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1.1放炮影響范圍根據開發方案,采場每次布置3排鉆孔,每排10個孔,排距4.6m,孔距5.6m,共布置30個孔,每孔深16.5m,超深1.5m,以確保爆破后臺階高度達15m。
1.2采礦可能引發的地質災害影響范圍礦山開采過程中采用自上而下臺階式分層開采,高度為15m;開采時工作臺階切向坡和反向坡最終開采的邊坡角不大于55°。由此可確定采礦可能引發的地質災害影響范圍為礦區開采最終邊界外延15m。綜上所述:礦山開采影響范圍為露天采場外延215m。
2地質災害危險性預測根據開發技術方案,礦山開采后四周將形成5段高度為110m的邊坡,邊坡編號分別為AB、BC、CD、DE、EF,邊坡位置詳見福祿鎮周家槽周家槽水泥用石灰巖礦山礦區范圍及開采平面圖
3水文地質預測礦區范圍內開采三疊系下統嘉陵江組三段(T1j3)石灰巖礦層,開采標高均高于當侵蝕基準面;開采范圍內無河流、水庫等地表水體;地下水與地表水沒有必然的水力聯系。礦山開采對巖溶裂隙水的補給條件破壞小,礦山開采后不會對含水層結構破壞,不會造成地下水水位下降、疏干等。對礦山地質環境影響程度較輕。
4地形地貌預測按照開發利用方案,礦山開采后將形成高度0~105m的邊坡,礦山采礦活動對地形地貌景觀影響嚴重。
5土地資源影響預測璧山縣福祿鎮周家槽水泥用石灰巖礦不單獨設置料場及廢渣場,在礦區東側采區50m外設置破碎站及運輸道路,占用耕地資源4.41ha;工業廣場修建占用耕地資源1.59ha;礦區為露天采場,占用耕地資源43ha;石灰巖礦山開采共占用耕地49ha。因此,璧山縣福祿鎮周家槽水泥用石灰巖礦開采后對土地資源影響嚴重。
6建(構)筑物影響預測礦山為露天開采,將會對礦區范圍內的所有建(構)筑物全部破壞。根據計算的爆破地震波安全距離為158.45m,計算的爆破產生飛石最遠飛散距離為200m;對礦區周邊200m范圍內的建(構)筑物造成較嚴重破壞。因此,璧山縣福祿鎮周家槽水泥用石灰巖礦開采后對建(構)筑物影響嚴重。
二、礦山地質環境防治
針對礦山開采影響范圍及采后地質環境因素的影響預測結果,將礦山地質環境保護與治理恢復劃分為重點區、次重點區、一般區,設計以下防治工程:1)礦山開采時應及時清除邊坡上的掉塊,特別是在BC邊坡東段邊坡可能會發生局部掉塊。2)對礦山采坑四周形成的邊坡采用生物工程護坡;對采坑坑底進行綠化或土地復墾。3)對礦區道路、破碎站和工業廣場區域進行環境恢復。4)修建截排水工程。
1邊坡防治工程
1.1邊坡放坡根據開發方案礦山開采的最終邊坡角為55°,自上而下臺階式分層開采,采高15m,臺階寬度約10.5m;AB邊坡長約600m,高2~50m;BC邊坡長約440m,高50~106m;CD邊坡長約360m,高40~96m3;DE邊坡長約526m,高17~42m3;EF邊坡長約210m,高2~17m;放坡處理各段邊坡。
1.2清理危石及時清理采場邊坡上的危石,避免發生危石滾落傷人事故。按照“邊采邊治”的原則,對各邊坡上的危石清理完成后,才能進行下一臺階的開采。
1.3截水溝礦區位于瀝鼻峽背斜軸部,地形呈渾圓狀的小型獨立山包,自然排水條件良好,匯水面積小,在礦區DE、EF邊坡頂部修建截水溝長約300m,以防治地表水進入礦區。在其余每個臺階坡面每隔50m,高差10~20m,設置橫向和豎向的截排水溝,將邊坡頂部的地表水匯入采坑內的排水溝,避免對坡面草籽植物造成沖刷,豎向的排水溝按急流槽設計。迎坡面溝壁需設置泄水孔。
2水文防治工程礦山開采后的采場地面標高高于當地侵蝕基準面,對地下水的影響小。對礦山地質環境影響程度較輕。故本次不對其進行處理。但未解決礦山生產、生活用水,需在工業廣場內修建一個蓄水池。蓄水池尺寸為15m×15m×2m,墻體寬度為0.3m,預計砌筑工程量約為36m3。生產廢水主要為清洗礦車及挖掘機所排除的污水,設計每個污水處理池采用尺寸為2.5m×2.5m×1.6m,容積10m3污水處理池3個,墻體寬度為0.3m。預計開挖工程量30m3;砌筑工程量約為14.4m3,污水經生化處理后由砼管排放。露天采石場的作業點應實行濕式作業和噴霧灑水,對采場及裝載點設2臺灑水器進行了灑水降塵,防止粉塵飛揚。
三、地形地貌景觀防治工程礦山環境恢復治理設計方案圖。
1露天采場采坑地貌景觀恢復根據劃定礦界和開發方案,露天開采結束后采坑的平面面積為302013m2,礦山開采前礦區土地主要為耕地,以種植果樹為主;礦山開采難以恢復原來的地面植物,故礦山環境恢復治理主要以綠化為主。可采取治理方案如下:(1)回填土壤,平均厚度不得小于0.8m,預計回填方量為241610m3;(2)平整場地,場地平整應采坑中間高,四周低,便于地表水排入排水溝中;(3)植樹,行距×株距為5m×5m,預計12080株,建議種植樟樹或果樹等經濟類樹木(4)排水,沿采坑邊坡坡腳圍繞采坑修建截排水溝,保證采坑內地表水排泄通暢,將礦區的地表水有序的排放到礦區東側地形較低地段,用以灌溉耕地。排水溝采用梯形斷面,底寬400mm,頂寬700mm,高800mm,壁厚300mm,預計長度約2350m。排水溝每隔10~15m設置一道伸縮縫,用瀝青麻絲進行有效止水。
2采坑邊坡地貌景觀恢復采坑邊坡采用坡面綠化+截排水的礦山環境恢復設計方案。對于采坑邊坡主要采取分階放坡+綠化處理。每級邊坡分階高度取15m,每階平臺寬度取10.5m,種植蔓藤類植物綠化坡面,在坡頂設置截排水溝。臺階邊緣修砌墻體,墻體嵌入基巖0.1m,墻體截面0.3m×0.5m(寬×高)。墻背回填0.3m厚的土壤,蔓藤種植行距×株距為5m×3m。截排水工程在邊坡防治工程中實施。
3礦區公路及破碎站礦區公路兩側及破碎站區域的空地進行植樹綠化,預計植樹60株。待礦山閉坑后,建筑垃圾清除干凈,將表層1.0m范圍土地掘松,種植樟樹等經濟類樹木。礦區公路和破碎站的平面面積約為4410m2,可采用挖掘機松土,植樹綠化,行距×株距為5m×5m,預計176株。
4土地資源的采后處理礦區主要的土地資源占用和破壞為礦區范圍內的采場、礦區東側的破碎站及工業廣場,礦山閉坑后,采場及破碎站將對其進行地貌景觀恢復,工業廣場建(構)筑物提供給當地使用,不進行處理。
5地表建(構)筑物的處理礦山為露天開采,將會對礦區范圍內的所有建(構)筑物全部破壞,對礦區周邊200m范圍內的建(構)筑物造成較嚴重破壞。為保護村民的人身財產安全,對在影響范圍內的村民實施搬遷。
四、結論
1)分析了礦山地質條件,認為礦山開發技術條件的級別為中等;
二、煤礦開采地質問題研究現狀
當前的煤礦開采過程中對環境地質帶來的影響越來越大,加強各種環境地質問題的防范是當前采礦行業中研究的一個重要內容,因此當前煤礦開采領域的研究者與地質領域的研究者之間加強了交流,對煤礦開采以及地質災害隱患進行分析,對于煤礦開采過程中的地質災害的預防提供了相應的理論依據。比如當前煤礦開采過程中對環境地質帶來的問題的評價體系得到了相應的完善,在對煤礦開采過程中對環境地質帶來的問題進行調查時各種調查技術也變得越來越完善。盡管如此,但由于煤礦開采的巨大經濟效益,當前很多煤礦在進行開采的過程中,對地質災害的預防還是不夠。在煤礦開采地質災害問題的防治過程中存在的問題有兩個方面,一方面,對煤礦開采過程中重大地質災害隱患的發現能力不夠強,當前很多煤礦開采地質災害問題完全表現出來之前都會有一些具體的表現,而我國當前的煤礦開采地質災害問題研究過程中對這些表現現狀的研究還不夠清楚,因此導致煤礦開采地質災害問題的防治效率得不到提升。另一方面,對各種煤礦開采地質災害問題進行監測的手段比較落后,沒有建立相應的煤礦開采地質災害問題監測網絡,因此不能及時反映煤礦開采過程中的地質變化、各種地質隱患等,也不能對煤礦開采地質災害問題進行預防,出現煤礦開采地質災害問題的概率大大提升。
三、煤礦開采地區的地質災害進行預防的方法研究
(一)對煤礦采空區進行監測
在煤礦開采過程中最常見的一個問題是出現采空區,即由于長期開采導致地下被采空而出現地表下沉現象,采空也是誘發其他地質問題的基礎,為了防止采空區對地表上的生產生活帶來較大影響,在煤礦開采過程中應該要加采空區的監測管理,在采空區監測過程中,一個重要的步驟就是要加強對監測點的合理布置,監測點的布置是否合理,對監測結果有很大影響。密度適當、均勻的監測點,可以對監測過程中各個位置的情況進行反映。對煤礦采空區進行監測的過程中,對于監測點而言,一般是將其設置在遠離采空區的地段,防止采空區出現坍塌、沉陷等對監測點帶來影響,也可以避免由于自身移動或者公路的施工導致監測點被破壞的現象的出現,對于監測點網絡而言,要實現施工方案中的圖形強度,形成合力的觀測路線。在觀測點的布置過程中,包括兩個方面,第一是基準點的布置,第二是工作基點的布置。對于基準點的坐標設置而言,其坐標應該由兩次連續測量的GPS設備觀測數據進行軟件處理并且對誤差進行處理之后得出,在取值的過程中要盡量取平均值,使得基準點的坐標更加準確,誤差更小。第二,對于工作基點的布置。工作基點的設置應該要選擇位置比較穩定、視覺條件較好、不容易被破壞的地方。
(二)對煤礦開采地質問題進行有效的評價
在煤礦開采地質問題的解決過程中,首先要對煤礦開采地質問題進行相應的評價,確定地質問題處于何種等級,然后才能相應地建立多層次的評價模型,對不同煤礦開采過程中遇到的不同層次的地質問題有效地解決,也能為煤礦開采過程中各種地質隱患的監督和管理奠定堅實的基礎。
(三)加強先進技術在煤礦開采過程中的應用
在煤礦開采過程中為了加強對各種地質災害的防治,需要加強對各種先進技術的應用,比如遙感技術、地理信息技術、GPS技術等。在地質災害的防治過程中,需要應用各種測繪技術進行災害的檢測,GPS技術、GPS-RTK、地理信息技術等,都是在地質測繪過程中必不可少的,地質測繪技術是應用最為廣泛的一種測繪技術。應用先進技術對地質災害進行預防的過程中,首先要應用測繪技術對煤礦開采工程中的地質災害發生時的自然現象進行提取,其次,對煤礦開采工程地質災害狀況進行分析,第三,要及時對煤礦開采工程中地質災害的危險程度進行評價。比如某煤礦在進行開采的過程中突然發生了坍塌現象,由于災害限制,某些地方人不能達到,則需要立即使用這些測繪技術,比如衛星以及雷等對現場的情況進行了解,從而積極開展相應的營救。再比如有的煤礦開采過程中利用遙感技術對煤礦開采工程地質災害的狀況進行監測,對煤礦開采過程中的地質災害的發展態勢進行了解,從而將各種煤礦開采工程地質災害相關信息傳遞給救災部門,使得相關部門可以及時采取相應的措施進行救災。
2礦山地質環境綜合治理方案
2.1局部治理通過對塌陷的分布規模、活動規律及成因進行研究,發現礦區的塌陷頻發區主要集中在4種地方:第一種是金星嶺背斜軸部和F3、F4等斷層局部破碎帶附近,由于下覆地層完整性差,地下水活動頻繁,導致塌陷相對密集;第二種是淺部礦體附近,由于受到硫化礦體氧化影響,地下水呈酸性,導致巖溶特別發育,該地段塌陷相對密集;第三種是地下水主要徑流通道,巖溶含水層原排泄方向上(金星嶺至鐵石嶺)塌陷特別發育;第四種是河床地段及附近,巖性以松散的砂卵石為主,塌陷最容易發生。從以上塌陷密集區的特點分析,發生塌陷必須具備2個條件:地下水活動頻繁和下覆地層巖溶發育。針對以上2個特點,制定如下措施:①對已經發生的塌陷和未暴露洞口的塌陷,先用塊石、碎石回填,接近地表時用黏土回填,并夯實高出地面0.5m,防止周邊水流向塌陷區;對暴露巖溶洞口的塌陷,先清除塌陷松散土層,然后在洞底打10~15cm厚的混凝土底板,徹底封堵基巖洞口后,分層回填;②礦區主要河床進行塊石護坡,混凝土鋪底加固防滲,局部取直改道,對流經塌陷區內地表水系進行截流改道。
2.2整體治理礦區水文地質條件平面特點:西部和北部為隔水層,東部和南部為含水層,是主要進水通道,西部、北部隔水層對巖溶含水層構成“”型的隔水邊界。礦區水文地質條件在垂直面上特點:上部為10~20m的黏土層,其下為灰巖,是礦區的主要巖溶含水層,巖溶發育標高為-20~-40m,灰巖以下為隔水層。利用礦區有利的水文地質條件,橫切礦區南部和東部的主要進水通道,實施帷幕注漿截流,從根本上解決礦床充水的問題,最大限度地減少礦坑排水量,消除巖溶塌陷的誘發因素。但是凡口鉛鋅礦地下動水強烈,且為生產礦山,要求帷幕工程施工時不能影響礦山的正常生產,而且必須有成熟的帷幕設計及施工經驗。礦山地面帷幕在我國經過近30多a的實踐發展,工藝技術已日趨完善,目前已完成了近40多條礦區截流帷幕,如濟南張馬屯鐵礦帷幕長480m,堵水率達到了53%;水口山鉛鋅礦帷幕長560m,堵水率達到了55%;新橋硫鐵礦帷幕長690m,堵水率達到了78%;大紅山礦帷幕長530m,堵水率達到了60%。在借鑒以往成功經驗的基礎上,經過多年的現場調查,2007年8月在凡口鉛鋅礦進行工業試驗,2009年下半年開始大規模建設,于2012年底竣工,累計完成地面帷幕軸線1560m,施工鉆孔240個,注漿量18.6×104m3,耗用水泥6×104t,黏土6.5×104t,水玻璃3800t。
3綜合治理效果
3.1塌陷防治效果可以看出,2006—2010年累計塌陷個數為850個,年平均塌陷170個,2011年的塌陷個數就下降到118個,2012年帷幕工程竣工,2013年礦區全年的塌陷僅為14個,說明帷幕注漿效果明顯,塌陷得到了有效控制。結合礦區地下水位觀測,凡口鉛鋅礦帷幕注漿施工后,疏干漏斗回縮到帷幕線范圍內,涌水量及含泥量大幅降低,水質較清,幕外水位基本恢復到疏干前的狀態,雨、旱季涌水量和地下水位相對穩定,有效地消除了地面塌陷產生和活動的因素,進而從根本上解決地質環境恢復治理的難題。
3.2礦區地下水資源保護1997—2007年凡口鉛鋅礦-40m截流巷道(礦區的主要疏干巷道)平均排水量為928×104m3/a。2012年底礦區地面帷幕工程竣工后,-40m截流巷的水量明顯減少,現在排水量約為7801m3/d,地下水涌水量減少70%,估計年平均減少在66%以上,每年減少排水量612.5×104m3。同時按照礦區的實測涌水含水率的平均值反算,每年減少地下水沖刷搬運泥沙量6490m3,所以該技術從根本上解決了因疏干地下水導致水位下降和地面沉降等問題,同時為保護區域地下水資源起到積極作用。
4礦坑水資源綜合利用
地下水是一種量大、質優的水資源,但由于采礦活動使得區域的地下水資源受到了污染和破壞,極大的浪費了水資源。對礦坑水資源充分利用,一方面可以減少排水及礦坑排水對地表、地下水的污染,另一方面可以減少生產對地表水的需求。結合礦山實際情況對礦區的礦坑涌水進行綜合利用。0m中段水質清澈,流量穩定,約3000m3/d,在井下沉淀后用于生產;-160m中段有一裂隙水,水質清澈,流量穩定,約800m3/d,直接用于井下生產;帷幕施工完后,擬對-40m中段地下水管路進行改造,約2000m3/d地下水用于生產,井下生產全部利用地下水。
在礦山開采中所產生的廢水污染,主要有以下幾種:(1)礦山建設和生產過程中的礦坑排水;(2)尾礦、露天礦等受到的雨水沖刷、滲透溶解礦物中可溶成分的廢水;(3)在洗礦過程中所用的藥劑產生的廢水;(4)其他生產、生活廢水等。這些廢水,大部分沒有經過處理,這就造成了地表水、地下水的污染,給周圍的土地、農田帶來嚴重威脅,這些廢水經過蒸發,有害物質混淆在空氣中,造成了空氣污染。
1.2地質災害頻繁發生
在露天礦的開采過程中,由于發生邊坡失穩,會發生山體滑坡和地面塌陷、泥石流、水土流失等地質災害。如遼寧大孤山鐵礦、撫順西露天、湖北鹽池河磷礦等,都發生過一些地質災害,給當地的生產或生活帶來嚴重問題,造成建筑物坍塌,道路中毒,影響人民生命安全。礦山開采中所產生的大量廢棄物,除了會占用大量土地,造成大氣污染,還發生泥石流、塌方等危害,尤其在個人采礦場中,亂采亂挖、亂推亂放現象嚴重,把各種礦石放在河口、河床或者公路邊,一旦發生暴雨,產生水土流失,就會產生泥石流。在山西省,煤炭面積占全省面積的36%,遍及范圍較廣。每年所產生的各種災害問題也尤為突出,給環境和人民生活帶來了嚴重影響。
2.在礦山地質環境調查中遙感技術的應用現狀
先前已有同行以QulckBird多光譜遙感數據為主要信息源,采用遙感調查與地面核杏的方法,基本查明了江西德興銅礦礦醫尾礦、固(液)體廢料類型、分布現狀和排放渠道,形成了礦山地物遙感識別,尾礦庫水下尾礦堆積醫遙感識別,礦山地物面積計算、體積測算等遙感調查技術。還有采用大比例尺SPOT5衛星遙感影像,準確圈定出面積性的礦山環境地質問題,通過歷史上多期影像對比,揭示出礦山地質環境的時空演化。
3.遙感技術在礦山地質環境調查中的作用
3.1遙感技術的涵義
遙感應用受地面條件限制少,使用的電磁波各波段之間,性質差異很大,用途也很不相同。而且還具有經濟效益好,成本低,收益高等一系列特征。由此可見,遙感技術在自然災害的調查、監測和預測中具有顯著優勢。
3.2資源損毀遙感監測
利用遙感技術對資源損毀進行監測,首先應該選擇出監測因子,監測因子的選擇比較寬泛,大體上可以分為兩種,一種是選擇礦石,另一種就是自然景觀。利用遙感技術不僅能夠擴大監測范圍,還能提高監測的準確度,比如遙感技術具有高空間分辨率的功能,這種功能能夠十分清晰的辨別出損毀的資源具體的空間分布,但是可以監測到塌陷坑;遙感技術還具有多光譜數據的功能,這個功能的主要作用就是辨別出沒有得到妥善安置的固體廢棄物的主要構成成分,并且準確的識別出其空間分布,最重要的是遙感技術能夠實現高精度的DEM功能,其主要作用就是能夠準確地分析出整個礦區的地形地勢及其特征,這對我國的礦山地質環境調查幫助非常大,尤其是這個功能還能將分析出來的數據繪制成相關的數據圖形,大大減少了調查人員的工作量,也減少了人工誤差。煤(矸石)自燃區以及非自燃區的輻射熱量存在著一定的差別。若不辨別其輻射熱度,在礦山開發的過程中就可能會造成一定的資源浪費,甚至會出現傷亡事故。而遙感技術正好能夠捕捉到這種差別,清楚的分別出礦藏的區域類型,這樣調查人員就可以根據遙感技術分析出來的圖像有選擇進行調查,減少資源損失,也降低了對環境的損害程度。但是需要注意的是,目前,遙感數據源比較豐富,高、中、低分辨率和多光譜、高光譜數在資源環境調查中的優勢不盡相同,在使用時可將二者優勢有機結合起來。另外,還可以根據煤田的分布情況、當地礦山的地質條件,再加上適度的實地勘查,可以對檢測結果進行恰當的修正,這樣監測的準確度會更高。
3.3遙感監測地質災害
3.3.1滑坡類地質災害監測
遙感技術在這類災害監測中,應用時間很長,因此與其他災害監測相比積累了很多經驗,針對這些災害的監測其主要監測內容有兩個:一個是災害體本身,另一個是災害體的具體信息。其涉及的技術主要有影像光譜信息、地形地貌覆蓋等,其主要方式就是設備與人相互配合,然后其自動系統會識別出災害體及其分布情況等信息。因為斜坡類地質災害與周圍普通物體在形態以及紋理等這些細微方面存在著很大的不同,這種差別利用遙感技術能夠清楚的顯示出來,專業遙感技術使用人員,能夠通過遙感圖像明確的辨別出礦山中存在的災害體以及規模等具體的信息。對斜坡類地質進行檢測,對遙感技術中的影像空間分辨率并沒有過高的要求,通常情況下,在2.5米以上即可。
3.3.2地表變形破壞程度監測
傳統監測這種地質災害的方法有很多,只是這些方法都有一個劣勢,那就是必須到野外工作,但是有些礦山的地質條件非常差,工作人員難以到達,所以也就降低了這些方法的操作性,也正因為如此,利用這些技術取得的效果并不顯著。為了解決這個問題,近些年,發展了干涉了雷達技術,該技術的應用,大大提高了監測的準確度。該技術是在空間相干性估計等技術基礎之上發展起來的。其主要應用原理就是雷達波相位差,因為研究區域中的物質不同,其SAR影像也不同,這種方式避免了大氣效應的影響,對那些比較細微的地表變形遙感技術也能監測得非常清楚,目前這種技術已經發展成為高精度的普通使用的技術。
3.3.3地裂縫識別與監測
礦山開發產生的地裂縫改變了地表幾何形態、地貌特征和光譜特征,如坡度、坡向變化等,這種變化造成了地物反射光譜的差異,產生的微弱變化信息在遙感圖像上能夠被反映。
3.4礦山地質災害危險性評估與預警
遙感技術可以貫穿礦山地質災害孕育、發生及發展趨勢監測的全過程,因此遙感監測可包括礦山地質災害的易發區、危險區及危險程度和預警3個層次。就危險性評估與預警的災種而言,主要包括斜坡類地質災害、地表變形及地裂縫。隨著科學發展觀戰略的實施,礦區人與環境的和諧發展成為礦業城市發展的主旋律,開展礦山地質災害危險性評估與預警,將成為礦山地質災害遙感監測研究的重點。
3.4.1地質災害危險性評估
地質災害危險性評估是在查明各種致災地質作用的性質、規模和承受災害的對象社會經濟屬性的基礎上,從致災體穩定性和致災體與承受災害的對象遭遇的概率上分析入手,對其潛在的危險性進行客觀評估。以滑坡為例,進行危險性評估的遙感監測工作是通過分析,找出影響礦山滑坡危險性的主要因子。該主要因子除了與滑坡密切相關的地質地貌指標、地理指標及生態指標外,還與礦產資源開發等人類活動的強度有關,為此選擇如下監測因子進行遙感監測研究。
3.4.2礦山地質環境預警
這是遙感技術在礦山地質環境調查中的重要應用,因為礦山地質環境的主要特點就是區域性,而且地質災害頻發,正是因為這兩個特點,才使得相關部門無法對礦山進行全面的治理,再加之,經費有限,沒有足夠的經濟支持,很難實現礦山的全面治理。但是遙感技術的應用,卻解決了這個問題。因為遙感技術可以對礦山地質環境進行預警,一旦發生突發狀況,工作人員能夠馬上從遙感圖像中發現,及時地對其進行治理。遙感技術的這項應用現已成為我國國土規劃以及災害預防的重要管理手段,為國家決策提供精確的數據。多期遙感影像監測能夠獲取礦山地質環境的變化信息,而利用遙感技術開展礦山地質環境預警工作,是對多期影像的監測結果進行綜合分析和研究的過程,通過結合先驗知識等輔助數據,可以獲取一定的致災因子,從而為礦山地質環境預警提供科學依據。
4.礦山地質環境遙感調查存在的問題
遙感技術之所以目前尚未得到廣泛的應用,主要受限于以下兩方面的問題:一是在礦山地質環境調查隊伍中,技術人員對遙感技術比較陌生,使得遙感技術難以發揮應有的作用。二是礦山地質環境遙感調查工作需要多時相的實時或準實時的遙感信息源,但價格昂貴,目前只局限于重點地區與重點工程的地質環境調查。雖然存在以上問題,但我相信隨著遙感技術的發展和廣大地質工作者的不懈努力,以及政府部門日益加大的支持,廣泛利用遙感技術進行礦山地質環境調查研究是必然趨勢。
二、地質概況
海拉爾煤礦位于陳旗煤田寶日希勒勘探區東部詳查區的東北部,處于向斜北翼東端,地層較平緩,傾向西南,傾角4°~6°;無巖漿巖活動,構造屬簡單類型。區內地層簡單,上部均有第四系覆蓋,中部為含煤地層,下伏地層主要為泥盆系上統的變質巖。第四系十分發育,廣泛分布于煤系地層之上。主要由沖積、洪積的更新統和湖沼沉積、風積的全新統組成,厚度在19.35~32.90m之間。含煤地層為扎賚若爾群大磨拐河組(K1d5)的含煤段。含煤段主要由黑褐色煤、炭質泥巖、灰—深灰色泥巖、灰—淺灰色粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖、砂質礫巖等組成。井田內煤層自上而下發育有5層,其中21+2是該礦井開采煤層,最大可采厚度17.00m,最小7.46m,平均12.16m,結構簡單;埋深在28.56~78.84m,平均55.39m。
三、自然環境
礦區地處呼倫貝爾草原深處,周圍均是天然草場和耕地,地勢較為平坦,地表被堿草等草原植被覆蓋。地處干旱半干旱地區,降水稀少,氣候寒冷,植被再生能力低。
四、塌陷區現狀及危害
4.1塌陷區現狀
地面塌陷是指地表巖、土體系在自然或人為因素作用下,向下陷落并在地面形成塌陷坑(洞)的一種地質現象。地面塌陷往往伴生地裂縫。地面塌陷、地裂縫具有發生面積大、危害性大的特點。海拉爾煤礦10對立井隸屬于海拉爾煤炭開發總公司,生產規模小,開采煤層距地表距離28.56~78.84m。由于開采煤層距地表比較淺,采空區易塌陷,同時礦井在生產期間追求短期經濟利益,實行掠奪式開采,采富棄貧,亂采濫挖,越界開采,這些無序、不合理開采對地表環境的影響更為明顯,自2004年關閉后開始塌陷,在整個采區及鄰近的區域內,形成了大小數十個塌陷坑和地裂縫,規模不等,一般塌陷坑直徑約25m,深20~30m,最深的塌陷坑用肉眼看不到底。塌陷坑造成礦區內原有的建筑坍陷。雖然采區四周設置了圍欄,但牲畜掉入坑內的現象時有發生,這對周圍的村民和牧民的生命與財產的安全造成威脅。
4.2塌陷區對地質環境的影響
4.2.1水資源的危害
當地下煤礦開采面積達到一定范圍,地層移動將引起地表變形,使地表產生大面積塌陷,從而導致塌陷區的水系遭到破壞,引發農業地質環境的變化,導致生態變化。周邊大量耕地農作物不能得到及時灌溉,產量大面積減少,給農民的生活造成極大的損失。塌陷區內存放的大量矸石,在風化作用下粉碎,并隨著雨水的沖刷,通過塌陷坑和地裂縫灌入地下,造成地下水污染。
4.2.2土地資源的危害
地下煤炭開采,常常引起地層的變形、裂縫,特別是大面積采煤塌陷區,破壞地表形態,使周圍環境結構與土地功能發生改變。一方面占用和毀壞了土地資源,破壞了地表植被和土壤結構、土壤成分,使植被面積減少、生物環境破碎。生物多樣性受損,造成土地貧瘠化,特別是對耕地的破壞,造成土地地表流失,加劇土地干旱;另一方面,煤礦開采時占用一定的土地面積堆放矸石,矸石污染土壤,直接導致土地生產能力的喪失。
4.2.3草原及植被資源的危害
塌陷區周圍的地表產生裂縫,周邊的草原植被生長環境被破壞,植被明顯減少,地表產生張口裂縫、塌陷、漏斗,造成大量土層松散,加劇水土流失,破壞植物生長環境,加劇風蝕和沙化。煤礦地下開采過程需要疏干排水,導致區域性地下水水位下降,從而破壞了整個地表水、地下水系統均衡,使植物的生長明顯受影響,甚至死亡,改變了原有生態系統,致使草原沙化。
五、塌陷區地質環境治理存在的問題
5.1礦山企業地質環境保護意識淡薄
海拉爾煤礦是在我國大力發展鄉鎮企業的經濟背景下建設的,企業只顧經濟利益,生產中重開發、輕保護,對保護地質環境意識淡薄。開采過程中造成礦區地表塌陷、水體污染、土壤植被破壞等環境問題,根本不進行礦山地質環境恢復治理。
5.2礦山環境治理投入不足
礦山地質環境治理往往需要投人大量的資金。企業在經濟利益的驅動下,不愿意投入資金進行地質環境恢復治理。目前,該礦井停產遺留下來的礦山環境問題,由于資金投人少,礦山地質環境治理進展緩慢。
5.3礦山地質環境狀況不明
該礦井在開采過程中,沒有專門的地質環境專題調查和地質環境監測資料,所以礦山開采對地質環境的破壞情況、采空區和采掘巷道位置布置、地面塌陷狀況等沒有詳細的技術資料,不能為編制地質環境恢復治理方案提供所需依據,為地質環境恢復治理工作帶來了技術困難。
六、治理措施
采煤塌陷區的治理是一項復雜的系統工程,對此,應該結合實際情況,因地制宜采取多項措施,恢復和治理塌陷區的地質環境,修復周邊的自然生態環境。
6.1加大治理力度
煤礦雖已關閉,但按照“誰開發、誰保護,誰污染、誰治理,誰破壞、誰恢復,誰使用、誰補償”原則,應投入一定資金,完成歷史欠賬。因此政府和企業應多方努力,加快治理,恢復該區域的地質環境和生態環境。
6.2做好環境地質調查和勘查
在治理前必須對本區域進行測繪等工程勘查工作,對地質、水文地質進行調查,查明采空區的分布范圍、埋深、厚度,查明塌陷區的分布,預測采空區塌陷發展的趨勢,為治理工作提供依據。
6.3充填復墾
根據塌陷區無積水、塌陷坑深淺不一、大小不等的情況,可以采用“一填、二平、三復墾”的措施?!耙惶睢笔抢媒ㄖ?、原有的矸石、采礦棄土,填埋治理區內塌陷坑。充分利用原有的地形,隨坡就勢,不要求治理區內按統一標高整平。這一過程中注意選用填充材料不要有污染,防止二次污染。“二平”是回填后要平整,使塌陷區地較平整并充分壓實?!叭龔蛪ā笔窃谡降牡乇砩细采w0.3~0.5m的腐植土,給填埋區地表植被創造一個生長的環境,然后人工種草或種植易生長的農作物或林木栽植,這樣可以逐漸改善塌陷區地質環境,恢復這一區域自然生態環境。
更有利于我國經濟與社會的可持續發展。就目前現狀來看,我國針對不同地區礦山地質環境問題制定了相應的管理制度,但是因為各地區礦產資源開況不同,技術與經濟水平也不同,雖然取得了一定的成果,但是卻也存在改善不合理的情況,部分地區地質災害出現頻繁。例如西北地區生態環境背景脆弱,隨著煤礦開采程度的不斷推進,當地地質環境受到嚴重的破壞與損害,影響最為嚴重的就是廢氣、廢水等無約束排放,對當地空氣、土壤以及水體等造成污染,不但威脅了居民生活,同時更是制約了當地經濟的持續發展。在我國西南地區地質災華北地區則多發生土地塌方、滑坡以及泥石流等自然災害。
2資源破壞嚴重
一方面,土地資源被破壞。隨著煤礦資源開發程度的加深,現在逐漸由傳統的淺層開采轉變為更深層次的開采,而無論是哪一種開采方式,都會對煤礦周圍地質環境造成影響,造成大量土地資源被壓占或者被挖損破壞,進而會對礦區當地土地資源造成嚴重不良影響。另一方面,含水層被破壞。在煤礦開采過程中,需要長期抽排地下水,這樣就會導致含水層頂底板結構被破壞,降低周圍礦山地下水水位。而地下水位的降低,就會導致礦區周圍井泉干涸,以及水質惡化等,影響周邊居民的正常生活。另外,煤礦開采過程中排放的廢水管理不當,在沒有進行任何處理的情況下隨意排放入周圍水系,很容易造成水環境的污染。另外,煤炭開采過程中經常會排放出瓦斯氣體,在換氣時必須要對井下氣體進行處理,否則就會造成礦區空氣環境的污染。
3地形地貌被破壞
在煤礦前期開采過程中,存在很多淺層煤礦進行露天開采,這樣在根本上會對當地地形地貌景觀造成破壞,較大規模的改變了自然景觀的生產活動。另外,對于很多煤礦采空區來說,處理不當經常會形成比較深的露天采坑,或者是危險度高的邊坡,對礦區當地生態景觀以及植被造成嚴重的破壞,必須要從根本上進行分析,確定造成地形地貌破壞的因素,并采取相應的改進措施進行管理。
二煤礦地質環境問題治理措施分析
1建立完善管理體系
1.1完善管理機制
一旦礦區地質環境產生問題,對其進行治理就必須要建立完善管理機制,對所有管理行為進行規范,盡量降低能源的消耗。一方面,建立財政體制。即建立完善公共財政制度,將煤礦地質環境問題的治理工作納入其中,對各地區治理工作的開展提供財務支持。其中對各項資源的使用必須要遵循有償的原則,對礦產資源使用、水資源使用以及保護等收取費用,并結合不同礦區實際情況要求開采單位繳納一定資源補償備用金,保證環境問題出現后治理資金能夠有效到位,提高處理效率;另一方面,加強法律制度建設。法律制度的存在是對地質環境治理行為的主要約束手段,結合礦區地質、環境以及技術等特點,對各項法律規定進行適當的調整,逐漸完善管理制度。
1.2明確地質環境管理地位
導致煤礦地質環境問題發生的主要原因就是開采企業過度追求短期利益,忽視了此方面管理工作的重要性。在地質環境惡化后,能夠獲取的效益降低,不但不會進行治理反而加大開發力度,造成環境的進一步惡化,形成惡性循環。因此,在進行管理時,必須要確定地質環境管理的地位,結合煤礦開采實際情況,制定完善管理方案,對整個煤礦開采過程進行管理,實現資源開發與環境保護相結合。根據礦井采掘生產計劃,對各采掘工作面及周圍受水害威脅情況進行分析預測,水文地質條件發生變化、接近積水異常區和可疑老空區時,及時提供相關水文地質資料以及處理措施,做好采掘面地質及水文地質預測預報工作。并按照要求編制年度、季度、月度水情水害預報。加強資料、圖紙、臺賬日常管理工作,探放水“有掘必探”落實工作。采掘面物探先行鉆探驗證,編制探放水設計及安全技術措施,探放水設計基本符合相關規范、規定,有掘必探閉合管理現場落實到位。
2選擇切實可行治理技術
2.1煤礦治水管理完成各主排水系統、設施完善工程
一是完成各采區水倉淤泥清理工作,要求在規定時間前全部完成;二是水倉巷道返修治理,根據各水倉實際情況進行擴幫、起底、注漿加固工程;三是各主排水系統水泵、閘閥、管路定期巡查,針對腐蝕性較強的排水點,加強水泵及管路的維護管理,保證排水系統的牢固可靠。另外,還需要完成所有采區地質說明書、開口防治水安全許可評價,并經礦總工程師以及企業地質部會審。分析采區地質、水文地質資料,預測采區涌水量,為采區防排水系統建設,采區安全施工提供基礎保障。同時,還需要做好突水應急預案實戰演練,提高職工防治水安全意識,根據演練實際情況及時修改、完善應急預案。在礦井目前井下各排水能力的基礎上,對主要水倉建立井上應急倉庫,儲備充足的防治水應急搶險物資設備。每季度末由機電科、調度室、地測科、供應科、安全科、財務科進行全面檢查,保證防治水應急搶險物資、設備及時儲備到位,實行常態化管理。
2.2礦區環境動態監測技術積極應用
動態監測技術,因此來對整個礦區地質環境進行實時監測,可以對環境各項指標進行詳細的評價,進而可以以此為依據來開展下一步治理活動。動態監測技術的應用,主要是通過對環境中各項動態因素進行全面的調查,以此作為該動態監測系統的數據來源,對煤礦開采中各項數據的變動以及分布規律進行總結,例如礦井瓦斯來源、構成、涌出量以及聚集特征等,可以選擇更合適的措施對其進行處理,降低對地質環境造成的影響。
(一)培養綜合素質較高的礦山地質勘查隊伍
我國礦山資源極為豐富,礦山地質資源的開發和利用,也成為我國重要的發展行業之一,對提高我國綜合的經濟實力有著極大的作用。但是,在以往礦山地質資源開采的過程中,卻經常出現資源開采給環境帶來了極大的破壞,主要問題出現開采技術以及工藝設計的不合理。在這里作者建議應培養綜合素質較高的礦山地質勘察隊伍,礦山地質勘察是綜合多工種、多學科的一項極為復雜的工程,不僅需要勘察人員熟練的掌握工程學、地質學等知識,更需要工作人員經過野外實踐系統訓練,并具有豐富的實踐經驗,這樣才能根據礦山地質的實際情況,因地制宜的設計合理的開采技術和工藝,從而將對環境的影響降至最低,從而有效的提高礦山地質開采效率。
(二)完善礦山地質環境管理法律法規
首先,應適當的提升礦山資源開采的準入門檻,轉變傳統的觀念,要將礦山地質環境保護工作放在首要的位置,來對礦山資源開采隊伍的資質進行全面的審核,主要包括安全生產能力、技術水平、企業生產規模、職工權益保護能力、環境治理能力、環境恢復能力等,都必須設立相應的指標,必須保證各項都能達到指標,才有資格獲得準入證,如果有任何一項不達標的話,都不得必批準查權以及開采權。其次,要結合礦山地質環境管理的實際情況,不斷的完善相關的法律法規,加強對礦山地質開采管理的力度,對一些違規開采、不正當開采的情況,必須給予一定的處罰,必要時采取法律措施追究其刑事責任,環境是我們賴以生存的根本,環境的破壞就是在破壞我們生存的空間,因此,對于礦山開采惡意破壞環境沒有按照規范要求施工的必須嚴懲。
(三)推行獎勵機制推進綠色礦山建設
為了提升礦產開采效率,降低對地質環境的污染,國家應通過獎勵機制來扶持施工企業積極投入新的開采技術和開采工藝,全面提升礦山開采效率,而且對降低環境污染也有著一定的作用。另外,要推行鼓勵政策,不斷的鼓勵相關科研部門對礦山開采設備、工藝的研制和開發,不斷的替換落后的裝備以及工藝,全面提升礦山開采的裝備以及工藝水平,一方面做到提升礦山資源開采的效率,減少資源浪費,另一方面要通過先進的裝備以及工藝來實現綠色礦山開采,降低對周邊環境的破壞,同時要做好環境治理和環境恢復的工作。
水庫在建成蓄水以后,因為其水位的變化和波浪的作用,原來岸坡極有可能會失去平衡,發生山體滑坡或者塌滑破壞現象。三門峽大壩在蓄水兩年期間發生了多次塌岸事件,所以,在水庫蓄水前,要對岸坡進行削坡,發現可能會出現滑坡的山體時,要事先進行排水,并且對其進行加固等措施,也可以事先對這些山體進行清除。
水庫在修成蓄水后,壩基承受較大水壓,可能會出現滲透。在水庫邊緣的薄弱山脊、縫隙、溶洞、溶槽或者斷裂帶等等,漏水量可能會很大,這就影響著水庫的使用,還能影響周邊地區的水文和地質條件。
從實踐來看,不只是水利工程對地質環境會造成一定的影響,相反地質環境也會對水利工程產生一定的影響。地質環境對水利工程的影響主要有滑坡和泥石流等動力工程的地質現象,土地沉陷、沙土液化、黃沙濕陷以及邊岸再造等各種各樣的地表的變形破壞,還有地表的巖土體性質的改變等等,這些問題的存在,可能會對水利工程造成非常嚴重的后果。我們要調查和研究這些現象的發展速度和規模以及趨勢,針對不同的現象做出不同的技術措施,用以防止和削弱這些變形造成的破壞。具體主要表現在以下幾個方面:
1.水體環境導致的坡體滑動
在我國古代就有治坡先治水的說法,這其中的主要原因是水和水的作用,會減少巖土體的抗剪的強度,加大裂縫的水壓和上浮力,從而減小了坡體原本的穩定性。如果沒有誰的作用力,那幾乎不會產生滑坡動力工程帶來的地址破壞的現象,除了一些特殊的地質構造會對形成滑坡造成一定的影響。軟弱的夾層,風化作用下形成的裂縫、夾層地下水作用下的泥化夾層等等,都很容易構成滑動面的構造。這些構造面,再結合水的作用,就會使動力工程地質的破壞更加劇烈?;乱话愣寂c地表和地下的水系分布和運動的方向以及趨勢,還有存在的方式等各個方面存在密切的聯系。
2.水位問題
一般水利工程都是把水位提高,造成原有的土體飽和并且軟化,使含水量增大,內摩擦角和內聚力降低,抗剪能力減小,使土體出現了剪切破壞,出現地面的不均勻沉降或者沉陷等等,這些現象與水位下降時出現的土體有效的應力加大造成的地面沉降現象不同,所以,在建筑工程的設計上存在很大的區別,對臨近水系的工程測量與設計方面也要考慮這些因素的影響。
3.地質環境的沙土液化問題
水庫在建成蓄水以后,飽和后的粉土在經過地震的作用后,孔隙的水壓力增強,有效應力會逐漸降低,甚至會歸零,這時,沙粒會在水中懸浮,承載力和抗剪性都會大幅下降,造成冒砂或者噴水現象的出現。這其實是液化的地震現象,所以,水利建筑必須要進行抗震和預防的設計。
4.地質環境對水庫周邊岸坡的邊坡再造問題
邊岸的坡體因為坡腳被沖蝕造成局部的失穩狀態,會造成大的崩塌紅著是滑坡現象,這不僅會危及水庫,還會對周圍的建筑物造成危險,產生大量的固體徑流物,造成水庫淤積的加速,從而減小水庫的庫容量,嚴重的情況下,會造成崩塌涌浪,釀成災難性的結局。
5.地質環境對蒸發強烈地區的影響
隨著水利建筑工程的興建,地下水位會逐漸升高,埋藏深度變淺,使得地下水在毛細作用下上升到土地表層,然后蒸發。造成地下水和土壤中的鹽分上升到土地表層,從而凝聚,造成土壤的鹽漬化。
2礦山地質環境影響評估的主要內容
礦山地質環境影響評估的主要內容有:評估采礦活動對水環境、水資源造成的影響,如地下水資源枯竭、水質污染、地表水漏失、水均衡破壞等;評估采礦活動引起的山體滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫和地面塌陷等地質災害程度;評估采礦活動對土石環境、土地資源造成的影響,如土石污染、土地沙漠化、土地利用情況改變等;評估采礦活動對重要工程設施、自然環境等造成的影響;評估礦山工程及設施可能受到的地質災害;根據各項評估結果,制定相應的環境治理措施及礦山土地恢復方案。
3礦山地質環境影響評估技術
3.1礦山地質環境現狀評估
在進行礦山地質環境影響評估時,要對礦區存在的土地資源破壞、山體滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地下水資源枯竭、水質污染、地表水漏失、水均衡破壞等各種地質問題進行詳細的調查,分析這些地質問題的危害程度、發展趨勢。在評估礦山地質環境現狀時,要充分掌握當地的氣象條件、地形地貌、水文環境、地質構造、地層巖性等相關資料,從而對礦區的地質環境問題種類、特征、規模、發展趨勢進行評估,并分析相鄰礦山在采礦過程中的相互影響情況。由于不同的地質因素在局部區域存在一定的差異性,為保證評估結果的精準度,可以將評估區域劃分為幾個子單元,相同的評價單元其地質環境一致,這樣就能保證不同的評價單元之間具有對比性。根據各個評價區域的地質環境條件,賦予評價單元不同的屬性,最后根據這些屬性對各區域進行地質環境影響評估。為保證地質環境評價指標的權重,在選取評價指標時,要堅持簡明性、針對性、普適性、指標量化性、數據易取性、動靜結合性的原則。選取好評價指標后,建立相應的數學模型,評估當前礦山地質環境情況,并預測采礦活動對礦山地質環境的影響。
3.2礦山地質環境預測評估
在礦山地質環境現狀的基礎上,根據礦山的類型、開發方案等確定礦山的開采深度、開采范圍、廢棄物治理方案,并預測接下來的采礦活動可能引起或者加劇的地質環境問題,評估礦山建設造成的地質災害危害對象、影響程度、發展趨勢、治理難度。礦山地質環境影響評估主要包括:評估采礦活動造成的地質環境問題種類、原因、規模、危害程度;分析采礦活動引起的地質環境問題的恢復治理難度等。
4礦山地質環境治理措施
4.1礦山廢棄物治理
礦山廢棄物治理是礦山地質環境治理的基礎,礦山廢渣、棄土、廢石等對礦山的地質環境有很大的影響,礦山廢棄物的長期堆積很容易對礦山周圍的植被、土地造成破壞,對礦山原來的地形地貌及水文環境造成影響。同時重金屬的廢棄物經過長期的雨林、曝曬,會逐漸析出重金屬元素,從而對礦山周邊環境造成影響,因此,加強礦山廢棄物治理是十分重要的。在實際工作中,可以利用廢棄物回填礦坑,同時還可以配制廢氣礦石和砂石混合物,進行礦坑回填,這樣不僅能減少礦坑回填的成本,還能達到礦山廢棄物治理的目的,對礦山地質的恢復有很大的幫助。
4.2礦山地質災害治理
在以往的礦山開采中,很少對礦坑進行回填處理,極容易引起地質坍塌等現象,根據礦山地質災害的發生快慢程度,可以將礦山地質災害分為突變性地質災害和緩變性地質災害兩種情況,突變性地質災害包括地震、山體崩塌、泥石流、水土流失等,緩變性地質災害包括地裂縫、地面塌陷、土地沙漠化等。在采礦過程中,地下巖石的應力會發生變化,巖石的應力平衡受到破壞,加上礦山廢棄物的隨意堆放,當外力誘發時,很容易發生泥石流、崩塌等災害。對于礦山地質災害的治理,首先應先查明該地質災害的成因和發展趨勢,科學合理地采取相對應的地質災害防治措施。其次要加快礦山植被的恢復速度,可以采用移植樹木的方式恢復礦山周圍的植被,從而減少泥石流、水土流失等災害的發生。土地沙漠化也是礦山地質環境問題的一種,引起土地沙漠化的主要原因是在采礦過程中,水資源逐漸減少,河流干枯,植被的生存環境受到破壞,植被逐漸減少,造成土地沙漠化,土地沙漠化的治理是一個長期的工程,需要緩慢恢復礦山周邊的土壤水分和植被。為保證礦山環境治理工作的順利進行,還要加快礦山環境保護與治理人才的培養,從而利用先進的科學技術進行礦山環境治理,這不僅能提高礦山環境治理效率,還能減少礦山環境治理過程中的資源浪費。
1固體廢棄物的治理和利用
20世紀70年代以來,我國對礦山固體廢棄物的利用給予了重視,并取得了顯著成績。據統計,國有重點煤礦利用煤研石3470萬噸,占當年排出量的48.5%,其中用于發電、燃料800萬噸,建材原料590萬噸,筑路材料360萬噸,充填材料990萬噸。盡管取得了一定成績,但我國礦產資源和固體廢棄物的綜合利用水平還比較低,兩者的利用率都只有30%左右。目前,我國礦產資源綜合回收的礦種只占可綜合利用礦種的一半,綜合利用指標為50%,比國外低30個百分點左右,采主棄副、采富棄貧的現象仍較為普遍。
2廢水治理
我國礦山排放的廢水主要有酸性廢水、含懸浮物廢水、含鹽廢水和選礦廢水等。煤炭采選業礦井水的處理和利用能力提高較快。1990年外排達標率為90.56%,利用量為12億噸;洗煤水排放量及煤泥流失量減少,實現洗煤水閉路循環的洗煤廠1990年為100個。有色金屬工業廢水治理從單項治理發展到全面規劃、綜合治理。工業用水復用率逐年提高,1973年僅12%,1987年達到了58%,從廢水中回收有價值金屬己初見成效。
3廢氣治理
據統計,礦業采選行業中采鹽和黑色金屬廢氣處理率最高,高于40個行業的平均水平(406%),煤炭采選業處理率則最低,整個采選行業處理率為17.24%,低于全國40個行業的平均處理率。
4土地復墾
目前,我國政府每年撥??罴铀俚V山土地復墾工作。2001-2003年國土資源部共安排國家投資土地整理復墾項目731個,組織開展了礦山環境治理恢復工作,完成了河北省鹿泉市、江蘇省盯胎縣等18個典型礦山的生態環境恢復治理示范工程,項目建設總規模47.39萬公頃。江蘇省、浙江省礦山生態環境恢復治理取得實質性進展。
二礦山環境恢復治理存在的問題分析
1固體廢棄物污染
礦山開采過程中產生的固體廢棄物,由于沒有經過規劃而任意堆積,也沒有結合實際進行及時有效的處理和合理利用,不但占壓礦山邊緣土地,毀壞地表植被地貌,而且受不良氣候影響時容易產生安全隱患。
2廢水污染
采礦活動使礦區周圍地表水及地下水系遭到嚴重污染,由于礦井廢水中含有各種有害物質,未經處理超標排放會對地表植被!農作物等造成破壞;礦井排水疏干了地下裂隙水,引起地下水位下降;采空區灌漿導致當地水資源日益匱乏,從而打破了整個區域水均衡系統,造成水資源逐步枯竭及河水斷流等生態環境問題和礦山水資源短缺問題。
3廢氣污染
礦山開采中產生廢氣!粉塵等多種有害氣體,使得長期堅守生產一線的職工成為矽肺患者;另外矸石山自燃,煤層自燃排放的大量有毒有害氣體對礦區人體健康帶來很大威脅;還有冬季采暖排出嚴重超標的煙塵、二氧化碳、二氧化硫等大氣污染更不容忽視。
4地表環境的破壞
由于生產技術水平落后,多數礦山開采之后都沒有進行有效回填礦坑,導致礦區采空區地表沉陷,嚴重破壞了部分建設用地和耕地,造成了我國大量土地荒廢,生態環境惡化。同時也破壞了周邊很多民用建筑和自然地貌景觀,不僅使礦區與周圍居民糾紛不斷,而且極大影響了整個區域環境的完整性。在礦山投產建設和資源開采過程中,由于剝除和大量占用礦體表層土壤,嚴重破壞了礦區地表植被;對不斷產生的固體松散廢棄物(廢石、廢渣等)也隨意堆放,長期經受雨水沖刷和風化影響極易發生流失,從而加速了對周邊土壤的破壞,也使巖體失穩造成塌方和滑坡等地質災害,給人們的生活和財產帶來極大損失。
三治理措施與建議
1對礦山地質環境進行調查與評價
通過對礦山地質環境進行調查與評價,能夠有效了解礦山地區地質環境和自然環境,為礦山地質環境監測、進行礦山生態環境治理工作提供有效的數據資料,也有助于相關部門決策提供科學合理的理論依據。
2對礦山地質環境進行監測
隨著礦山環境破壞日趨嚴重,使得礦山環境污染程度加劇,進而引發多種地質災害#針對這種情況,政府部門必須高度重視,加大對礦山環境和災害源頭的監管和治理力度,避免產生新的安全隱患。礦山企業在開采過程中要嚴格按照相關規范化、制度化、管理化及科學化的行業標準進行開采,合理開發礦產資源,促進礦山資源開采可持續發展。礦山企業要加強礦山地質災害的防治措施,做好各方面預防控制工作,協調各方面的關系,加大先進技術和開采工藝的應用,減少礦山環境污染源,修建污水處理廠,減少廢水排放量,保證礦山環境質量得到有效控制。
3加快礦山環境恢復治理
a)對已經封閉的礦山,政府機構要加大宣傳力度,鼓勵和支持社會企業投資開礦,相關部門要實行招商引資政策,通過租賃承包等方式,吸收社會資金進行礦山環境治理和生態環境改造,也可以向國家申請專項治理資金,對一些閉坑礦山的生態環境進行改造和治理,確保礦山環境質量得到有效控制,進而降低地質災害發生率;b)政府部門和礦山企業要加強礦生態環境治理新技術、新方法的開發利用,根據不同的受污染程度,制定科學合理的治理方案。對多種地質災害發生的特點,采取有針對性的預防治理措施,確保生態環境得到恢復,保證礦山環境地質災害不再發生。要學習國內外先進的治理經驗,結合自身實際情況,積極開展礦山生態環境保護和治理工作。
二、棗莊市礦山地質環境代價核算指標及方法
1、礦山地質環境代價核算方法選取原則由于礦山地質環境價值存在確定性、半確定性和不確定性,在損失核算過程中,可靈活采用直接市場核算法、替代市場核算法和意愿價值核算法等多種方法。其中,直接市場法運用貨幣價格計算可量化的環境代價,如土地性能破壞對農作物造成的損失、地質災害造成的人員傷亡損失。替代市場核算法是對沒有市場價格的環境使用替代物的市場價格來估算其隱含價值。防護支出法、回填法在礦山地質環境破壞損害核算中最為常用。對價值不確定的礦山地質環境可選用意愿價值核算法,通過調查對環境改善的支付意愿或環境惡化希望獲得的補償意愿來解釋環境價值損失。
2、棗莊市礦山地質環境代價核算指標及方法根據棗莊市礦山地質環境破壞現狀,將地質環境代價劃分為地質災害損失、含水層破壞損失、地形地貌破壞損失、土地資源破壞損失和土地生態價值損失五大類。礦山地質災害損失主要取決于兩個方面:一方面是致災體本身的破壞力、活動程度、危害范圍等;另一方面是受災體本身,包括受災體類型、抗破壞能力、數量,以及社會經濟中的人口、建筑、設備設施、農作物等分布情況。根據這兩方面的情況,礦山地質災害損失可有兩種計算方式,即地質災害直接經濟損失核算法和防治工程費用支出法。如疏干排水引起地下水位下降、水系破壞,儲水能力下降,加大取水難度,造成用水困難,增加用水成本,其代價核算的方法可以用地下水污染恢復費用核算法、地下水資源價值損失核算法、地下水位下降經濟損失核算法、含水層儲水功能恢復費用核算法等。地形地貌價值包括旅游景區經濟價值和景觀環境價值,可用旅行費用法衡量人們對旅游景區的支付意愿,從而計算地質地貌景觀、地質遺跡、人文景觀等的經濟價值。地形地貌破壞帶來的景觀環境價值損失則可以用恢復工程費用法進行核算。棗莊市土地資源破壞包括煤矸石、露天采坑對土地資源的占壓和地面變形、土地質量變化引起的資源價值損失。這兩種損失均可通過土地基價計算得出。此外,由于土地資源具有生態系統服務功能,土地質量和利用方式的變化會影響生態系統的生產力和生物多樣性,引起生態環境的改變。因此,土地資源破壞還會引起間接的環境代價。通過對土地生態價值代價的核算,可定量表示土地資源破壞對生態系統服務功能的影響。棗莊市礦山地質環境破壞代價核算指標和可選核算方法。
三、棗莊市礦山地質環境代價核算選用
上述礦山地質環境代價核算方法,對2012年棗莊市礦產資源開發地質環境代價進行核算。
1、地質災害直接損失采用直接核算法,地質災害損失=人員傷亡損失+家庭財產損失+公共基礎設施損失+其他財產損失。其中,家庭財產損失包括房屋建筑損失和非建筑損失(如農作物)?;A設施損失主要體現在道路交通、水電、通訊等方面。2012年,棗莊市發生崩塌、滑坡和泥石流等多種地質災害。其中,山亭區崩塌損毀樹木11000多棵,損毀道路(含指示牌、防護欄等)200多米,造成經濟損失125萬元;北嶺自然村滑坡損毀各類果樹農作物,造成經濟損失約50萬元;3次泥石流地質災害毀壞農田32畝、果林20畝,直接經濟損失100萬元。全年無礦山地質災害人員傷亡記錄,礦山地質災害代價共275萬元全由財產損失引起。
2、含水層破壞代價核算按照地質資源價值評估方法,地下水資源開采價值指未被污染時的總價值,一般按水資源銷售價格的6%~10%計算。根據棗莊實際情況,該值取7%,則:地下水資源開采價值=7%×地下水資源開采量×水資源價格。棗莊市現有42家采煤企業,地下水資源開采總規模為3495.98萬噸/年。當地水資源價格按照3.25元/m3計算,采用地下水資源價值損失評估方法,該地區采煤活動每年造成795萬元地下水資源開采價值損失。
3、地形地貌破壞代價核算棗莊市受礦產資源開發影響最大的為塌陷地貌。當地露天開采塌陷區和井下開采塌陷區內不存在地質遺跡和地質地貌景觀保護區,無旅游消費價值。采用塌陷回填治理費用法核算景觀環境價值損失。塌陷坑回填費用=直接費工程費+措施費+間接費+利潤+稅金+其他費用+不可預見費。其中,措施費、間接費、利潤、稅金和不可預見費分別按2.4%、5%、3%、3.22%和2%計提。棗莊市塌陷區總面積90.9km2,平均深度約為2m,按60%工程量回填,回填量為10908×104m3。工程施工以機械為主,按33元/m3計算直接工程費,則塌陷回填治理費用為409339萬元。
4、土地資源破壞代價核算在土地資源破壞代價核算中,判斷土地是否遭受永久性破壞是關鍵。若土地資源可以通過一定的措施加以部分甚至完全恢復,可在評估損失時只需要考慮對其進行清理恢復的費用,具體計算時用災害破壞面積與該種土地類型基價的1%來進行估算;若土地資源破壞嚴重以致于無法恢復,則損失直接按照土地基價估算。棗莊礦山土地資源破壞代價包括兩部分:一部分是煤矸石、采礦坑等對土地資源占壓破壞引起的,這部分的代價可以用清理費來估算損失;另一部分是地面變形、地面積水等導致土地的質量、用途發生改變,這部分可通過不同土地利用方式變化前后的土地基價差計算。土地資源占壓代價=∑(各類土地資源基價×占用土地面積)×1%土地質量變化代價=∑變化前各類土地資源價值-∑變化后土地資源價值2012年棗莊市礦山土地資源破壞情況全市煤矸石、露天采坑等占壓工礦地、農田、林地分別為27.9公頃、363.9公頃、12.4公頃,共造成經濟損失836.53萬元。礦產資源開發導致土地質量下降、用途發生改變,原有803.8公頃農田和11公頃林地變成草地131.6公頃、濕地131.4公頃、水域540.4公頃和荒地11.4公頃,土地用途變化造成經濟損失約82620萬元。該地區礦山土地資源破壞造成損失共計83457萬元。
5、土地生態功能破壞代價核算土地生態功能破壞代價即土地資源生態系統服務功能的價值變化量,等于礦產資源開發后不同土地類型生態價值之和與礦產資源開發前不同土地類型生態價值之和的差。土地生態價值=∑(各類土地生態服務價值×各類土地面積)根據表2的土地破壞變化面積和各類土地生態服務價值,土地生態功能破壞損失為399萬元。
四、核算結果
由以上核算可得,2012年棗莊市礦產資源開發地質環境破壞損失共計494265萬元,其中直接經濟損失493866萬元,間接生態價值損失399萬元。在核算過程中,地面塌陷未造成人員傷亡、財產毀壞等直接經濟損失,地質災害代價中不核算該項損失內容。在地形地貌破壞損失核算中,以塌陷回填治理工程費用估算其景觀環境價值的損失。含水層破壞損失只有煤礦開采對地下水資源破壞的部分,缺少對含水層水位下降和其他礦種開采對地下水影響,地形地貌損失也只考慮了塌陷坑的回填,缺少露天采坑治理(面積3.225km2)的相關統計,因此實際損失要比上述計算結果大。