水与浮山两县交界处，当地为林场，水土流失较弱，物源主要为沟谷两侧的基岩崩塌堆积物。泥石流沟的流域面积不大。泥石渣流集中分布于沁水、阳城两县的采矿区，固体物质是堆积于沟谷中的煤矸石和铁矿弃渣，一般流域面积不大。据调查，泥石流已造成一定灾害。输气管线有7处与泥石流沟相交，应予关注。
三、风蚀沙埋
宁夏段和陕西段西部管线经过地段，正好处于毛乌素沙漠与黄土高原的过渡地带，生态环境脆弱，植被稀少，加之当地乱采滥挖甘草、过度放牧和不适当开发矿业，数十年来土地沙化十分严重，荒漠化加剧。因此风蚀沙埋也是需关注的一种地质灾害。
区段内沙丘以固定和半固定草丛沙丘为主，宁夏段的沙丘主要分布于中宁县双井子至盐池县大水坑的丘间洼地中，呈星点状散布于管线两侧，有些管线则直接穿越其间，一般丘高1.5m以下，由于风蚀作用，许多沙丘呈半丘状。丘间为平铺沙地，沙丘密度30%左右。
陕西段的沙丘分布于定边县红柳沟镇至靖边县李家梁地段内，几乎连续展布在长城以北地域。在定边县的贺圈、帐房湾、羊圈有几处移动沙丘，丘高一般3～10m，沙丘主导移动方向东南，平均移动速率4～6m/a。在靖边县附近，黄土被沙丘掩埋，甚至在梁峁、坡面上有薄层低缓新月形沙丘分布，丘高3～5m，风蚀严重。输气管线基本上都在距沙丘以南3～8km地段的平铺沙地上布设，受风蚀和沙埋影响较小。只有靖边北侧一段长约20km的管线布设于沙丘上，必须采取必要的防护措施，以免风蚀发生。
四、采空塌陷
地下开采固体矿产资源所形成的采空区，在一定的地质结构条件下，采空区上覆岩层在自重和围岩应力作用下会导致顶板冒落和顶底板闭合，而引起上覆岩体的变形破坏，进而产生地面开裂和沉陷。一般煤矿地面塌陷是累进性的，而某些围岩坚硬的金属矿山则往往是突发性的。煤矿等层状矿产采空区地面塌陷机理是：一般地下开采采用柱式采空区的空间结构（图4-4）。若某些矿柱实际强度低于设计承载力，或在长期承载过程中因风化、地震等作用，承载力下降，使得这些矿柱先遭到破坏，它们所担负的荷载就要转移到相邻的矿柱上，从而也使它们相继遭受破坏，累进性破坏将导致整个矿柱系统的破坏。矿柱破坏的形式是采空区顶板冒落。顶板冒落引起上覆岩层变形破坏，自下而上可划分为冒落带（Ⅰ）、裂隙带（Ⅱ）和弯曲带（Ⅲ）三个带（图4-5）。由于采空区面积、采掘厚度和矿层埋深不同，上述三带不一定同时存在。当采掘厚度大而矿层埋深又较小时，冒落带可直达地表而形成塌陷坑。自矿层开采至地面出现沉陷，需要一定的时间过程，它受诸多因素影响。地表沉陷洼地面积一般较采空区大。
本区段固体矿产资源丰富，主要是煤矿，还有铁矿、铝土矿和粘土矿等。
煤矿主要分布在山西境内，分布广且蕴藏量很大。含煤地层主要为石炭系上统的太原组和山西组。太原组含煤5～8层，山西组含煤4层；有的煤层厚达7～8m，稳定可采。现正大量开采，均为地下采掘方式。据调查，评估区内发现有大小煤矿159座，其中输气管线直接在采空区上部通过或距管线较近的矿山有25座之多，总长度有37km。尤其是沁水煤田矿山密布，开采历史悠久，开采方式落后，正在开采和已闭坑的矿山遍布地下采空区，其分布大多无档案记载。在临汾以西的河东煤田，在尧都区和蒲县煤矿也是密集分布，遍布地下采空区，在输气管线两侧连接成片。陕西境内的煤矿在管线经过地段集中于子长和永坪一带。含煤地层为三叠系上统瓦窑堡组，共含煤层7～15层，单层厚度最大3m左右，层位稳定。开采历史也很悠久。目前子长矿区有45座小煤矿，永坪矿区有5座小煤矿，开采方式原始落后，无序开采现象严重，采空区大多无档案记载。输气管线直接在采空区顶部或附近通过的总长度有5km左右。宁夏境内位于西部中卫县的下河沿煤矿，含煤矿地层为石炭系上统的太原组和土坡组，目前可采煤层4～8层。煤层分布于输气管线南部，对管线无影响。
图4-4采空区矿柱系统示意图
图4-5采空区冒落引起上覆岩层变形与错动的分带
铁矿也主要分布在山西境内。矿体赋存于石炭系底部，属风化残积型窝状矿体，储量小而不稳定，但开采历史悠久。目前，多为乡村和个体开采。据调查，在评估区内有53座铁矿。由于矿坑埋深浅，易引发地面塌陷；但因规模小，对输气管线影响较小。
此外，本区段在河南西北部太行山区还有铝土矿和粘土矿，在输气管线经过地段已发现有60多个矿洞，都是私人开采的小矿山，采深很浅，地面塌陷严重。目前虽已停采，但它对管线的施工和运营带来了潜在的危险。
由上述分析可知，对输气管线将遭致严重危害的是煤矿采空塌陷。从地面调查来看，采空塌陷最严重的地段在山西的浮山、阳城二县境内，浮山县后交煤矿和阳城县柏山煤矿有三处塌陷坑，塌陷面积总计达36×104m2，最大深度6m，已造成3024亩农田和2580间民房破坏，一座学校被迫搬迁，经济损失严重。输气管线正好在塌陷坑地段通过。采空塌陷还导致产生地裂缝。在蒲县—临汾段、浮山后交煤矿、阳城、泽州等地均发现采矿地裂缝。已造成1995间民房开裂，1300亩耕地荒芜，约200户居民搬迁。
在本区段煤矿区还有瓦斯爆炸和煤层自燃灾害。陕西子长县道园煤矿1995年发生瓦斯爆炸，死亡12人；红石峁沟口旧煤窑和南家咀煤矿也都发生过瓦斯爆炸事故。它们距输气管线都较近。宁夏下河沿煤矿历史上有煤层自燃记载，十几年前还有自燃迹象。山西沁水煤田的南端，阳城、泽州段为高瓦斯煤矿，曾发生过多次瓦斯爆炸事故，在泽州段犁川一带还有煤层自燃现象。
采空塌陷对输气管线工程会导致严重后果，甚至是致命的危害，应引起高度重视。由于不少地段老煤窑较多，目前乡镇企业和私人经营的小煤矿又无序开采，采空区的空间分布范围很难查明。此次调查虽在重点地段进行浅层地震勘探，初步查清了一些采空区，但仍然不能满足工程设计的要求。今后，应在陕西段的子长煤矿焦家沟—王家湾段（DD184—DD277），山西段的蒲县—临汾煤矿密集分布区（EC119—ED073）、浮山后交煤矿区（EF043—EF056）和泽州煤矿密集分布区（EJ002+1—EJ058）进一步加强勘查。
五、黄土湿陷和潜蚀灾害
黄土湿陷和潜蚀往往相伴发生，一般是突发性的，对建筑物和人民生命财产构成危害，是黄土类土分布地段的一种特殊地质灾害。
（一）黄土湿陷
本区段地处黄土高原东缘和山西山地区，地面普遍分布有以上更新统（Q3）风成黄土为主的黄土类土，其中Q3、Q4黄土具湿陷性，且多属自重湿陷类型。据统计，输气管线经过黄土连续分布地段，陕西段长185km，山西段长71km（陕西靖边马路壕至山西临汾盆地以西）。分布厚度大，主要为梁峁沟壑地形，湿陷性最为强烈。临汾盆地以东，浮山段较强，往东逐渐减弱。沿线黄土因其形成时代、成因、结构和所处地貌位置不同，湿陷性有所差异。一般情况是：Q3风成黄土湿陷性最强，属中等—强烈湿陷；Q4坡积—冲积黄土状土，湿陷性弱些，属中等湿陷；而Q2黄土则为轻微湿陷—无湿陷。表4-1列出了陕西和山西段黄土湿陷性指标。
表4-1黄土湿陷性指标
有关黄土湿陷的形成机制有多种解释，其中“加固凝聚力降低或消失的假说”较有说服力。黄土湿陷是一个复杂的物理化学过程，是由黄土固有的特殊成分和结构以及外界诱发条件共同作用的结果。湿陷性黄土含有一定量的碳酸盐胶结物和大孔性的结构特征，是湿陷作用的内因，而浸水和加压则是外部条件。当黄土浸水受压后，水膜楔入和水的溶解作用，使由盐类结晶胶结产生的加固凝聚力降低甚至消失，并使土粒散化。使处于大孔性而呈欠压密状态的土体发生沉陷，结构遭到破坏。
黄土湿陷导致的灾害是多方面的，有地表大面积不均匀下陷、地裂缝，还可诱发滑坡和崩塌的发生。因此它对输气管线可构成危害。
（二）黄土潜蚀
黄土潜蚀分布地域与湿陷性黄土基本一致，多见于Q3、Q4黄土中，形成陷穴、落水洞、盲沟、漏斗、竖井及天生桥等“黄土喀斯特”现象。潜蚀的发育受控于地形、地层及降雨等因素。在河谷阶地及坝、
表4-2潜蚀陷穴与地形、黄土地层关系统计表
由于潜蚀的形成与黄土湿陷性密切相关，加之其作用过程较为隐蔽，常有暗沟分布，一旦突然陷落，将给输气管道的安全带来严重后果。
六、其他地质灾害
（一）地震液化
分布于宁夏段黄河冲积平原和山西段临汾盆地内。该二地段均为地震烈度Ⅷ—Ⅸ度的强震区，历史上曾多次发生过7～8级大地震，是输气管线经过的地震危险区。
宁夏段地震液化分布于中卫县境的黄河冲积平原一级阶地上，岩性为Q4的粉土、粉砂和细砂，埋深1.5～5.3m，潜水位埋深0.8～3.0m。经现场标准贯入试验判别，CA123—CA136和CA164—CA170液化等级轻微，CA144—CA164液化等级中等。
山西段临汾盆地地震液化分布于汾河河漫滩和一级阶地上，岩性为Q4的中细砂和粉砂；夹有粉土和粉质粘土，潜水位埋深0.7～2.6m。经现场标准贯入试验判别，在管线ED089—ED103长约4km的地段内，Ⅶ度地震力条件下液化等级为中等—严重。该地段史藉上曾有地震时喷砂冒水等砂土液化现象的描述。显然，输气管线的安全将会受到严重影响。
（二）盐渍土的腐蚀和盐胀灾害
分布于宁夏段和陕西段内。经查明，宁夏段盐渍土有三段。其中中卫县黄河冲积平原为碳酸（碱性）盐渍土和硫酸盐渍土相间分布，管线长度约42km，危险性小；中宁县古城子西的沼泽地为硫酸盐渍土，长约0.75km，危险性中等；盐池县两个盐碱滩洼地为硫酸盐渍土，长约3.5km，危险性大。陕西段盐渍土主要分布在定边县安边镇屈园子—郝滩乡四十里铺（DA056—DA076）及靖边县小滩则等地段，累计管线长度约21km。盐渍土易溶盐含量一般为0.34%～1.73%，为硫酸盐，经判定，屈园子—四十里铺以中度盐渍土为主。
（三）地面沉降
输气管线临汾段（ED089—ED103）经过地面沉降区，沉降中心位于临汾城西汾河谷地。累积最大沉降量240mm。该地段地面沉降是由于超采中深层地下水引起的。自20世纪70年代中期开始，地下水开采强度逐渐加大，由于超采，地下水位持续大幅度下降，至1986年已形成一个波及面积超过50km2的椭圆形降落漏斗，中心水位较1978年下降了30m，年降幅近4m。1986年以后，水位仍以平均3m/a的速率下降。目前该降落漏斗中心最大降深已达80m。地面沉降现状条件下不会对输气管线造成危害。
『伍』 开采方式不同导致的矿山环境地质问题
西南地区矿产开发主要有两种方式：露采矿山和井下开采矿山。不同的开采方式，形成的矿山环境地质问题不同。
1.露天开采导致的矿山环境地质问题
西南地区露采矿产的种类较多，有钒钛磁铁矿、铁矿、锰矿、煤矿、铬铁矿、铜矿、铅锌矿、金矿、稀土矿、锡矿、磷矿、硫铁矿、各类非金属矿等。导致的矿山环境地质问题有采场、废石场土地破坏与占用，地形、地貌景观影响和破坏，采场崩塌、滑坡、石漠化和张裂，尾矿库、废石场滑坡、泥石流以及废石、尾矿、废水污染等。露采导致的矿山环境地质问题的主要因素如下：
1）露采矿建设期间。矿山生产区、办公区以及生产基础设施和交通运输系统的建设都占用土地，建设过程中必将对矿区原有的土地、水系、植被和大气等生态环境造成一定影响。
2）露采矿生产期间。首先是矿区开采上覆岩层和表土的剥离，需进行大规模的开挖，其开挖面积和速度取决于露采矿的规模和生产能力。开挖范围内原有的土地和生态环境将彻底破坏，同时可能对周围的土地、水文、植被和大气造成不利的影响，其中最主要的是水土流失，地下水位降低和生态环境恶化。其次是开挖出来的土石方需另地存放，即大量剥离物存放场要压占土地，其压占土地的面积则取决于剥离量和堆存方式，这与井下开采时煤矿煤矸石排放场的情况相似，但其堆放量和占地面积将远比煤矸石多。压占区的土地和地面附着物将被彻底掩埋而丧失，对生态环境的影响程度则与排放场的位置和剥离物本身的理化性质有关。
3）建材非金属采石场对植被和生态环境的破坏比其他矿产露天开采更为严重。这类矿山企业点多面广，开采一般没有设计或保护措施，倚坡开挖，露天作业，随意性很大。特别是在一些石灰岩采石场，往往是多用途开采，一方面直接将荒料运走，作为建筑材料或水泥生产原料；另一方面就地烧制石灰，并对生石灰进行粉碎和过筛，这样不但将开挖区植被全部破坏，而且在风的作用下将石灰粉吹到周边一定范围内把植被烧死。另外频繁的放炮震动对环境也造成一定的影响。在主要交通干线附近开采石料易形成高陡斜坡，人为造成崩塌、滑坡地质灾害隐患，对交通干线形成威胁。如西藏地区露采矿山主要为砂金矿，对土地资源造成了破坏，特别是牧区草场破坏严重，形成许多深坑和乱石堆，并造成河流阻塞和泥石流地质灾害隐患。
2.井下开采导致的矿山环境地质问题
西南地区井下开采的典型矿山有四川天宝山铅锌矿、丹巴镍矿、广旺煤矿、云南易门铜矿、大红山铁铜矿、都龙锡矿、贵州万山汞矿、六盘水煤矿、重庆南桐煤矿和西藏泽当铜矿等。导致的矿山环境地质问题有地面塌陷、废石场土地破坏与占用，地裂缝、建筑物开裂、下沉、矿坑突水、区域水均衡破坏、尾矿库溃坝泥石流、矿坑水、尾矿、废石污染等。井下开采导致的矿山环境地质问题的主要因素如下：
1）采空区塌陷可使塌陷范围内的地表发生垂直沉降。如果地下水水位较浅，或有外来水源排入，或因大气降水，就可能造成塌陷区积水而淹没土地。
2）采矿沉陷区沉降和移动不均衡，使沉陷区产生不同的附加倾斜、弯曲、裂缝甚至滑坡或崩塌，使土地本身可利用性及其附着物受到破坏。地面建筑物、构筑物、水利、交通和电力等工农业生产设施因采矿塌陷而遭受不同程度的破坏。
3）采矿塌陷引起的地表沉降和裂缝可能在一定程度上改变地表径流方向和汇水条件，使部分地表水沿裂缝渗入地下，同时也可使地下水沿上覆岩层裂缝渗入采空区或深部岩层，从而使矿区地表水减少，潜水干涸，井、泉断流，同时使地下水位降低，甚至使上覆岩层中的含水层遭受破坏。地表水通过采动裂缝渗入地下的同时，地表污水也随之进入含水层，从而污染地下水源；地下水通过采动裂缝进入采空区时，又可能受到采矿污染；矿坑水通过排水系统排放到地表水系中又使地表水系受到污染，因而矿区水环境将不断恶化。而水环境的恶化又将进一步导致整个矿区生态环境的恶化。
4）井下开采形成的固体废弃物如煤矸石、废石、废土等，占压、破坏土地资源，雨季还易诱发滑坡、泥石流地质灾害。
『陆』 矿山地质环境的有关概念及问题
一、矿山地质环境的有关概念
矿山环境是指矿产资源开发活动影响到的区域内自然因素的总体。
矿山环境问题是指矿产资源勘查、开采、洗选和闭坑等过程中对环境造成的不良影响和损害，主要包括：占用与损毁土地资源、破坏水均衡、引发地质灾害、废水废气废渣污染环境、破坏自然景观与生态等。
矿山地质环境指矿床及其周围地区矿业活动影响到的岩石圈部分，与大气、水、生物圈之间相互联系（物质交换）和能量流动组成的环境系统。
矿山地质环境治理是指由于采矿及相关活动影响，致使原来的矿山生态环境、地质环境遭受破坏、变异，甚至形成地质灾害。通过人工措施使生态环境得到恢复或改善；使地质环境条件得到优化；使有关灾害得到有效控制以达到新的环境平衡。
矿区地质灾害是指采矿活动诱发的地质灾害，主要有崩塌、滑坡、泥石流、开采沉陷、岩溶塌陷、地裂缝等。
地下水资源枯竭指过量抽排地下水，地下水位超常降低，使含水层中储存量及补给量被消耗，在一定时期内不能恢复的现象，包括井泉干涸、含水层疏干、地下水位超常降低、地表水漏失等问题。
区域地下水均衡破坏指由于大量抽排地下水，使一个较大面积的地区或含水层的地下水总补给量与总消耗量及贮存量的均衡受到破坏的过程和现象。抽排量不超过补给量和可动用的贮存量为均衡，消耗量大于补给量为负均衡。
地表水、地下水水质污染指由于人类活动造成地表水或地下水中溶解和悬浮的成分超过国家允许最大浓度含量标准的现象。
矿区水土流失指由于矿业活动使土壤及其母质岩石的结构发生破碎和松散，被水流大量搬动散失的过程和现象。
矿区土地荒漠化指由于矿业活动使地表翻动，以及产生地面塌陷、开裂、地下水位降低及土地污染等使土地荒芜，变成类似沙漠景观的环境退化现象。
二、矿山地质环境问题
据《全国矿山地质环境调查和评估》项目统计数据得知，全国矿山总共达13.2225万座。其中东北地区矿山总数为1.3503万座，华北地区为4.036万座，华东地区为2.6601万座，中南地区为1.9923万座，西南地区为1.0765万座，西南地区为2.1073万座（表5-1-1）。
表5-1-1 全国矿山数量表
续表
我国开采矿产资源的历史悠久，新中国成立以来矿业发展更加迅速，为中国经济的发展作出了巨大贡献的同时也付出了巨大的环境代价。由于初期的认识不够，加之错误思想的引导，只注重经济利益，牺牲了环境资源，造成了矿产资源的浪费。改革开放以来，大量的私有新开矿山不断涌出，使矿山地质环境问题呈现分散普遍的趋势。随着旧有的矿山地质环境问题的堆积和新矿山的破坏，将矿山地质环境问题由局部点上破坏，演化成区域性地质环境问题，影响到人居环境的安全和生活质量。
矿产品在被消耗以前，一般会完成矿产品的开采、加工、运输、买卖和使用5个环节，在每个环节中都有可能造成对环境的污染和破坏，尤其是开采过程中对环境的破坏程度最大，也是引发环境问题最多的一个环节。
矿山地质环境问题目前比较普遍的分类如下：
（1）三废污染：固体废弃物污染、水污染、大气污染；
（2）资源损毁：水资源破坏、侵占土地、土地功能退化（水土流失、土地沙化）、海水入侵等；
（3）地质灾害：崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷、地面沉降、山体开裂等。
（一）“三废”污染
1.固体废弃物的污染
在矿山开采过程中的主要废弃物有废石、尾矿等。废弃物的长久堆积除了占用大量土地，也会引起扬尘自燃等废气污染，加上常年降雨的冲刷和淋滤作用，使很多有害成分进入土壤和地表水体，造成土壤污染和水污染问题，给矿区周围的生存环境带来了不安全因素。
表5-1-2 全国采矿固体废弃物产生及排放情况
注：数据来自《中国统计年鉴2005》。
2.大气污染
大气污染主要来自矿区扬尘、矸石自燃、有害气体挥发等。暴露在地表的堆积物，在气候作用下，容易产生自燃、爆炸等结构变化，发生气体释放和表面成分风化进入大气。并且容易引起酸雨等二次污染。
3.水污染
水污染主要来自于矿井水的排放，其次来自于废石堆淋滤作用产生的渗出液，还有选矿、冶炼废水及尾矿池水的排放。这些废水中含有大量的重金属离子、酸离子、有的伴有油污，一般未经处理直接排放，对地表水、地下水污染十分严重。
地下水的污染一般局限于矿山附近，为废水及废渣、尾矿堆经淋滤下渗或被污染的地表水下渗所致。
表5-1-3 全国采矿业工业废气排放情况
注：数据来自《中国统计年鉴2005》。
表5-1-4 全国采矿业废水排放及处理情况
注：数据来自《中国统计年鉴2005》。
（二）资源毁损
1.采矿破坏大量的土地资源
采矿工业占用破坏土地资源，其中占用的土地是指生产、生活设施及开发破坏影响的土地和为矿山服务的交通占地；其中破坏的土地是指露天采矿场、排土场、尾矿场、塌陷区及其他矿山地质灾害破坏的土地面积。
据统计，一座大型矿山平均占地达18～20万m2，小矿山也有几万平方米。
我国每年工业固体废物排放量中，85%以上来自矿山开采。全国国有煤矿现有矸石山1500余座，历年堆积量达3亿t，占地5000hm2。各种尾矿累计约25亿t。
据不完全统计，截至2003年，全国部分省区矿业开发占用和破坏的土地共计560665hm2，其中尾矿堆放占用土地43815hm2，露天采矿占用土地144240hm2，采矿塌陷244713hm2。废石和尾矿任意排放，不仅占用土地，污染土壤、水、空气，还会造成地表的植被破坏和诱发地质灾害。
土地占用比较严重的有山西、辽宁、吉林、黑龙江、湖南、云南等省。
2.水平衡系统的破坏
疏干排水破坏地表水、地下水均衡系统，造成大面积疏干漏斗、泉水干枯、水资源逐步枯竭、河水断流、地表水入渗或经塌陷灌入地下等现象，影响了矿山地区的生态环境。沿海地区的一些矿山因疏干漏斗不断发展，当其边界达到海水面时，易引起海水入侵现象。
3.土地功能退化
矿业活动，特别是露天开采，大量破坏了植被和山坡土体，产生的废石、废渣等松散剥离物质极易导致矿山地区水土流失。
疏干排水和地下采空，破坏了水平衡系统，地面缺水，植被干枯，从而导致荒漠化趋势。
此外，采矿工程与矿坑排水使地下水头压力、矿山压力与围岩之间失去平衡，从而引起一系列环境工程地质问题。如地下采空区顶板冒落及塌陷、巷道底板鼓胀、露天采矿场边坡的滑动、矿坑涌水等，均可造成严重的危害。
4.采矿破坏地表景观
对地表景观的破坏主要表现为其开发活动对自然景观、地貌、地形、地质遗迹、土地及地表植被的破坏，废弃物等对地表景观和地质遗迹的污染和侵蚀。
（三）采矿诱发地质灾害
由于矿山开采需要对地表或者地下进行大规模采掘，改变了矿区的地应力平衡，采矿遗留下来的废石堆、尾矿库、地下巷道等都极易在一定的诱因下衍变成地质灾害。露天开采的矿山会破坏土壤结构、破坏生态环境，在气候变化的时候，由于风或者雨水作用，造成滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害。并且容易造成地下开采矿山破坏地下地质结构、破坏地下水均衡，在雨水或地质条件作用下，容易引起地面塌陷、地裂缝等地质灾害。
全国因采矿引起的地面塌陷达180处以上，其中塌陷坑1600个，塌陷面积达1150km2。全国发生采矿塌陷灾害的矿业城市近40个，其中严重的有25个。全国每年仅因采矿导致的地面塌陷造成的经济损失达4亿元以上。
『柒』 矿山地质环境问题分类有哪些
高清在线电影FDL。矿山地质环境现状评估图H.2.1图面主要反映评价区的地质环境条件、存在的矿山地质环境问题等。内容包括：a）地理要素：包括主要地形等高线、控制点；地表水系、水库、湖泊的分布；重要城镇、村庄、工矿企业；干线公路、铁路、重要管线；人文景观、地质遗迹、供水水源地、岩溶泉域等各类保护区。b）地质环境条件要素：包括矿区地貌分区、地层岩性（产状）、主要地质构造、水文地质要素（如井、泉分布）等。c）矿区范围与工程布局：露采境界、矿区范围、采区布置、地下开采主要巷道的布置等。d）主要矿山地质环境问题：采空区、地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地资源破坏等的分布、规模；采矿固体废弃物堆放位置与规模；已治理的矿山地质环境问题类型及范围等。f）现状评估结果：用普染色表示矿山地质环境影响程度分级，参见附录K3。当单要素评估结果有重叠时，采取就高不就低原则编图。若图面信息量大，可另附单要素评估图。H.2.2平面图上应附综合地层柱状图、综合地质剖面图等镶图；可根据需要附专门性镶图，如矿体底板等值线图、降水等值线图、全新世活动断裂与地震震中分布图、评估区周围矿山分布图、地下水等水位线图等。H.2.3可用镶表说明矿山地质环境问题类型、编号、地理位置、分布范围与规模、影响程度、形成时间、防治情况等。H.2.4常用图例参照附录K，其他图例参照GB958。H.3矿山地质环境影响预测评估图H.3.1图面主要反映采矿活动对评估区地质环境可能造成的影响。内容包括：a）地理要素：包括主要地形等高线、控制点；地表水系、水库、湖泊的分布；重要城镇、村庄、工矿企业；干线公路、铁路、重要管线；人文景观、地质遗迹、供水水源地、岩溶泉域等各类保护区。b）预测评估：用普染色表示矿山地质环境影响程度分级，参见附录K3。当单要素评估结果有重叠时，采取就高不就低原则编图。若图面信息量大，可另附单要素评估图。H.3.2对重点区域（由采矿引发地质环境问题突出的区域）可以在图面上插入镶图进一步说明，如完整的泥石流沟、重要地质灾害隐患点、地下水疏干范围等。镶图比例尺视具体情况而定。H.3.3可用镶表对矿山地质环境影响预测评估结果加以说明，如潜在矿山地质环境问题类型、编号、地理位置、分布范围与规模、影响程度、防治难度分级等。H.3.4常用图例参附录K，其他图例参照GB958。H.4矿山地质环境保护与治理恢复部署图H.4.1图面主要反映矿山地质环境保护与治理恢复责任范围分区、工作部署等。内容包括：a）地理要素：包括主要地形等高线、控制点；地表水系、水库、湖泊的分布；重要城镇、村庄、工矿企业；干线公路、铁路、重要管线；人文景观、地质遗迹、供水水源地、岩溶泉域等各类保护区。b）矿山地质环境保护与治理恢复分区：用普染色表示不同的防治区域。c）工程部署：主要防治、监测工作的布置、措施与手段等。H.4.2镶图：可根据需要对防治区内的主要工程部署、防治工程措施与手段等插入放大比例尺的专门性镶图。H.4.3镶表：用镶表对矿山地质环境保护与治理恢复分区加以说明，包括分区名称、编号、分布、面积；主要矿山地质环境问题类型和影响程度、防治措施、手段、进度安排。H.4.4常用图例参照附录K，其他图例参照GB958。以上是规范里面原文，但是现实编写过程中可以根据不同的矿山情况有所调整
『捌』 谈谈对煤矿开采对矿山环境损害的类型有哪些
1、矿山大气的污染
2、矿山水体的污染
3、矿山噪声的污染
4、矿山岩体移动与植被剥离的生态破坏
『玖』 矿山生态修复的类型有哪些
矿山生态修复的类型有以下四种基本类别：
1、生态恢复类
在矿山开采过程中，对矿山的盲目开采容易造成土壤剥离、岩石碎块和低品位矿石堆积形成、空采区和塌陷区形成、尾矿堆积形成、受采矿影响而无法利用开发的土地等。
对其进行恢复的话，稳定边坡的任务是清除危石、降坡削坡，将未形成台阶的悬崖尽量构成水平台阶。
对尾矿的治理措施，加大尾矿的利用率，有销路的尾矿以实现规模经营和多品种开发的资源化、商品化使其变废为宝，真正成为经济商品中的一部分。
2、旅游开发类
为了全面整顿与规范矿产资源开发秩序，对不符合开发条件的矿山关停整改，对关停后的矿山进行旅游项目开发，建设多元化主题景观，例如植物园、休闲娱乐园、露天博物馆等。
3、复垦造田类
将开发后的矿山进行复垦，要求使农田和森林恢复原状，要求控制水蚀和有毒物的沉积；保证地表不变和地下水位维持原有水平；保持表土仍在原位置；注重有害和酸性物的预防和治理；防止堆积物产生滑坡等灾害。
4、引水造湖类
将开发后的矿山进行复垦，要求使农田和森林恢复原状，要求控制水蚀和有毒物的沉积；保证地表不变和地下水位维持原有水平；保持表土仍在原位置；注重有害和酸性物的预防和治理；防止堆积物产生滑坡等灾害。
(9)开采沉陷对矿山地质损害的类型有哪些扩展阅读：
截止到2020年11月，我国矿山生态修复工作坚持系统设计、整体推进、分步修复；保障安全、恢复生态、兼顾景观；突出重点、因地制宜、分类施策；
自然修复为主、人工修复为辅的原则，根据矿区所在的地理位置、气候条件、生态区域、地质背景、社会经济状况、主要生态问题等因素，评估矿山生态修复潜力，确定生态修复方向，同时针对不同规模、不同矿种、不同开采方式的各类矿山，采用不同的生态修复技术方法。
『拾』 矿山地面塌陷与复垦
5.4.3.1 开采塌陷
地表下沉和塌陷范围一般大于采空区面积。当采空区为长方形时，下沉塌陷盆地大致是椭圆形(图5-4)。椭圆盆地的范围与沿煤层走向方向的移动角δ、沿倾斜方向的移动角β、γ有关。
不同倾角α的煤层，其下沉塌陷情况有所不同。煤层上覆岩层的物理力学性质对地表沉陷的影响甚大。在煤层倾角相同的情况下，移动角随岩石强度的增大而增大。一般情况下，基岩的移动角值为50°～90°，表土的移动角为45°～55°，因此，覆岩越坚硬，地表下沉范围越大。按覆岩性质区分的移动角数值如表5-3所示，利用表5-3数据以及所研究的矿井实际相关资料采用正规作图法，即可对相应煤层采动后地面塌陷范围做出预测。据陕西韩城象山煤矿实测资料分析，采空区面积在2ha时(即100m长的工作面推进200m时)是地表移动活跃期，大部分塌陷裂缝在此时产生。统计资料表明，地面塌陷面积与井下煤层开采面积之比平均值为1.2，塌陷体积与开采体积之比平均值为0.6～0.7，缓倾斜煤层，地表最大下沉深度一般为煤层开采总厚度的70%(表5-3)。
图5-4 地下采煤地面沉陷示意图
A—倾斜煤层；B—急倾斜煤层
1—塌陷区；2—裂缝区；3—移动区；4—采空区；5—采空区水平投影面；6—移动边界线
表5-3 不同硬度覆岩移动角
5.4.3.2 开采塌陷指数
开采塌陷造成地表塌陷区面积大小及深度与矿层产状、开采深度，以及采空区管理方法等因素有关。塌陷裂缝区面积与采矿规模呈正相关。如在地下采煤中，人们习惯用每采万吨煤地面塌陷的土地面积(ha)作为一个指标反映地表形态的破坏程度，通常称其为塌陷指数或塌陷率，它在一定程度上反映了煤炭开采量与塌陷占地的相关性。各矿区和各地区均有其平均数值。比如，1996年和2000年陕西煤矿塌陷指数为0.258 和0.237，甘肃为0.236和0.221；宁夏为0.378 和0.368，新疆为0.146 和0.160，青海为0.178 和0.188等。
经验表明，煤矿塌陷影响边界值可通过煤层开采边界外推0.5 倍采深来确定。采深H=500m，则塌陷影响边界值约为250m。塌陷区面积约为煤层开采面积的1.2 倍，最大下沉值为煤层采出厚度的70%～80%。
1995～2003年间陕西185煤田地质勘探队、神府煤炭勘测设计分公司、煤炭科学研究总院唐山分院等单位在陕西、内蒙古神东矿区大柳塔矿1203工作面、补连塔矿2211工作面、榆家梁矿45101工作面和孙家沟矿88101工作面地表设立了观测站，进行了井下采煤地表塌陷的实地观测，有关实测(计算)值列入表5-4。利用移动和变形分布函数表(表5-5)，计算出走向正断面上的移动和变形预计值(表5-6)，按表5-6的相关参数值作矿区地面移动和变形曲线图(图5-5)。
地表与岩层移动过程受地质及采煤等条件的影响，通过对各矿井工作面观测资料及综合数据(表5-4)，即可对地面移动和变形主要参数进行预计。预算步骤：
表5-4 神东矿区矿井工作面开采塌陷实测(计算)值
(1)确定预计参数：
拐点偏距So=30m，
主要影响半径
(2)预计最大移动和变形值：
最大下沉值Wo=mqcosα=3.7×1000×0.6×cos2.5°=2255(mm)；
最大倾斜值
最大曲率值
最大水平移动Uo=bWo=0.27×2255=609(mm)；
最大水平变形值
(3)预计走向主断面上的移动和变形值：x轴原点选在距工作面实际边界So=30m(由于So为正值，应向采空区方向量取)的O点处，指向采空区(图5-5)。进行预计算时要利用移动和变形分布函数值表(表5-5)，预计算方法及结果见表5-6，由表5-6数据作出神东矿区地面移动和变形预计曲线，如图5-5所示。
图5-5 神东矿区地面移动和变形预计曲线图
1—下沉曲线；2—倾斜曲线；3—曲率曲线；4—水平移动曲线；5—水平变形曲线
A—实际煤壁位置；B—计算时采用的假想煤壁位置；ABC—下沉前原始位置；AB1C1—下沉后顶板实际位置；D—拐点；So—偏距
表5-5 地表塌陷移动和变形分布函数值表
注：当
表5-6 走向正断面上的移动和变形预计值
5.4.3.3 地面塌陷及地裂缝
5.4.3.3.1 工作面超前影响
工作面推进过程中的超前影响可用走向正断面图说明(图5-6)，工作面由开切眼推进一定距离到达A点后，岩层移动开始波及到地表，这一距离称为起动距，地表开始下沉是以观测地表点的下沉距达到10mm时为准，起动距大小主要与顶板岩性和采空面积有关，一般工作面推进(0.2～0.3)H0(H0为平均开采深度m)，或采空面积达到(25～33)H0(m2)时地表开始下沉。如按面积计算，大柳塔矿1203工作面起动距在10～13m之间，故确定其起动距为0.2H0。
图5-6 工作面推进过程中的超前影响
当工作面推进至B点时，得下沉曲线W1，工作面前方1 点开始受采动影响而下沉，而推进距离约为1.4H0即85m时(C点)，得下沉曲线W2，地表2点开始受影响而下沉。在工作面推进过程中，其前方地表受采动影响而下沉，称为超前影响。L1、L2、L3为超前影响距。ω1、ω2、ω3为超前影响角，榆家梁矿超前影响角为79°，当工作面回采结束，地表移动稳定后，该角等于边界角 δ0(64°)。神东矿区综合超前影响距 L=H0ctgδo=130 ctg61°=72m。
5.4.3.3.2 地表移动盆地
实际观测表明，通常在采空区的长度 D2和宽度 D1均达到和超过(1.2～1.4)H0(H0为平均开采深度)时，地表可达到充分采动(地表移动盆地出现平底)。神东矿区D2/H0=15.7，D1/H0=1.51，地表可达到充分采动。
工作面回采结束，地表移动盆地如图5-7 所示，神东矿区移动盆地分为三个边界：①由边界角61°所圈定的最外围的边界(取地表下沉10mm的点为边界点)，即图中的ACBD；②危险移动边界，是以盆地内的地表移动与变形对建筑物有无危害划分的边界，对建筑物有无危害的标准是以临界变形值衡量的，目前我们采用的一组临界变形值是11，倾斜变形i≤3mm，水平变形值ε≤2mm，曲率k≤0.2mm/m2，以此指标为准在圈定的范围以外为地表移动和变形不产生明显损害的地带，在圈定的范围以内为地表移动和变形对建筑物产生有害影响的地带，在神东矿区这一带以其移动角75°所圈定，如图中的A′C′B′D′；③移动盆地的裂缝边界，神东矿区以裂缝角79°所圈定，如图中的A″C″B″D″，显然ACBD面积＞A′C′B′D′面积＞A″C″B″D″面积，我们把A′B′C′D′面积称为采空地表塌陷面积，其中包括裂缝发育面积。移动盆地长轴应为工作面长加工作面停采后超前影响距 L=H0ctgδ=130ctg75°=35m，再加开切眼煤柱一侧上方地表移动距55-30=25m(图5-7)，即2044+35+25=2104m，塌陷面积为2104×266=559664m2，为开采面积的1.4倍，各工作面的塌陷面积和开采面积比值如表5-7所示。
图5-7 神东煤矿区地表移动盆地边界示意图
5.4.3.3.3 地裂缝
神东矿区煤层上覆岩层以砂岩为主，泥钙质胶结。砂岩抗压强度为22～48 MPa(厚度加权平均抗压强度为42MPa)。煤层抗压强度低，遇水易泥化、软化和风化。覆岩中形成冒落带、裂缝带和弯曲带，地表则产生缓慢连续变形，但如开采深度小，冒落带和裂缝带可直达地表，地表产生非连续变形，如大柳塔矿1203工作面，实际采高m=3.5m，采深H0=61m，H0/m=17。据有关资料，一般情况下，软弱岩层形成的冒落裂缝带高度为采高的9～12倍，中硬岩石为采高的12～18倍，1203工作面顶板属中硬岩石，如按冒裂带高度为采高的18倍计算，为63m，则已达地表，此时，在采空区外边缘形成的裂缝与采空区贯通，构成向工作面涌水溃沙的通道。冒裂带之上是弯曲带，弯曲带内岩层在水平方向处于双向受压状态，其压实程度较好，具有隔水性。弯曲带高度主要受开采深度的影响。当采深很大时，弯曲带高度可大大超过冒裂带高度，此时，开采形成的裂缝不会到达地表，地表移动和变形相对较缓，有时在地表也可能产生一些裂缝(由地表拉伸变形所引起)，但这些裂缝表现为上大下小，到一定深度(＜5m)时一般自行闭合而消失，通常不和井下裂缝相沟通，其他三个矿的地表裂缝就是这种情况。但由于沙土松散层具有湿陷性，这种裂缝破坏带，遇雨水冲刷侵蚀会形成再次塌陷破坏。对这类裂缝进行填实碾压可防止再次塌陷破坏。
表5-7 工作面开采和地表塌陷面积及万吨煤地表塌陷面积
注：①煤容重取1.35t/m3，工作面回采率取64.4%(大柳塔12032工作面数值)，但矿区工作面回采率为65%～94%，平均为88%。
②即万吨煤地表塌陷公顷数。
③据神木县地质灾害调查资料，到2001年底大柳塔矿产煤3676×104t，地面塌陷7700872m2，即万吨煤塌陷指数为0.21ha，与全国均值0.2ha持平。
④据神木县地质灾害调查资料，到2001年底榆家梁矿产煤500×104t，地面塌陷552000m2，即万吨煤塌陷指数为0.11ha，比全国均值0.2ha低45%。
综上所述，可见：
(1)由表5-6 和图5-8 可见，地表出现的最大倾斜处(x=0)倾斜值i(0)为41mm/m，下沉值W(0)=1128mm，是最大下沉值Wo=2255mm的1/2，此点的曲率值为K(0)=0；且当x＜0时，K(x)＞0，下沉曲线上凸；x＞0 时，K(x)＜0，下沉曲线下凹，倾斜出现最大值的地表点(即x=0 的地表点)是下沉曲线由凸变凹的转折点，该点上的曲率值为0，称为下沉曲线的拐点(D点)。
(2)地表的主要移动和变形值均发生在x=-γ～+γ的范围内，称γ为主要影响半径，主要影响半径γ与采深H0和主要影响角β的正切tgβ有关，
(3)不考虑顶板的悬臂作用时，下沉曲线的拐点在实际煤壁A的正上方，而顶板的悬壁作用是存在的，拐点D在假想煤壁B的正上方，故So实际上是由悬壁作用引起的拐点偏移距离，称之为拐点偏距，矿区地表移动平均拐点偏距为30m，假想煤壁为采空区的计算边界。
(4)神东矿区三个实测工作面万吨产量地面塌陷面积为0.35～0.42ha，矿区平均值为0.387ha，比全国万吨煤产量地面塌陷面积平均值0.2ha几乎高出1倍，主要原因是工作面采深小、煤层采厚大。
(5)根据神东矿区有关开采参数及松散层和基岩移动角数值，设定了两个地表保护面积5×100m2及5×320m2，作出相应的保护煤柱，估算出前者的压煤量为16×104t，后者为24.8×104t，留设保护煤柱使部分煤炭留在地下暂时或永远无法采出，造成大量煤炭资源的浪费，因此，对于一般村镇居民点和耕地是否留设煤柱加以保护，或者迁移部分人员并征用相关土地，就需进行全面的技术经济分析。
5.4.3.4 矿山废弃土地的复垦
矿山开采过程中，产生了大量的废渣和废石，排放压占了大量土地，废水排放、废渣扬尘污染了土地，也严重损害了周边土地经济价值，严重者会丧失耕地功能。因此，从保护环境及土地价值方面出发，必须在生产过程中对破坏与压占的土地尽可能地恢复治理，消除污染危害。在矿山闭坑后对废弃的土地进行全面的恢复治理，恢复其使用价值，重新作为农业、林业、牧业、渔业、旅游业或工业、城乡建设用地。
对破坏土地的复垦，是将矿山建设、开采过程中因挖损、压占、塌陷破坏的各类废弃土地，通过采取工程措施或生物措施，使其重新恢复到可供利用状态，并加以利用的一种活动。从广义上讲，矿山土地复垦是采矿工程的延续和组成部分，最佳的复垦方法与采矿工艺密切配合，统一规划，协调进行，既满足生产需求，又符合复垦的需要，从而达到矿产资源开发与环境保护双赢的目标。土地复垦已成为土地开发利用活动的重要组成部分，是土地资源可持续利用、缓解人多地少的矛盾、改善生态环境的重要措施。
根据采矿方式、矿区地形和气候条件，因地制宜地选择适合本矿区的土地复垦方式。按照矿山土地复垦对象的不同，主要有塌陷区复垦、废渣堆场复垦、露天矿采场复垦、尾矿库复垦等；按复垦主要用途分有农业复垦、林业复垦、建设用地复垦、休闲复垦等。
5.4.3.4.1 塌陷区复垦
矿区地面塌陷和地裂缝破坏大量良田，毁坏村舍和地面建筑物，造成矿区生态环境恶化。矿山企业和受灾居民的矛盾愈来愈严重，已成为社会不稳定的因素之一。合理整治矿区塌陷、地裂缝区，是当前亟待解决的重要课题。由于采矿塌陷的土地资源配置不尽合理、采煤塌陷地的权属不清、复垦政策与管理机制不健全、复垦资金渠道不落实、复垦理论远远落后于实践等问题，致使采煤塌陷土地的复垦工作困难重重、举步维艰。地下开采引起的塌陷区，因其所在地区的地势地貌、水文气象等条件的不同，对土地的破坏程度和复垦方法均有所不同。对于山地和丘陵地带，只要将局部的塌陷漏斗或塌陷坑、裂缝进行填培并加以平整，即可恢复原来的地形地貌。对于平原地区，若潜水位较低，地区降雨较少，塌陷区不会常年积水，复垦时只需进行回填和铺垫表土，即可进行种植或做他用。若潜水位较高或降雨较多，塌陷区会常年积水，复垦时需排除积水或整治水面及周围环境，用于养殖及游览。
通过矿井回填系统，将地面矸石山和洗煤厂外排的矸石用风力充填和水力充填法回填采空区，既可减少岩层和地表移动，降低地表沉陷的目的，又可大量消耗煤矸石、减少地面污染，还可起到防止煤层自燃发火的作用。德国、苏联、捷克常用此法，焦作矿务局也曾采用此法回填采空区，得到很好的效果。
图5-8 煤矿区土地复垦鱼刺图
我国对地面塌陷裂缝的治理主要是通过对塌陷区的开发利用和综合治理实现的。从20世纪80年代初开始，有规划地对塌陷裂缝区开始进行复垦，在淮北、淮南、徐州、大屯和平顶山等煤矿区取得了一定成效和经验，提出了许多综合治理模式(图5-8)。徐州庞庄煤矿在分层充填、分层振压塌陷区矸石地基上，建造了一层或两层农村住宅627 栋共6.9×104m2，并经受了地下两层煤、4个工作面的开采影响，房屋无一损失。综合防治地面塌陷和地裂缝的办法包括：①煤矸石粉煤灰充填；②取土复垦；③剥离复垦；④综合利用塌陷地；⑤生态养殖治理塌陷地等，如图5-9 所示。固体废物作充填材料兼有掩埋废物和复垦塌陷区的双重效益。如淮北岱河煤矿将下沉深度5m的塌陷区充填的矸石地基强夯后，建起1650m2的四层大楼供工会、幼儿园、矿区中学使用。但是，煤矸石和粉煤灰一般只占回填塌陷区总面积的20%，因此，还必须采用非充填方式来复垦部分塌陷区。非充填复垦主要是采取挖深垫浅的办法对塌陷区进行综合整治，将塌陷盆地底部深挖成能蓄水养鱼的深水池塘，使其同时具有蓄洪和浇灌功能，周围坡地可改建为水平梯田。我国西北大部分地区属黄土高原和丘陵地区，塌陷后地形地貌无明显变化，所破坏土地如果需要耕种的话，只要将局部漏斗式塌陷坑和地裂缝进行充填平整即可。
陕西与内蒙古接壤处的神东矿区，建成了5座排矸厂，集中处理煤矸石。采用分层排放、填沟造地方式，上覆黄土，平整后种树种草，使矸石山变成绿地。宁夏煤矿区通过收集资料，调查访问、地面物探、钻探等查明历史至今的采空区范围，进行稳定性分析和跟踪观测，掌握地面塌陷与塌陷发生的规律，对其发生的区域、范围、深度、时间和速度进行认真研究分析，提出预测预报。对于地面要求尽量减少塌陷的区域，采用条带式、房柱式等开采方法采煤，还可采用钻孔离层注浆、煤矸石回填等方法充填采空区，避免或减少覆盖岩层沉降。对已经发生塌陷的区域，可利用煤矸石、电厂粉煤灰和少量的生活垃圾回填，进行生态环境恢复和农业土地复垦，在地面积水区养鱼、修建景点等多种办法治理。如宁夏石嘴山用现存的矸石，采用平翻方式充填塌陷区，营造出多处绿化和建设用地。
5.4.3.4.2 排渣场复垦
矿山弃土弃渣、废石排放，占压了大量土地，其本身又是矿区的重要污染源，对大气、水体产生污染，同时还引发滑坡、泥石流等地质灾害。排土场复垦就是整治废石堆场，恢复土地，进行种植，控制或消除废石场对周围环境的污染。排土场在设计时就应考虑未来的复垦工作，在剥岩时要将表土层与废石分别采集和堆放。在复垦时根据排土场的位置、形状、废石性质和水文气象条件，因地制宜地确定复垦方案。
5.4.3.4.3 露天矿区复垦
露天矿开采初期就要考虑将来的采区复垦工作，将矿床之上较为肥沃的表土层剥离单独堆放，尽可能保持原有土壤结构。在采空区回填时，将大块废石或有害岩土置于矿坑底层，表层铺上原来的表层土，或另取适宜耕作的新土覆盖，经平整后选择合适的植物进行栽种，或作他用。
整治露天矿开采土地破坏的有效措施之一就是把土地复垦作为整个露天矿开采工艺中的一个环节。比如我国建材601金刚砂矿的开采顺序是：表土剥离——表土储存——采矿——选矿——尾矿回运并充填采空区——表土铺敷——整平及渠道修筑，而后交农民施肥种植。采矿、剥离及复垦方法如图5-9所示。
图5-9 采矿、剥离及复田方法示意图
1—覆土堆；2—含矿层；3—已恢复农田；4—回填废石；5—红色砂岩
复垦作业就是将废石和覆盖土送入内排土场(采空区)中，要求尽可能与开采前地面标高一致，特别是表层种植土应保持原有土壤结构，能种植作物。该矿原先只采矿不复垦，开采后矿区成了三山(表土山、废石山、尾矿山)两池(水池、尾矿池)一无(无良田)区，造成工农关系紧张，如不复垦，矿山则无法继续生产。开始复垦时只是进行堆山填坑搬土，效益差，费用高(3万元/ha)，采用开采复垦相结合的复垦法后，费用降低到0.45万元/ha，效益提高。
晋陕蒙接壤的准格尔煤田位于干旱的黄土高原地区，矿区所在区域水土流失严重，地表支离破碎，植被稀疏。在矿区捣蒜沟进行了综合整治工程试验。捣蒜沟原是一条自然冲刷沟，露天煤矿开采将最初剥离物填充此沟，形成梯形台阶式区域。捣蒜沟堆土场总排弃量为75.28×104m3，堆土场平台总面积为2×104m2，4个边坡总面积为1×104m2。
神东矿区马家塔露天煤矿复垦建设的新思路是治理与经营互相促进、协调发展。复垦采取边剥离边回填的采煤方式，分层回填，废石生土在下，表土在上。回填后形成复垦区面积113.33×104m2。1999年秋季，在复垦区20ha土地上垫红泥0.2m，分别种植了蔬菜、玉米、土豆、葵花、荞麦、优质牧草等，长势良好，效果显著。同时利用氧化塘处理后的污水作为水源，针对复垦区土壤保水能力差的特点，在复垦区全面布设灌溉管网，采取固定式或移动喷灌，持续有效地提高了土壤与近地层空气的湿度，解决了复垦绿化中的干旱制约难题。马家塔复垦区目前已形成治理与经营互相促进、协调发展的格局。绿化覆盖率达到80%，较开采前提高了15.8倍。共种植牧草46.7ha，栽植灌木10万株，乔木2万株。被水利部评为全国生态建设示范基地，被内蒙古自治区旅游局评为AA级旅游区，一个新型现代化的人造生态园已基本形成。
5.4.3.4.4 尾矿库复垦
尾矿库在停止使用后，由于水分的蒸发和排泄，表面干涸而暴露在空气中，形成一层不透气的外壳，整个尾矿库类似一个沼泽地，承载能力很低。在大风季节，干旱地区的尾矿库库区笼罩在灰蒙蒙的粉尘之中，风停之后，农作物和建筑物上飘落灰尘，影响居民健康，这也是西北地区日渐强烈的沙尘暴的一种物源。因此，尾矿库的复垦工作首先要处理和改善其表面结构，提高其抗风蚀能力。一般的复垦步骤是：挖松表面的坚硬外壳，表层挖松后用碎石充填，对酸性尾矿用石灰石中和其酸性，对碱性尾矿用白云石中和其碱性，平整尾矿堆表面，铺垫表土并掺入中和药剂和肥料，种植或作它用。当尾矿及残留药剂中含有毒物质时，要研究这些有害物质的危害及其防治措施。这样，既缓解了城市用地紧张，又有效地解决了尾矿库粉尘污染大气的问题。