礦山地質(zhì)環(huán)境治理參考論文
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摘要：
我國礦山生態(tài)環(huán)境污染與破壞十分嚴重，礦山開(kāi)采不當造成地表塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、水體污染、礦震等各種地質(zhì)災害，給國家造成了嚴重的經(jīng)濟損失并危及人民生命財產(chǎn)安全。為更加科學(xué)有效地開(kāi)展礦山環(huán)境治理工作，國土資源部部長(cháng)徐紹史簽署第44號部令公布《礦山地質(zhì)環(huán)境保護規定》，明確提出了保證金制度等解決措施。嚴峻的形勢要求我們必須貫徹可持續發(fā)展戰略，全面實(shí)施全國礦山環(huán)境治理規劃，確實(shí)保護好礦山地質(zhì)環(huán)境。
關(guān)鍵詞：
地質(zhì)災害；礦山地質(zhì)環(huán)境；環(huán)境治理
1我國礦山環(huán)境概況
我國是一個(gè)礦業(yè)大國，煤炭、鋼鐵、有色金屬等產(chǎn)量均排于世界前列。隨著(zhù)工業(yè)的不斷發(fā)展，礦產(chǎn)資源的需求和消耗越來(lái)越大，而采掘業(yè)的發(fā)展使礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)力度、廣度和深度也越來(lái)越大。目前品位較富、埋藏較淺，易采易選、交通方便的礦床已優(yōu)先開(kāi)采。礦床開(kāi)采的趨勢趨于深部復雜地層。礦山在開(kāi)采資源的同時(shí)，不僅有誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等突變性地質(zhì)災害的可能，而且有誘發(fā)地面沉降、土壤荒漠化、水環(huán)境惡化、生態(tài)環(huán)境惡化等緩變性地質(zhì)災害的可能性。日本色堡煤礦1955年一次暴雨形成人工泥石流造成370人的傷亡；1966年英國南威爾士阿伯番煤礦排土場(chǎng)滑坡，使144人喪身；我國湖北省某磷礦一次山體崩塌事故，整個(gè)工業(yè)場(chǎng)地和居住區被淹理，死亡數百人；滬沽鐵礦、云浮硫鐵礦、潘洛鐵礦、永平銅礦、海南鐵礦以及東川礦務(wù)局所屬銅礦都相繼發(fā)生過(guò)規模較大的泥石流災害。尾礦壩崩塌造成的嚴重災害，在國外的有智利愛(ài)爾克伯區尾礦壩。國內有云錫火谷都尾礦壩。
2礦山地質(zhì)環(huán)境治理原則
2.1以人為本、防災減災
所有的地質(zhì)災害，直接或間接的對礦山職工和礦區居民的生命財產(chǎn)安全構成威脅，因此礦山環(huán)境治理首先要保證礦區免遭礦山開(kāi)發(fā)誘發(fā)的各種地質(zhì)災害的危害，達到防災減災的目的。
2.2因害設防、綜合治理
針對礦山地質(zhì)環(huán)境破壞的特點(diǎn)、方式、分布及危害程度，抓住重點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節，因地制宜、害設防，采取攔、排、護、整、填、植等方面的綜合治理措施對礦山環(huán)境進(jìn)行治理。
2.3注重效益、分期實(shí)施
礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程應遵循生態(tài)社會(huì )效益優(yōu)先的同時(shí)，爭取最大的經(jīng)濟效益。區別不同礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，采取不同的治理措施。同時(shí)根據資金情況、礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的危害大小、輕重緩急，分期、分階段進(jìn)行治理。
2.4工程措施與生物措施相結合
礦山環(huán)境治理只有將工程措施與生物措施緊密結合才能達到礦山環(huán)境治理的最終目標[1]。各種工程措施只要配置合理，就能根治地質(zhì)災害。但其缺點(diǎn)是投資過(guò)大，而生物措施恰好彌補工程措施的缺點(diǎn)，其投資較小，能改善小氣候的特點(diǎn)，使其廣泛應用于礦山環(huán)境治理中。
3礦山地質(zhì)環(huán)境治理具體措施
3.1地下采空區和礦山疏干排水導致地面沉陷、形成地裂縫，影響地面的農田和建筑物。采空區是地下固體礦床開(kāi)采后的空間及其圍巖失穩而產(chǎn)生位移、開(kāi)裂、破碎垮落，上覆巖層整體下沉、彎曲并引起的地表變形和破壞，在地面上�？梢�(jiàn)到圓形塌陷坑及平行于地下開(kāi)采巷道的地裂縫。由于疏干排放地下水，改變了地下水流的自然滲流、徑流條件，水浮力消失，水的潛蝕作用使充填物流失，形成空洞，在真空吸蝕力和重力作用下也可造成塌陷[2]。對采空區的治理主要是為了預防與控制地表殘余沉陷的發(fā)生。此類(lèi)方法可細分為4種：
�。�1）全部充填采空區支撐覆巖，以徹底消除地基沉陷隱患。充填法可分：干石充填法、尾砂充填法、膠結充填法、注漿充填、水力充填和風(fēng)力充填等。其中，以注漿法應用最廣泛、效果最好；
�。�2）局部支撐覆巖或地面構筑物，減小采空區空間跨度，防止頂板垮落。常用的方法有注漿柱、井下砌墩柱和大直徑鉆孔樁柱或直接采用樁基法等；
�。�3）注漿加固和強化采空區圍巖結構，充填采動(dòng)覆巖斷裂帶和彎曲帶巖土體離層、裂縫，使之形成一個(gè)剛度大、整體性好的巖板結構，有效抵抗老采空區塌陷向上發(fā)展，使地表只產(chǎn)生相對均衡的沉陷，以保證地表構筑物的安全；
�。�4）采取措施。釋放老采空區的沉降潛力法，在采空區地表未利用前，采取強制措施加速老采空區活化和覆巖沉陷過(guò)程，消除對地表安全有較大威脅的地下空洞。在沉陷基本穩
定后再開(kāi)發(fā)利用地表土地。常用方法有崩落法、堆載預壓法、高能強夯法和水誘導沉降法等。312大量開(kāi)采礦產(chǎn)資源，為泥石流的產(chǎn)生提供了大量松散固體物質(zhì)。也造成了崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災害現象。
在礦山建設和生產(chǎn)過(guò)程中，由于一方面開(kāi)采礦產(chǎn)資源形成大量的礦山廢棄物，特別是私人進(jìn)行的無(wú)序開(kāi)采，廢棄物隨意堆放在山坡上。另外開(kāi)采礦產(chǎn)資源及修筑運輸道路對山坡植被造成較大的破壞，切坡不當、廢礦井陷落引起的地面崩塌等因素可使溝內土量劇增，使地表徑流系數大大增加，洪峰流量增加，進(jìn)入雨季在地表山洪沖刷下，大量松散物質(zhì)在雨水浸潤飽和液化后而發(fā)生的因過(guò)度充水而引起下滑，便暴發(fā)泥石流。此種泥石流稱(chēng)為礦山泥石流[3]。
礦山泥石流具有源地集中，松散固體物質(zhì)充足，破壞和淤埋能力很強的特點(diǎn)。一旦暴發(fā)嚴重危害農田和下游居民生命財產(chǎn)安全。為此，對其防治首先應納入礦山建設總體規劃中，主要是合理選擇好排土場(chǎng)，并在建設階段列出泥石流防治工程項目，在基建和采礦過(guò)程中根據需要分期分批實(shí)施，以防止泥石流災害；選擇恰當的采礦方式并選擇好排土場(chǎng)類(lèi)型。在治理措施方面，應在整個(gè)泥石流流域內，采用蓄水、攔擋、改土、排導和造林等多種措施。上游采用蓄水和引水隧洞等措施。將上游清水水流引走，使水流與松散堆積體脫離接觸，以避免泥石流的形成；并修建攔擋壩，以攔截形成泥石流體的物質(zhì)來(lái)源。中游采用擋土墻或土釘墻等措施，防止泥石流體對道路農田和房屋建筑的破壞。下游采用排導工程，包括排導溝等措施，將泥石流安全地排入大河，或堆積于堆積扇下部，以保護下游地區的公路、村鎮或農田的安全。
邊坡的維護和整治是預防崩塌和滑坡及泥石流的有效措施。首先應查明引起變形破壞的主要因素和變形破壞機制，針對不同的破壞因素采用不同的措施。如排水、削坡、邊坡加固等措施。
3.3廢石、廢土、矸石固體廢棄物堆放侵占大量土地資源，污染水土體
化工、黑色金屬礦山中，尾礦的量要占礦石量的50%～80%；有色金屬礦山中，尾礦量則要占到70%～95%；而在黃金、鉬、鎢、鉭、鈮等稀有金屬礦山中尾礦量更是占到99%以上，幾乎可以說(shuō)是來(lái)多少礦石就得丟出去多少尾礦，尾礦量是十分巨大的.。礦山尾礦的綜合利用首先就是尾礦的資源利用、開(kāi)發(fā)。尾礦作為一種原料、材料已得到一些實(shí)際利用。
用作建筑材料，尾礦作為建筑材料需要非常慎重的考慮，要對尾礦的化學(xué)成分進(jìn)行詳細分析，看是否存在對人體健康不利的物質(zhì)。
利用尾礦作為礦山井下充填的材料，現在已經(jīng)取得很多成功的經(jīng)驗，許多礦山都在應用。這使礦山的尾礦資源利用程度和開(kāi)采率大大提高，減少了尾礦的堆存量，同時(shí)又將尾礦這一資源保存在地下，以利今后重新開(kāi)采、利用。
利用尾礦進(jìn)行造地、復墾造田，對于在含有一定有害物質(zhì)的尾礦上種植作物，主要是針對不同的尾礦，采用不同的化合方式、生物分解方式等多種方式處理，消除尾礦中的有害物質(zhì)，使之變有害為無(wú)害，然后進(jìn)行農作物種植栽培。
由于各種金屬精礦的價(jià)格大幅上揚，而早期的尾礦庫中尾礦金屬品位都比較高，現在很多礦山都在對老尾礦庫中的尾礦進(jìn)行重新選礦的工作。但在挖掘庫內尾礦時(shí)，一定要考慮尾礦庫的整體穩定，暴雨時(shí)的排洪路徑和能力，避免在挖掘過(guò)程中庫區出現垮塌、垮壩、洪水漫頂等危險情況，避免造成人員傷亡和對環(huán)境大的破壞。挖掘出的尾礦經(jīng)選別后的剩余尾礦要有安全的堆存地方，或者再進(jìn)入原尾礦庫，以減少對環(huán)境的影響�？傊�，尾礦的堆存和利用，對環(huán)境都會(huì )有一定的影響，因此須盡量減少對環(huán)境的影響和破壞。采用攔水壩工程、地表排水工程、邊坡整理工程、覆土工程、生物工程等治理措施對廢棄的尾礦庫進(jìn)行環(huán)境恢復治理；實(shí)施排水工程，加大庫區排水能力。
一些礦山特別是金屬硫化物礦由于氧化分解，釋放重金屬離子和SO2—4、Fe3+、Fe2+存在及pH值降低大大加速了金屬硫化物分解和重金屬元素的沉淀。對環(huán)境造成污染的研究，酸性廢水防治技術(shù)包括：堿性物質(zhì)中和，濕地處理系統，鐵氧化細菌隔離，顯微密封技術(shù)和覆蓋技術(shù)等等。首先應了解酸性廢水的地球化學(xué)特點(diǎn)及演化機制，根據酸性廢水的化學(xué)特性來(lái)選擇合理的治理方法。
3.4放射性礦山的環(huán)境治理
坑（井）口治理采用封堵坑口，切斷污染源，恢復坑口原貌，抑制放射性物質(zhì)向大氣擴散；切斷污水外流，防止人、畜誤入和地表水流入。對廢石（渣）堆場(chǎng)砌筑擋墻、排水溝進(jìn)行穩定化處理，防止廢石下滑、流失，造成二次污染。堵水工程有常規方案及特殊方案，前者對巖性較好、涌水量不大的坑口采用堵水墻堵水，砌外毛石充填砂石并通過(guò)預埋注漿管對充填層注漿。后者則針對巖性松軟、涌水量大的巷道頂板至地表較薄的地段，為防止頂板薄層穿漏，在無(wú)法進(jìn)入巷內施工的巷道，采用堵水段堵水。堵水段是由地表打鉆孔至坑道內，通過(guò)鉆孔向坑道內投入河沙、碎石，將需要堵水的坑道填滿(mǎn)一定長(cháng)度，再由地面通過(guò)原投料孔向充填在巷道內的砂石層注入水泥漿。在一定注漿壓力下，漿液把松散的砂石層完全膠結好，在巷道內形成一長(cháng)段結石體，起到堵水效果。
在需要覆土的地段，先將廢石堆平整、放坡和網(wǎng)格型漿砌塊石骨架護坡，然后覆土夯實(shí)，再植被，保證覆土穩定。對于析出率小于管理限值、貫穿輻射劑量率接近于天然水平的廢石堆，采取穩定措施，即通過(guò)設置擋土墻和截、排水溝，將廢石穩定在固定的位置，并盡可能減少水的淋浸作用；對于析出率超過(guò)管理限值，或貫穿輻射劑量率較高，對附近公眾的照射影響不容忽視，且廢石堆放平整規范，堆置高度與形狀不甚復雜，場(chǎng)地比較平坦、整齊的廢石堆，除作穩定性工程外，在廢石堆表面覆以一定厚度的覆蓋土；對于堆放高度高、坡度陡、覆蓋難度大的廢石堆場(chǎng)，可采用建擋墻、全坡面塊石護坡及頂部覆土的方式進(jìn)行處置。但視覺(jué)效果較差，且全部護坡表面寸草難生。為了既能保證穩定，又改善環(huán)境質(zhì)量，且易于恢復植被，可對大面積的廢石場(chǎng)采用了在廢石堆底部砌筑擋土墻，頂部覆蓋粘土，山坡處砌筑網(wǎng)格型漿砌塊石骨架護坡，網(wǎng)格內覆黃土然后栽種植被的新處置方法。這樣既可以穩定住廢石，保證覆土不流失，保護植被，又減少了放坡幅度，節約了工程費用。
3.5土地復墾與土地整理
礦山開(kāi)采占用土地問(wèn)題不僅帶來(lái)了嚴重的社會(huì )問(wèn)題和經(jīng)濟問(wèn)題。同時(shí)還破壞了自然景觀(guān)，造成區域環(huán)境質(zhì)量狀況不斷下降。采掘工業(yè)特別是露天開(kāi)采，在很大程度上破壞了原來(lái)穩定的土壤和植被，使水土容易流失。隆起的排土場(chǎng)往往是人工泥石流的禍源，礦巖爆破時(shí)產(chǎn)生劇烈的沖擊波和噪聲，爆破和搬運過(guò)程中產(chǎn)生的大量粉塵；干枯的尾砂池更是人造的小沙漠，成為嚴重的污染源；酸性、有毒或含有各種化學(xué)成分的廢水排放，污染了礦區地面、地下水體和下游河道，含硫廢石堆的風(fēng)化自燃，排放出二氧化硫、一氧化碳等有害氣體給礦區及其周?chē)鷰?lái)了大面積的破壞和人畜的傷亡。
通過(guò)復墾，使被破壞了的土地可以重新得到有效的利用。在礦山建設中，由于礦山企業(yè)不同于一般加工企業(yè)那樣可以任意選場(chǎng)地，往往要受資源埋藏條件的限制，難以避開(kāi)人多地少地區和沃土良田。因此，礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)不但占地面積要大，而且難免要破壞耕地、森林等資源。特別是露天開(kāi)采，對自然環(huán)境的影響范圍更大，使相當大區域的生態(tài)平衡遭到破壞，導致耕地和農業(yè)的重大損失。另一方面，大部分采掘后遺留下來(lái)的廢棄地（如廢石場(chǎng)、尾礦壩等）通過(guò)治理與復墾，可再用于農業(yè)、林業(yè)或作其他護環(huán)境和保持自然生態(tài)平衡。土地整理和復墾。一方面使被破壞了的土地不要再增加。另一方面，對已經(jīng)被破壞了的土地盡快地進(jìn)行復墾造田、綠化植被、恢復生態(tài)平衡和保護自然環(huán)境，使已廢棄的土地重新恢復利用，發(fā)揮出更大的社會(huì )經(jīng)濟效益。
4結論
各個(gè)礦山由于礦石類(lèi)型、賦存條件、開(kāi)采方式、地質(zhì)環(huán)境容量的不同，對礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞程度不同，因而治理方法、治理措施、治理思路應結合礦山實(shí)際情況確定。最好是運用循環(huán)經(jīng)濟理念指導礦產(chǎn)品綜合開(kāi)發(fā)，要把礦山保護納入企業(yè)的決策管理，采用清潔生產(chǎn)工藝最終礦山廢渣、廢氣、廢水的零排放；積極進(jìn)行礦山環(huán)境治理，恢復、綠化被破壞的礦山，達到資源開(kāi)發(fā)效益明顯和礦山環(huán)境雙贏(yíng)。
參考文獻：
[1]劉起霞,李清波,鄒劍峰.環(huán)境工程地質(zhì)[M].鄭州:黃河水利出版社,2001.
[2]何國清,楊倫,凌賡娣,等.礦山開(kāi)采沉陷學(xué)[M].北京:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1991.
[3]張麗萍,唐克麗.礦山泥石流[M].北京:地質(zhì)出版社,2001.
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