摘要：本文简述了山西省同煤集团晋华宫国家矿山公园南部矿山地质环境等条件，分析了矿山存在的地质环境问题，根据现场实际条件提出了地质环境治理设计，消除或减轻矿山地质灾害隐患和环境地质问题，使治理效果符合矿山公园建设的总体规划，为矿山公园的全面建设创造良好的环境基础，为矿山环境治理提供了相关经验。
关键词： 国家矿山公园 矿山地质 环境治理
1.概述
项目区范围为同煤集团晋华宫矿山地质公园南部地区，东西平均长550m，南北平均宽250m，治理面积0.116km2，由于多年井下开采，矿山地质环境受到严重破坏。治理工程包括地裂缝回填及夯实工程、挡土墙工程、截排水沟工程、植被恢复工程、灌溉工程、引水管路工程、道路修复工程和监测工程等。沿沟区矿山地质环境得恢复治理是矿区及周边生态环境安全得重要保障，能极大提高矿区防灾减灾及抗灾的能力。
2 治理区地质环境条件
2.1 地理位置
项目区位于山西省大同市西12.5km，大同煤田东北端，地域为大同市南郊区所辖。本项目治理区与云冈石窟隔十里河距离不到3km，交通十分方便。
2.2地质环境条件
本区属暖温带大陆性半干旱气候，年平均降水量459.5mm，年平均蒸发量1821.3mm，降雨量主要集中在7～9月。
项目区位于晋华宫井田中南部，为第三丘陵地貌，东西长约550m，南北宽约280m， 最高点位于本区南部，标高1178.40m，最低点位于本区东北角沟底，标高1146.40m，相对高差32m，坡度2°～10°，北部坡度较小2°～5°为缓斜坡，南部坡度较大5°～10°为斜坡，在北部零星分布小的陡坎。
晋华宫井田地层由老到新有：1、太古界集宁群（Ar3jn），2、寒武系（∈），3、石炭系（C），4、二叠系，5、侏罗系（J），6、第四系（Q）。
2.3 水文地质条件
根据含水层岩性和地下水动力特征，晋华宫矿山公园南部地下水类型主要有碳酸盐岩类岩溶裂隙水和碎屑岩类裂隙水和松散岩类孔隙水。目前地下水位已经到860m，地下水多处于滞流状态，水动力条件弱、补给不足。52422孔抽水实验结果，7号煤层以上含水层单位涌水量为0.6L/s.m，渗透系数为4.67m/d，7号层以下含水层单位涌水量为0.02L/s.m，渗透系数为0.79m/d，单位涌水量上下相差达3倍，渗透系数相差近6倍。经随着煤炭的开采，侏罗系中统云冈组砂岩裂隙含水层地下水已经枯竭。
2.4工程地质条件
在项目区范围内，场地土层主要由第四纪全新世早期冲洪积成因的砂土、碎石土以及二叠系（P）泥岩砂岩组成，自上而下可划分为6层，分别为：杂填土、砾砂、圆砾、泥岩、砂质泥岩和砂岩。
3 矿山地质环境问题
3.1 采空区现状
项目区内均为老采空区，开采已有30多年的历史，本区共含煤3层，2-3、3、7号共3层煤，可采煤层总厚9.3m。项目区下部的采空区为开采2-3、3#和7#煤层所致。依据《勘查报告》，矿井采用斜井～石门～溜煤眼的开拓方式，盘曲多煤层联合开采，强制放顶，初步确定本项目区内的采空区已经塌陷，在没有进行新的地下开采工程情况下，趋于稳定。项目区面积为0.116km2，其中2-3、3#和7#煤层总采空区投影面积为0.096km2。
3.2 地面塌陷与地裂缝现状
上世纪90年代初开始出现地裂缝和地面塌陷，随着时间的推移，地裂缝逐渐加大，上世纪90年代中期，地裂缝变形达到最大。现阶段随着煤炭开采过程的结束，在没有新的地下开采工程的情况下，本区域地面裂缝已趋于稳定。采矿形成的地裂缝一般呈直线形，走向一般与采掘方向相同，沿采空区周界开裂。长度介于70～100m，宽度0.1～1.2m，绝大部分裂缝上宽下窄呈楔形，两壁近于直立且壁面凹凸不平，最大可见深度达3m，影响宽度小于5m。
3.3 建筑垃圾
通过现场调查，项目区内到处分布有搬迁离开后废弃的房屋（平房、瓦房、简易房）及建筑垃圾、渣土。堆积较为集中的建筑垃圾共有3处，约8000m3。
4 治理工程设计
通过对晋华宫国家矿山公园南部矿山地质环境综合治理，消除或减轻矿山地质灾害隐患和环境地质问题，逐步改善和恢复治理区及周边生态环境，使治理效果符合矿山公园建设的总体规划，为矿山公园的全面建设创造良好的环境基础。治理工程主要包括地裂缝填埋工程；挡土墙工程；截排水工程；植被恢复工程；引水管路工程；道路修复工程。
4.1地裂缝充填工程
地裂缝充填工程内容主要为治理区内较大的五条地裂缝，治理工程主要包括工作面开挖、地裂缝充填、分层碾压。
技术措施：为便于地裂缝机械治理，首先开挖地裂缝两侧，再以黄土、粗砾石（煤矸石）填充，边清理边分层夯实，压实系数≥0.95，回填处应略高于周边地面，使水流顺边缘集中后，沿排水沟排出。
4.2挡土墙工程
考虑到拟恢复建设场地的整体性和稳定性，在整地区的各地块平台陡坎处和道路边坡坡脚、陡砍处设置挡土墙。南北走向的道路在东侧修建挡土墙，东西走向的道路在南侧修挡土墙，局部地段道路两侧修筑挡土墙。挡土墙墙身高设计1m、1.5m、2m、2.3m四种类型，墙顶宽0.5m，基础埋深1～1.5m，墙面垂直，基础宽度1.0～1.7m。
4.3截、排水工程设计
排水系统包括路边截水沟和两条主排水沟，截水沟向主排水沟汇水，由主排水沟将水排出，保持整个排水系统的连贯性和系统性。
（1）截水沟工程
截水沟主要布置在新建道路两侧：南北走向的道路在西侧修建截水沟，东西走向的道路在北侧修截水沟。
截水沟砌筑：采用采用M10水泥砂浆、MU30片石砌筑，M10水泥砂浆勾缝。
截水沟断面：截水沟断面为矩形，底宽30cm，高30cm，砌筑厚度30cm。上铺预制水泥梁板，尺寸为73×43×8cm。水泥梁板上覆碎石，碎石粒径4cm—6cm。
基础：人工开挖1m宽，1m深的沟槽，然后回填原土夯实约30cm厚，压实系数≥0.95。截水沟底部铺设5cm的碎石垫层。
沉降伸缩缝：沿挡土墙走方向每隔15m设置一道沉降缝（伸缩缝），缝宽2cm，缝内设沥青麻絮及橡胶止水带，用M10水泥沙浆勾缝。
沟底坡度：截水沟沟底坡度坡与相应的道路坡度相同，道路平缓区段截水沟沟底坡度不小于2%。
截水沟的防渗处理采用三七灰土压实0.2m，压实系数0.95。
截水沟最后汇入主排水沟。
（2）排水沟工程
治理区共布置两条主排水沟，东侧一条排水沟布置于治理区较低处的东边，上游为自然沟道，长度约为355m。西侧一条布置于植被恢复区内，长度约为145m。排水沟为暗沟，其上覆种绿化。
排水沟沟身分为两种结构：预制管涵、浆砌石排水沟。
预制管涵：长65m，布置在东侧排水沟的南段。管涵断面为圆形，直径1m。基础为10cm厚的C15混凝土垫层。
浆砌石排水沟：全长435m。西侧排水沟沟身及东侧排水沟北段沟身为浆砌石排水沟。
采用M10水泥砂浆、MU30片石砌筑，M10水泥砂浆勾缝，上铺水泥钢筋梁板。排水沟为矩形截面，宽100cm，深150cm，两边为梯形浆砌片（块）石砌筑，砌筑结构为：顶宽50cm，底宽100cm，高150cm。30cm厚浆砌块石基础，顶板为18cm厚的水泥钢筋的排水沟盖板（具体钢筋布置详见排水沟断面图）。再推土填平，其上覆150cm厚的种植土。
基础：开挖3.5m宽，4m深一沟槽，回填原土并夯实约50cm，压实系数≥0.95。剩余土方运走。砌体底部为10cm厚碎石垫层。
4.4 灌溉工程
为了保障生物工程的质量，设计配套引水灌溉工程，将水井里的通过管道配水，以满足苗木栽植生长需水要求。
根据该地区的水文地质及现有资料，工程技术人员实地勘测，设计 配水流程：
水源地～蓄水池～泵房～检查井～引水管线～地上输水软管。
（1）蓄水池、泵房工程
在治理区内修建两个200m3的蓄水池（蓄水池的结构参考水池图集96s814）。再由蓄水池通过水泵将水引往各个区域进行浇灌。
修建泵房2座。
（2）引水管线工程
根据《室外给水设计规范》（GB50013-2003），绿化面积105210m2，设计绿化用水量为18.75m3/h。引水主管路采用PE110给水管，经济流量可达27.54 m3/h，满足涌水要求。引水支线管路采用PE90、PE50、PE25水管。
施工工艺为：首先开挖一条宽0.5m，深约1m的沟槽，铺设引水管3986m，水管接头处采用热熔连接，最后人工平整回填夯实。
（3）检查井工程
为保证植被的后期养护，在引水管线上布置检查井工程共设计检查井54个。
检查井尺寸为1m×1m×1.5m（深），井壁、井底砌筑厚度为30cm，采用浆砌石结构。井壁、井底采用M10水泥砂浆抹面。
基础：开挖1.5m宽，2m深的基坑，回填原土并夯实约50cm厚，压实系数≥0.95。剩余土方运走。砌体底部为10cm厚碎石垫层。
检查井采用塑钢井盖覆盖。
4.5 植被恢复工程
植被恢复工程主要布置在新建道路两侧。以拟建人工湖为界线，将道路两侧绿化分为东区、西区。
4.5.1 基盘营造
将清理后的治理区根据地势修整成若干地块，再覆以1.2～1.5m厚的黄土，采用分层碾压，压实系数0.85。为绿化做准备。
4.5.2 植被恢复工程
（1）物种的选择
选择抗逆性强、有较强的适应能力，对干旱、瘠薄、盐碱、PH值、毒害等不良立地有较强的忍耐能力，同时对粉尘污染、二氧化硫、高温等不良的大气因子也有一定的抵抗能力的树种。此外，还要特别注意选择有固氮能力的肥土树种。农作物选择适合当地生长的农作物。
乔木树种选用云杉。灌木树种选用紫穗槐、丁香、榆叶梅、卫矛球、金叶榆、紫叶英、水蜡，草本植物选景田、三七等。
（2）植物配置
道路两侧的绿化以景观功能为主。栽植乔木、灌木，常绿与落叶相结合，并注意彩叶树种的搭配，以矿山植物园的理念为指导，形成矿山植物群落。
（3）植被种植技术指标
（4）后期管护
为保证工程成果，同时按照山西省绿化工程管理制度，应建立起专业管护制度，实行领导负责制，把责任落实到人，建立管护合同制，管护人员应负责病虫害、灌溉等工作，同时要保证此部分资金的投入。管护期为3年。
4.6 道路修复工程
为使治理区工程完成后与周边环境相协调，方便游人参观整个矿山地质公园，也为以后的矿山地质公园维护方便，与矿山产业发展目标相协调，在治理区东侧和南侧修建一条道路与治理区西边和北边的主道路相连接。道路长度1630m。
4.7工程监测
4.7.1监测内容
监测的目的是为了保证施工期间的工程安全和检验施工后防治的效果，达到长治久安的目的。根据本次治理工程特点，重点对道路、截排水、挡土墙及引水管路工程等进行监测，植被恢复监测。监测内容：包括变形监测、沉降监测、水平位移监测、倾斜监测、裂缝监测、应变监测、应力监测、渗流监测。
4.7.2 监测数据整理
每次外业观测结束后按规范进行内业整理，按时提交监测成果资料。水平位移和垂直位移累计值不大于50mm，日均位移速率不大于2.5mm/天；当沉降、水平位移观测数据出现预警值后，监测人员应立即向建设方、设计、监理和施工单位汇报，以利各方及时进行原因分析，商讨和提出解决措施，确保监测对象的安全。
5. 结论
晋华宫矿山地质环境治理项目本着因地制宜、消除地质灾害以及恢复生态的原则进行。首先，矿区的生态修复可以使土地生产力得以恢复、生态环境得以改善、接续产业逐步发展；其次，地质环境问题的解决，保护了矿区人民的生命安全和矿区财产损失。本项目顺应了发展生态产业和循环经济的社会需求，使矿山的生态修复与其周边环境紧密地结合，可以促进接续产业的重新组合，并为矿区的居民带来可观的经济效益，促进企业可持续发展。同时通过林草面积的增加、调节地表径流，改善了局部小气候，美化了矿山生活环境。沿沟区矿山地质环境得恢复治理是矿区及周边生态环境安全得重要保障，能极大提高矿区防灾减灾及抗灾的能力。项目实施后，呈现在世人面前的将是一个郁郁葱葱的矿山公园的一部分，为矿区的人民创造一个良好的生产、生活的环境。
参考文献：
[1] 《同煤晋华宫矿山地质环境治理施工图设计》（2012）.
[2]《开发建设项目水土保持方案技术规程》92204—98.
[3]《水土保持综合治理技术规范》GB/T16—453—1996等规程规范.
[5]《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219—2006）.
[6]《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2002）.
[7]《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001）.
[8]《地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害监测评估使用手册》（2003）.
[9]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），
[10]《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 252—2000
