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永春县长汀溪拟建水库库区地质条件及生态环境影响研究

文档作者：林金发文档来源：福建省197煤田地质勘探队		点击数：	更新时间： 2025年07月03日
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上一篇：油气田开发对生态环境影响评价研究

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永春县长汀溪拟建水库库区地质条件
及生态环境影响研究
林金发
(福建省197煤田地质勘探队福建泉州362600)
摘要通过对矿硐及巷道的连通性调查、边坡稳定性分析和煤矸石重金属元素分析，对永春县长汀溪拟建水库库区的工
程地质、水文地质及环境地质条件进行综合评价，对水库建成后的资源压覆量进行了计算。并对水库建设提出了建议。
关键词水库矿区压覆量滑坡
中图分类号：TV697．25 文献标识码：A 文章编号：1672-9064(2011)01—0058—03
永春县人民政府拟在长汀溪修建水库．坝顶标高
427．80m．蓄水后正常水位标高为421m。库区两岸及周边地
区地质条件较为复杂．河床两岸存在一定数量的明、暗井硐。
因此。需要对影响建库的工程地质和水文地质条件、水库建
成后的资源压覆量、水库建成后对库区及周边的生态环境的
影响等一系列问题做出综合评价。
1 地理交通
拟建库区位于永春县县城北西方位2930．直距约34km
处．行政区域隶属永春县下洋镇管辖。拟建库区位于戴云山
脉之南段．地貌属中～低山侵蚀构造类型。区内地形复杂，山
脉总体走向北东一南西向，地形切割强烈，总体为北高南低，
区内最高峰海拔1000m．最低侵蚀面基准面标高约400m。地
形切割强烈、造成沟深坡陡。
区内多为人工林和原始森林覆盖，生长有杉木、松木、各
种杂木及杂草等。常年气候温湿多雨。4～6月份雨量较多。年
降水量1686mm．年平均蒸发量为1731．75ram．基本无霜。年
平均气温在20℃以上．年平均日照2200h，夏秋多台风侵袭。
2地质条件
区域内从老到新出露地层依次为：二叠系下统栖霞组、
文笔山组、童子岩组及侏罗系下统梨山组、上统长林组。
童子岩组是含煤地层．该地层为1套海陆交互相含煤沉
积．以细粉砂岩、砂质泥岩、粗粉砂岩、细砂岩为主，含煤及炭
质泥岩。依岩相划分为3个段，第1段、第3段为含煤沉积，
第2段不含煤。主要可采煤层为童子岩组一段(P。t1)的47’、
53'煤层。47*、53-煤层煤厚在倾向上不稳定，有时变厚呈煤
包．有时变薄仅为煤线。在走向上连续性相对较好。
拟建库区位于永梅坳陷东侧边缘．地处晋江一永安北西
向断裂带与漳平一仙游东西向折断带以及上涌一福德北东
向折断带复合部位。3级构造单元属阳山一剑斗北北东向复
背斜的西翼。区内见多级背向斜构造。
拟建库区南部大面积出露燕山早期第3次侵入的含斑
中细粒含黑云母钾长花岗岩．岩石呈肉红色中细粒似斑状花
岗结构，矿物成分以钾长石、石英、黑云母为主。该岩体侵入
于童子岩组地层中，接触面倾向NEE，倾角60～700。
本区地质构造上属于相对稳定地带，根据《中国地震动
峰值加速度区划图》福建省区划一览表．地震动峰值加速度
为0．059，地震动反应谱为0．40s．相应的地震基本烈度为Ⅵ，
本区地震烈度属6度区．区域稳定性好。区内无活动断层。
3矿硐连通性分析
拟建库区内煤矿于1972年8月就有零星小煤矿开采．
1988年起乡镇煤矿在区内各水平分别建井投产．最初年产
2xllYt，以后逐年提高．现煤矿年生产能力约为2．Oxl05t。已累
计生产原煤8．9xl帆．
煤矿开拓方式采用平硐开拓．由于地质构造复杂．大部
份采煤工作面采用残采法开采．放炮落煤．利用自溜或人工
装车．井下采用板车运输。
受贯穿全区的平滑断层的影响．上盘地层产状变化较
大，出现平卧、倒转的构造形态，煤层厚度变化较大；下盘地
层产状相对稳定．矿硐采空区范嗣相对较大。
调查发现：长汀溪南岸的各矿硐均互相连通。长汀溪北
岸的各矿硐之间也互相贯通。在长汀溪上游。北岸的矿硐通
过溪底下的巷道与南岸的矿硐连成一片。
由于长汀溪为非断层成因形成的河流．煤层在溪床底部
连续分布，有些矿硐在溪底开采。一些矿硐巷道顶板与溪底
间距仅为20m左右．当工作面跨度达到一定宽度或巷道与
溪底间距减小到一定厚度时．易产生坍塌。本次调查发现巷
道过河及坍塌9个，其中坍塌6处，过河未坍塌2处．坍塌未
过河1处。过河坍塌后．溪水进入巷道，导致下游各硐口出水
量显著增加．
根据以上调查分析．说明库区两岸的矿硐是互相连通
的．且溪底巷道把长汀溪两岸的矿硐连成一片．由于大部分
矿硐已废弃关闭．缺少巷道及采煤工作面的详细资料。无法
作者简介：林金发(1966。)，男，1989年毕业于安徽理工大学地质系，现从事矿产资源与地质环境管理工作。
万方数据 2011．No，1． o
全面准确确定巷道及采煤工作面的准确位置和空间形态及
规模。当水库蓄水后．在水压增大和水流长期浸泡下，巷道顶
板可能发生坍塌．水流将进入巷道流向下游。此外，库内尚有
一些硐口被填石掩埋．当水库蓄水后．水库中的水将沿这些
隐伏硐El流向各个巷道。
4边坡稳定性分析
4．1 滑坡
在长汀溪南岸．发现一滑坡体。滑坡体在标高分别为
475m、520m、570m处分别见3处滑坡迹象。标高475m处见
地裂缝(图1)。宽度10～20cm，延伸数十米；标高520m和标
高570m处．山体产生明显滑动．其中，标高570m处滑距约
1．2m．滑动带宽度达41m。滑坡体总体积约5xl 05m3。
4．2稳定性计算
图1地裂缝
将边坡简化为
沿四结构面平面滑
动的计算模型(图
2)．其中煤层作为特
定的软弱结构面。为
简化计算．把结构面
以上地层按单一地
层考虑。通过现场取
样、室内对岩样进行制备、采用MTR综合岩石力学参数测定
仪进行测试力学参数。在参数选择时。还要考虑煤层厚度在
横向上的变化较大这一因素的影响。
田2边坡稳定分析简图
采用专业软件．
按通用方法计算得
到煤层采动前滑动
安全系数为1．776。
计算结果表明．在煤
层没有采动前．边坡
是稳定的：发生滑动
的主要原因是由于
煤层采动．导致岩层的抗滑动力降低。建库后，随着水位的上
升．库中的水一方面使岩体的强度降低。同时还产生浮托力，
减少坡脚压重．加速岩体滑动。
4．3滑坡潜在危害
(1)长汀溪溪谷时见机动车、行人从溪中经过，另外，从
长汀村到牛姆林的一条小路从滑坡带穿过．当滑坡体运动
时。将伤及行人。
(2)滑坡带溪谷宽度仅19m左右，两岸陡峭，如果发生
滑坡．在该处可能堵塞溪流．将对下游村庄居民人身和财产
安全带来直接影响。同时．随着溪中水位高涨，溪水将通过两
岸的硐口或塌陷El灌入正在作业的矿井．影响矿工的生命安
全、毁坏矿井设施；当巷道岩体浸泡发生坍塌后，巷道中的水
不能及时排出．将导致巷道水压增大，可能在某些地段诱发
山体滑坡．酿成大的地质灾害。
(3)原计划建库后在滑坡带拟建l条公路将因滑坡体存
在而受到影响。
衰1样品测试方法
5煤矸石淋溶对水质影响分析
水库蓄水后，随着水位上升．淹没区范围增大，溪谷及巷
道填置有大量的煤矸石．这些煤矸石在水的淋溶作用下，对
水质产生多大的影响．是一个必须重点研究的问题。
5．1测定方法
通过在现场采集新鲜煤矸石样品，经过研磨、预处理后，
分别采用表l仪器设备．进行煤矸石元素成分分析。
5．2测定结果
测定结果见表2。
5．3煤矸石淋溶对水质污染程度分析
重金属是指比重大于5．09／em3的重金属元素．特别是
Cr、Cd、Pb、Hg和As等具有显著生物毒性。拟建库区煤矸石
的微量元素Zn、Cr、Pb和As高于淮南煤矸石中的含量，其他
元素低于淮南煤矸石中的含量．但均低于土壤环境质量二级
标准(pH>7．5)。
微量元素淋溶析出与淋溶液的pH值有密切关系。随着
淋溶液pH值的减小，有害微量元素Cu，zn，As，Cl，Pb从煤
矸石中析出浓度增加。淮南潘谢矿煤矸石淋溶及其对环境影
响的研究成果表明[2]，在雨水的pH值(潘谢地区pH均值
6．4)波动范围内，pH值的变化对微量元素溶出的影响不显
著：由于2次相的形成，浸泡液中各微量元素的浓度并不是
随时间延长逐渐增大．在22d内各元素的溶出基本都能达到
平衡，出现最大溶出值。研究区6个水样pH值均大于
7．4。∥和53·煤层属特低硫煤层，煤层被淹没后。对降低水
的pH值作用不大，据此推测拟建库区煤矸石淋溶液中有害
微量元素不会对周围环境产生较大的影响。但是．随着时间
的增长．其淋溶析出的有害微量元素总量会增加．可能在其
表2煤矸石中痕量元素含量
注：a煤矸石样品pH为7．80，呈弱碱性．b数据来自文献【11；c引自土壤环境质量标准(GB 15618—1995)，“一”表示无此数据。
万方数据 20’1．No，1。 O
周围的土壤、水体中产生一定积累，从而产生一定的污染，此
外．蓄水初期．巷道及采空区残余煤层会影响水的颜色、透明
度等物理性质．因此．要加强对库区及周边水质的监控。
6压煤储量计算
6．1 资源储量估算参数选择
(1)计算水平。水库正常蓄水后，为保证采煤安全，部分
资源将不能开采。由于废弃巷道及采空区位置无法查清．工
作面与废弃巷道及采空区间的距离难以确定．为保证采煤安
全。427m水平以下的煤层将被禁止开采。据此，确定储量计
算水平标高+427～+350m。
(2)煤层采用厚度的确定。采用井田内各工程见煤厚度
的算术平均值．47一煤层厚度0．67m，53。煤层厚度0．85m。
(3)容重的确定。47*、53*煤层采用《福建省永春县天湖
山煤矿区长汀井田找煤地质报告》中的分析成果：47#煤层容
重为1．84ffm3；53*煤层容重1．81ffm3。
6．2资源储量估算结果
对库区压覆资源储量进行估算．共有47-及53*煤层参
与计算，求得全区资源压覆储量为9．87xlOh。其中(“lb)储
量4．09xlOh：(122b)储量5．78xlOh。
7结论及建议
7．1结论
(1)长汀溪两岸矿硐巷道互相连通。溪底有巷道通过，溪
底下的部分巷道已发生坍塌。据调查，尚有部分硐121被溪床
填石掩埋，具体位置难于确定，水库蓄水后，库区水可以通过
这些隐伏硐口直接进入巷道：随着库中水位上升、水压增大．
溪底下的巷道顶板可能发生坍塌．导致水库的水涌入巷道。
(2)水库正常蓄水后，为保证采煤安全，部分资源将不能
开采。由于废弃巷道及采空区位置无法查清，工作面与废弃
巷道及采空区间的距离难以确定。为保证采煤安全，427m水
平以下的煤层将被禁止开采．据此．求得全区资源压覆储量
为9．87xlOh。
(3)长汀溪南岸发现一处滑坡体，其成因是由于煤层采
动引起。水库蓄水后．由于坡脚浮托力增加及岩体软化导致
岩体强度减小．滑坡体将加速滑动。
(4)通过对煤矸石有害成分的分析．认为水库蓄水后，煤
矸石淋溶对水质和土壤的污染不大。蓄水初期，巷道及采空
区残留煤层会对库中及周边水的颜色、透明度等物理性质产
生一定影响。
7．2建议
(1)基于拟建库区矿硐互相连通这一事实，为保证水库
正常蓄水．需通过勘探手段查明坝址两侧的巷道及采空区的
形态和规模．在实施相应防渗工程后．再建设水库。
(2)加强对滑坡体的现场监测．做好滑坡体的治理工作。
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(上接第57页)
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0 10 20 30 40 50∞70∞90 100
R／m
图5效率与半径的关系曲线
在进口的0～20m范
围内．由于进13处气
流不稳定．而本文的
计算公式都是在稳
定气流的前提下使
用的．所以导致计算
结果有误．存在效率
大于l的情况(图中
没有表示把这部分
有误的效率表示出
来)。从图中可以看出，随着半径的增加，效率逐渐减小的。可
见气流稳定后．效率趋于正常．并且接近中心位置处，效率趋
于定值(低于1％)。
3结论
太阳能烟囱发电装置的总效率在很大程度上取决于集
热棚的吸热效率。提高作为低温热源集热棚的效率能有效提
高整个系统的效率。通过本文的分析计算可得出如下结论：
(1)对流换热系数先在进13处逐渐减小，随后．沿半径方
向慢慢增大，在接近中心处，达到最大值，然后急剧减小。
(2)在进口处，温度升高很快，之后。温度继续升高，但是
变化越来越缓慢，最后趋于一定值。
(3)气流稳定后，随着半径的增加。效率逐渐减小的。接
近中心位置处。效率会发生突降。
20"，No．1．
(4)靠近烟囱的区域．对流传热系数很大，但是集热棚的
集热效率却很低。可以判断，该处是由于传热温差的减小和
传热面积较小导致的集热效率较低。因此．针对该处集热效
率低的特点及原因．可以采取相应的改进措施．以提高太阳
能烟囱发电系统的整体效率。
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