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摘要:有機化工產品的廣泛使用和不當排放,造成越來越嚴重的環境有機污染。其中,地質環境有機污染研究,尤其是地下水有機污染調查和研究廣泛開展。詳細介紹了國內外關于有機污染尤其是揮發性有機污染的研究現狀,認為目前該方面的研究主要側重于地下水中有機污染方面,非飽和帶中揮發性有機污染及土、孔、水共存的特性對其該種運移的影響研究則正在廣泛興起,并正在成為有機污染研究的一個重要的方向。
關鍵詞:揮發性有機污染物;氣液二相關系; 氯代烴;地質環境
近年來,隨著社會的發展,石油化工生產、有機溶劑和洗滌劑等化工材料的廣泛使用以及含有機化合物的生活垃圾的排放等造成了嚴重的環境有機污染問題,包括威脅地下水源的水質安全、污染空氣、改變土壤結構特性、對農作物造成危害等。其中,地質環境尤其是地下水有機污染更是直接危及人類的生存安全。
相比于無機污染,有機污染尤其是地質環境有機污染的污染物種類多、毒性大(有很多有致癌、至畸和致突變的“三致”等作用,對人體和其他生物危害極大),且天然條件下難完全降解,其遷移、轉化和存在形式既受污染物本身性質(溶解度、吸附常數和揮發性等)的制約,同時還受周圍環境因素的影響,比較復雜。
有機污染物在地質環境尤其是土壤中可以以揮發態、自由態、溶解態和固態4種形式存在,其中絕大多數都屬于揮發性有機污染物(volatile organic compounds,vocs)。由于其廣泛和長期的使用,vocs已成為一類最重要的環境污染物,其中一些已經確定或懷疑對人類有致癌作用。vocs在土壤中主要以氣相和液相兩種相態存在,并在土壤中滯留或通過揮發、淋浴和由濃度梯度產生擴散等運移或逸入空氣、水體中,或被生物吸收遷出土體之外,進而對大氣、水體、生態系統和人類生命造成極大危害。
目前,地質環境有機污染問題,尤其是地下水有機污染問題,已成為國際科學界的研究熱點,并受到社會和公眾的關注。而土壤做為污染物進入地下水的重要途徑,關于土壤污染的研究也已興起,并越來越受到重視。
1 國外研究現狀
由于地質環境尤其是地下水有機污染的危害性隨著社會的發展日趨普遍和嚴重,發達國家對其給予了高度重視,并投入了大量人力和物力進行調查和研究。歐美等西方發達國家到20世紀末已基本完成了區域地下水有機污染調查工作,目前研究主要圍繞局部的污染場地開展工作,并已經開展風險評價和恢復治理技術以及有機污染物的遷移轉化規律和機制方面的研究。受分析技術及經濟的限制,發展
揮發性有機污染物中,鹵代烴污染物,尤其是三氯乙烯(tce)、四氯乙烯(pce)最為常見,分布最廣,研究程度也最高(李雯等,2007;徐?等,2006;李海明等,2005;張國俊等,2006)[3-6]。西歐和北美的發達工業國家,早在20世紀70年代初期就已認識地下水鹵代烴的污染機理及其危害為主要方向,大量開展地下水有機污染監測方法、評價方法及遷移轉化規律的研究,目前已深入到鹵代烴的污染機理和治理技術的研究(張達政等,2002)[7]。美國國家環保局早在1976年就將三氯乙烯列入129中優先污染物。20世紀80年代,荷蘭232個地下水抽水站中三氯乙烯檢出率高達67%( hirata t.等,1992)[8];此后,有機污染物尤其是氯代烴對地下水的污染,越來越引起引起各國關注。日本、美國、英國等發達國家相繼開展飲用地下水的有機污染調查與研究工作。1982年日本環境廳對全國15個工業城市的地下水水質進行檢測,結果表明,30%的供水井受到四氯乙烯(tce)、三氯乙烯(pce)等揮發性有機化合物所污染(partrick t.等,1987)[9];美國環保局39個小城鎮地下水供水水源地的檢測結果表明,在處理或未處理過的地下水中都發現了11種揮發性氯代鏈烴,由此100多個供水井被迫關閉,其中檢出率最高的是三氯乙烯和二氯乙烯,分別為36%和31%[8];folkard對英國209口供水井的氯代烴作過分析,發現 tce和 pce是主要的污染組分[8]。
做為地質環境的重要組成要素,土壤是有機污染物進入地下水的重要途徑,同時也是有機污染物的自然凈化場所,因而,土壤有機污染的研究廣泛開展。揮發性有機污染物在土壤中的吸附和解吸過程影響著其向大氣、地下水與地表水的遷移,因而關于其吸附和解吸特征和機理的工作已做了很多,在過程機理和動力學模型等方面已經取得一些很有意義的進展。unger等[10-11]將揮發性有機物(voc)在土壤上的吸附過程解釋為:在濕度很低的條件下,voc蒸氣在土壤上的直接吸附占主要地位,并與土壤表面積相關;在水飽和條件下,礦物質表面沒有污染物可到達的吸附位點,在吸附過程中,vocs首先溶解入水相,然后吸附在土壤表面;在非飽和濕度下,則存在著氣、液和固三相之間的平衡,是前兩者的結合。由此,unger等提出了3點假設:① 在描述氣、液兩相間的分配時,適用亨利定律;② 在微觀范圍內,土壤表面均一;③ 水會先注入較小的土壤孔隙,再注入較大孔隙。以這些假設為基礎,推出了土壤中揮發性有機物的吸附模型,該模型認為,在任一土壤濕度條件下,土壤表面吸附的有機物的量是以下3個參數的函數:① 相對飽和濕度為0%時的吸附濃度;② 相對飽和濕度為100%時的吸附濃度;③ 相對飽和濕度已定時,土壤表面暴露于各相中所占分數(由bet低溫氮吸附法和壓汞法測定)(unger 等,1996)。通過實際檢測三氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷、甲苯和苯在一種粉質壤土上的吸附,驗證了這個模型。為研究土壤中有機污染物通過滲濾污染地下水的可能性,研究人員還建立很多滲濾模型。expres模型是一個評價亞表層土壤中有機農藥污染物行為的專家系統,其采用了兩個遷移模型(leachm和 przm)及兩個數據庫(加拿大所大量使用的農藥化學性質數據庫及加拿大10個地區的氣候和施藥情況數據庫)(a.s.crowe等,1992;mutch j.p.等,1993) [12-13]。wilson等用化合物在土壤中的遷移模型評價污泥中有機污染物的滲濾趨勢(wilson s.c.等,1996)[14]。
土壤中揮發性有機污染物從地下向地表揮發,是土壤有機污染物消失的一個重要途徑。wang等對隨污泥進入土壤中氯苯類的行為進行了研究(wang m.j.等,1994)[15]。結果表明,揮發是其消失的主要過程。作者提出氯苯的散失過程存在著二步一級動力學。其解釋為:剛隨污泥施入土壤中的氯苯被土壤吸附需要一段時間,開始時存在著大量游離的氯苯,因而揮發速率較快。隨后氯苯逐漸由游離變為吸附態,揮發速率趨于平緩。由于其它過程對氯苯類消失的貢獻不顯著,因而其消失過程實質上反映出揮發的動力學過程。woodrow等研究了農藥的揮發速率(f)與其性質的關系(woodrow j e等,1997)[16];burkhard等檢驗了一系列農藥從土壤表面的揮發(niklaus burkhard等,1981)[17]。證明揮發速率隨著化合物濃度、空氣流速、溫度和化合物的蒸汽壓的增加而增加;jury等發展的模型(jury w.a.等,1984)[18]也支持burkhard等的結果。在這些理論中,影響揮發過程的主要參數之一是有機污染組分的蒸汽壓,其受溫度的影響較大。cohen證實溫度每升高10 ℃,揮發性將增大4倍。位于土壤深層的污染物,在其從地表揮發至大氣之前,需先遷移至地表,這個過程一般認為屬于一維擴散,由于土壤的非均勻性,lindhardt等用fick第二定律近似描述土壤中化合物進入大氣的過程,并用于預測被煤焦油污染的土壤中有機物的揮發速率(cohen s.z.等,1984)[19]。與實際值相近。
對揮發性有機污染的研究中,關于其在土壤中的多相態運移規律和遷移、富集特征的研究開展不多,但也有研究者對此關注并展開研究。曾有研究者為研究揮發性氯代烴類有機污染溶劑污染地下水的過程和機理,研究了土壤氣體取樣方法以獲取土壤中的氣相氯代烴溶劑(p.k.bishop,1990)[20]。前述unger等基于對非飽和帶中存在的氣、液和固三相間的平衡的認識提出的3點假設,是土壤中揮發性有機污染研究的一大突破,對今后的研究具有重要的啟示意義。近年來隨著揮發性有機污染越來越受到重視,研究程度也越來越高,地質環境中揮發性有機污染物的多相態運移研究正受到越來越多的關注。graber等通過對以色列特拉維夫濱海平原區沙土含水層受揮發性有機污染物(vocs)問題的研究,認為,由于非飽和帶中氣體的運移獨立于地下水流,氣相vocs會先于液相vocs對非飽和帶形成污染,從而對非飽和帶造成二次污染(graber等,2002)[21]。daniel romen,ellen r.graber等在對同一地區(即以色列特拉維夫濱海平原區)開展的揮發性有機污染研究中,研究了飽和含水層和非飽和含水層界面附近揮發性有機污染物的分布規律,結果表明,在非飽和帶中,氣相和液相揮發有機物的平衡關系遵循亨利定律,且不管是在飽和含水層(液相濃度)還是在非飽和帶(氣相濃度),揮發性有機污染物濃度都隨著與界面距離的增加而減?。╠aniel romen等,2005)[22]。martine bohy等利用大型試驗(?25 m×12 m×3 m的大尺寸人工非飽和帶)和數值模擬方法研究三氯乙烯(tce)在非飽和帶中的運移轉化規律,對比試驗和數值模擬研究結果,認為溫度和氣液二相間的平衡關系是影響揮發性有機污染物在非飽和帶中運移和轉化機制的重要因素(martine bohy等,2006)[23]。
2 國內研究現狀
受分析技術及經濟水平的限制,我國地下水有機污染研究剛剛起步,而關于土壤中揮發性有機污染物氣液關系方面的研究也較為少見,且主要是在政府部門主導下開展的針對包括有機污染在內的地下水污染調查工作。1999年,在國土資源部
近年來,我國也開始進行關于揮發性有機物的研究,但多是針對tce、pce等揮發性氯代烴及少數苯系揮發物,且應用范圍不大,主要研究其在地質環境的運移、轉化規律及去污、防止技術等。張達政等對淺層地下水鹵代烴污染進行了初步研究,認為鹵代烴運移和空間分布與污染源和包氣帶巖性密切相關,但沒有提出其運移轉化規律及機制(張達政等,2002)[7]。李海明德等研究了氯代脂肪烴(cah)在某工業區淺層地下水中的污染特征,指出地下水流場和地下水動態變化是影響其分布和變化的重要因素,氯代脂肪烴濃度沿地下水流向呈由高到低的分布特征,且呈季節性變化(李海明等,2005)[5]。徐?等通過吸附實驗研究了三氯乙烯(tce)在天然土壤中的吸附行為及其影響因素,研究認為,三氯乙烯(tce)在土壤中的吸附主要是分配作用的結果;土壤有機質含量是影響土壤/沉積物吸附三氯乙烯(tce)的主要因素,有機質含量越大,疏水吸附位點越多,越有利于三氯乙烯(tce)在有機質中的分配,從而使三氯乙烯(tce)能大量吸附于土壤/沉積物中(徐?等,2006)[4]。黃國強等為研究污染物在土壤多孔介質中的遷移性質,建立了一種可快速測定非保守性污染物在土壤孔隙中有效擴散系數的新方法,采用了土柱擴散實驗研究揮發性有機物(vocs)在土壤中的有效擴散系數;根據多孔介質為干燥和含水體系將揮發性有機物分為保守性和非保守性兩種類型的擴散組分,建立了不同的遷移模型方程進行過程描述,并提出了遷移方程的一維解析解;通過對三氯乙烯和苯在砂土體系的研究,驗證了利用土柱擴散實驗測定揮發性有機物的有效擴散系數方法的可靠性和實用范圍(黃國強等,2004)[24]。孫靜針對揮發性有機污染物的揮發特性,研究了其在土壤中提取檢測方法(孫靜,2006)[25]。薛強對石油污染物在地下環境系統中運移的多相流模型進行了嘗試研究,在考慮氣體滑脫效應條件下,提出了揮發性有機污染物去污過程的滑逸耦合模型,并給出了耦合動力學模型的有限差分格式(薛強,2003)[26]。
目前,除臺灣地區外,國內關于揮發性有機污染物在土壤中的氣液二相關系的研究幾乎尚未開展。臺灣有研究人員在近年開始了氣相有機污染的研究,這得益于臺灣地區對加油站污染問題的重視。在該地區,對很多加油站都定期進行土壤油氣檢測或者取土壤氣樣進行測試以監控加油站油氣泄漏情況的發生。但據2008年8月在西安召開的“第四屆海峽兩岸土壤與地下水污染與防治研討會”上向臺灣專家了解的情況,以及通過網絡搜集的資料,臺灣地區的揮發性有機污染研究僅限于實用的油氣監測與檢測,尚未見有關于土壤中揮發性有機污染物運移規律與多相態的研究文獻,其土壤氣體的取樣方法也僅有啟示作用。
3 討論與展望
揮發性有機污染物作為一類特殊的污染物,因其成分復雜,危害性大,已經被列為環境中潛在危險性大、應優先控制的毒性污染物。國外許多發達國家已明文規定,對受揮發性有機物污染的土壤等地質環境必須進行妥當處置,以保證生物及其環境的安全。雖然我國對揮發性有機物污染土壤尚未出臺相應的標準和法規進行控制,但在上海等國內少數發達城市,揮發性有機物的危害問題已引起政府部門的高度重視(吳健,沈根祥,黃沈發等,2005)[27]。同時,地下水有機污染問題的突出,也已引起政府、社會和研究人員的普遍關注。因此,地質環境中揮發性有機污染正在成為環境污染研究中熱點問題之一。
目前,地質環境中揮發性有機污染的研究,大都是將揮發性有機污染物等同于一般有機污染物,側重于其在地下水中的分布特征,且主要是氯代烴方面的研究。而關于非飽和帶中揮發性有機污染的研究則正在興起,但較少考慮非飽和帶的土、孔、水共存的特性對揮發性有機污染物在土壤中運移的影響。
因此,地質環境中揮發性有機污染的研究,尤其在土壤中的運移和轉化機制、多相流運移規律方面,隨著關注程度的增大和對土壤多相共存體系認識的成熟,都將會有新的突破和發展。而隨著計算機技術的發展,揮發性有機污染的多相流模型研究也將是揮發性有機污染研究的一個重要方向。
此外,隨著對揮發性有機污染物關注的增加,主要針對揮發性有機污染的防治技術的研究與開發也將是未來的一個重要研究領域。
[摘要]阜新艾友煤礦是阜新煤田八大礦區之一,為了解決阜新艾友煤礦區存在的生態和地質災害問題,采用適合本區治理的系統方法,對礦區存在的地質問題進行綜合治理,并利用綜合模糊數學綜合評價理論對土地復墾進行了適宜性評價,確定了各評價單元土地復墾的方向。結果表明,地面塌陷、廢棄礦井、矸石堆治理復墾后為林地或草地。矸石山平臺與邊坡、露天采坑進行綠化達到保持水土、防風固沙的目的。該治理方法對礦山的地質環境治理恢復有積極的指導意義,對其他礦區的地質環境恢復具有一定的參考價值。
[關鍵詞]煤礦;地質環境;綜合治理
0 引言
艾友煤礦區是阜新煤田八大礦區之一,也是阜新煤田礦山生態環境和地質災害的重災區。該區煤炭開采歷史悠久,既有解放前的小煤窯,又有計劃經濟時期開采的礦井,現礦山地質環境治理責任主體因歷史原因滅失,而采礦活動遺留的礦山地質環境及生太環境問題積重難返。幾十年大規模的礦山生產活動國,在井田周邊范圍形成近30km2的自然生態極其惡劣的地帶,廢棄礦井與采坑遍布,土地荒漠化、石礫化嚴重,采礦形成的塌陷坑、地裂縫隨處可見,堆棄物侵占大量農田,殘余煤炭、瓦斯氣的自燃產生大量的h2s、so2、co等有害氣體,煤矸石風化后形成的粉塵,對土坑壤、大氣及地表水、地下水都不同程度的構成嚴生的污染,礦區周邊生態環境受到極為嚴重的破壞[1]。礦區地質生態環境十分脆弱,越來越引起人們的關注。
1 礦區地質環境背景
1.1 地理位置
艾友礦區位于阜新井田的西南部,礦區內有新義線鐵路和錦阜等重要公路通過,交通方便。礦區處于醫巫閭山與松嶺之間的低緩丘陵地帶,地形起伏變化校小。礦區內細河由北向南流經礦區中部,除雨季外,河水流量較小。
1.2 水文氣象
本地區屬北溫帶大陸性季風氣候,常年主導風向多為西南風和西風,四季變化明顯,春季多西北風,風力最大8-9級,小至2-3級,氣溫上升迅速;夏季炎熱多雨,降雨量較少,主要集中在7、8、9三個月,平均降雨量為500-600mm,最大達1009.11mm,年蒸發量為1700mm。年平均氣溫為7℃左右,最低氣溫-32.1℃,最高氣溫33.3℃。最大凍土深度1.40m,平均年無霜期150天。本區光照條件較好,平均年日照時數為2786.6小時。
1.3 地質構造
艾友礦區地表地形為丘陵地貌,北部為艾友北山,南部地勢平緩。淺部有報廢的艾友礦二井、四井,最低標高-165m礦區含煤地層為中生界侏羅系上統的義縣組、九佛堂組、沙海組和阜新組。礦區煤層絕大部分屬緩傾斜煤層,煤層傾角4°-22°之間。艾友礦煤系地層主要為晚侏羅系上部含煤組,厚度近1000m。共含煤20層,可采12層,可采煤層總厚度平均21m,最厚達70m。艾友煤礦已回采層涉及阜新組水泉、孫家灣、中間、太平上、太平下、高德6大層群和沙海組四、五2個煤組。單一煤層群累計采出煤層厚度1.2-24m,開采深度10-900m,煤層傾角4°-10°,開采方法多為走向長壁或傾斜長壁全部陷落式。
2 地質環境及生態環境問題
艾友礦區經過幾十年的大規模、高強度的開發,礦區的地質環境、生態環境受損極為嚴重,而引發諸多地質災害問題,主要表現在以下幾點:地下采空區的地面沉陷,廢棄礦井及采礦排廢侵占大量的良田,煤矸石風化后形成的粉塵在風力作用下常形成粉塵暴,廢棄礦井中殘余煤炭和瓦期氣自燃產生的有毒有害氣體,這些污染物釋放在大氣中,滲透和溶角至地表、地下水體中,極大破壞本已脆弱的生態環境,而采礦大量抽排地下水,影響地下水的水質和水位,形成較大的降水漏斗,使當地居發、牲畜用水困難。采礦排廢引起的土壤荒漠化、石漠化也非常嚴重。
2.1 地質環境問題
經初步調查勘測,在艾友井 30km2范圍內,較大規模的地面塌陷-沉降區塊3處,塌坑總數69個,最大直徑80m,深5-7m,最大區塊下沉3.56-6.20m,最大不平移動0.47-1.18m,最大水平變形-43.5-+20.7mm/m,規模較大的地裂縫3條,累計長達1350m,一般寬1.0-3.5m,可視深度1.0-4.0m.塌坑與地裂縫面積總和達249000m2。地表巖土變形絕大多數由近地表30-100m,淺部煤炭開采引起。由于采礦過度抽排地下水,當地村屯地下水位急劇下降,經調整當地水位一般下降15-22m,局部地段
降近百米,導致礦區周邊六個村屯飲水井干涸。
2.2 生態環境問題
礦區內的廢棄礦井、排矸石占地引起井口半徑50-100m范圍的土壤砂礫化、荒漠化,總面積可達140萬m3。東西兩個露天采坑排放的矸石堆放如“山”,兩處占用耕地64.78萬m3,矸石堆積總量789.75萬噸,經幾十年的堆放,里面可燃物質發生自燃,雨季極易造成泥石流和滑坡,對附近居民建筑及農田造成危害,且矸石中的硫化物易形成酸水,污染地表徑流,下滲到地下后污染地下水,嚴重破壞礦山生態平衡。廢棄礦井中煤炭的自燃釋放高濃度的有害氣體,主要成份有co、so2、h2s等均超過國家標準。這些揮發氣體遇大氣降水后形成酸雨落入地表,滲入地下,嚴重污染區域水體環境,對植物生長和人畜健康危害極大。有些矸石中含有部分重金屬元素,如砷、汞、鎘等,在降水淋溶作用下污染地下水的同時使區內地下水化學類型發生改變,易形成硫酸鈣、重碳酸鈣型水。
3 礦山環境綜合治理
3.1 礦山地質環境現狀
艾友煤礦區的地質環境、生態環境問題是多方面的。2005年初步調查評價礦區30km2重點地段的地質環境和生態環境,地質環境現狀如下:
(1)在30km2內未封堵的廢度小礦井261個。一般深60-120m,孔徑3.5-4.0m。
(2)在開采區范圍內,由歷史責任人滅失和不明采礦引起地表沉降面積為8.99km2,地表塌坑61個。
(3)較具規模的露天采坑2個,并堆有兩座較具規模的煤矸石山。
(4)地裂縫2條,累計長1350m,寬1.0-3.5m,深1.0-4.0m。
(5)土壤荒漠化面積5km2,井口散落堆放的煤矸石堆隨處可見,土地礦礫化嚴重。
(6)由于底部亂采、亂掘,越界開采使各井巷道連通,氫氣流通引起井內殘余煤層自燃及瓦斯自燃,大量的有毒有害氣體,職so2、h2s、co2及未燃燒的甲烷氣體使周邊大氣環境惡化,釋放彌漫空中,局部產生階段性酸性降水(ph值5.0-6.58之間)現象。
(7)礦山開采抽排水,破壞了地下水均衡系統,造成地下水位急驟下降,一般地下水位埋深已達到15-22m。頻繁采礦活動導致礦山尾礦、廢石、建筑垃圾堆放井口,受降水淋浴作用嚴重污染土壤,地下水地表小,致使礦內的湯頭河段堵塞,生物絕跡,植被嚴重破壞。農山砂礫化、水土流失嚴重,可耕地面各銳減,土壤肥力下降,地表建筑物及公共設施受到損失,破壞地表景觀。暫時性、潛在性和長期性的礦山環境問題突出。更降低區內人畜生活條件和質量。所有存在的礦山地質災害問題,具有它的突發性、易發性和多發性,已不同程度的危脅著該地居民人身安全和生存條件,也曾發生過行人掉入未加封堵的礦井中死亡[1]。因此,艾友井田內采礦引起的礦山生態環境綜合治理工作迫在眉睫。
3.2 礦山環境綜合治理
(1)地面塌陷防治 地表塌陷主要分布在早期充分采動和重復采動的地表沉陷區。由于塌坑有形成是在采掘過程中頂板巖石承載力的降低經地下水和重力作用后,頂板巖石變形彎曲,破壞降底頂板巖石承載力產生地面塌陷。應地塌坑底部用粘土墊底夯實,上部利用廢棄的矸石、建筑垃圾回填,頂部采用0.5m客圭鋪墊,恢復原來地貌,使之達到耕作。
(2)地裂縫治理 地裂縫是地面不均勻下沉形成的,形成過程與地表塌坑基本相似,對地裂縫的治理底部進行粘土回填夯實后(厚的0.5-0.8m),上部回填煤矸石或建筑垃圾,頂部可鋪墊0.5m客土,地裂縫治理的關鍵是對其深部進行治理,阻斷第四系含水層滲漏。通過綜合整理,恢復原來狀態,達到土地耕作為目的。
(3)廢棄礦井回填 廢棄礦井的底部與巷道接通處應采用混凝土封堵,上部采用廢度煤矸石回填至第四系土層后回填客土隔水,其上部采用建筑垃圾至地表0.5m后回填植土整平。(含水層以上用煤矸石填堵可能會造成對地下水污染)故第四系含水層段面原則上不能利用煤矸石回填)。
(4)露天采坑的回填 區內東、西兩個露天采坑均需回填大量的土石方。現地方已投入配套資金開始回填,但由于經費不足,回填石方量不足三分之一,需日后投入專項資金,填平后履土可作基本農田或植樹,原則上“宜林則林、易草則草、易耕則耕”。
(5)礦山土地復墾 區內因采礦產生的土地破壞嚴重,總面積約16.0km2,廢礦井遍布于區內,井口矸石散落堆放,土壤砂礫化嚴重,土地無法利用,該地區所有矸石堆清
除、廢棄礦井封堵,將土地平整后可復墾為耕地、恢復成基本農田區,增加區內可耕地面積[2]。
(6)礦山“三廢”綜合利用 利用散落堆放的煤矸石作充填井口、地表塌坑等材料,具規模的矸石冊進行綠化、逐步進行無害化處理。現有礦坑排出的礦坑水和湯頭河水可做為礦山綜合治理綠化后的澆溉用水,合理利用“化害為利”[2]。
4 結論
阜新艾友礦區的地質環境問題較多,對地質生態環境的影響較大。通過以上分析可以看出,除了礦區原有的地質環境比較脆弱以外,煤炭開發又引起了許多新的問題,而且所引發的問題已經逐漸成為礦區地制裁生態環境問題的主體。隨著煤田的繼續開發,這種影響將會越來越大,值得引起重視。礦區應該統籌規劃,加大管理的力度,堅持資源與環境并重,在保護生態環境基礎上,進行綜合治理,以實現礦區的可持續發展。
摘要:隨著我國礦山開采技術的快速發展,我國礦山地質環境問題也日益凸顯。如何在進行礦山開采過程中對礦山地質環境進行保護與治理已經成為我國礦山開采企業以及有關部門的首要問題。文中就礦山地質環境保護與治理的加強進行了簡要的論述。
關鍵詞:礦山;地質環境保護;治理;加強
正文:經濟的快速發展加快了對礦物的需求與消耗,這也為我國礦產開采企業帶來更大的發展機會。礦業企業不斷應用新的開采技術進行礦山開采,加快開采進度.這使得原本就不注重礦山地質環境保護的情況更加嚴重。近年來各礦業企業由于地質環境保護不力造成的事故時有發生。究其原因有很大一部分是由于對礦山地質環境沒有進行保護與治理,造成礦山地質情況發生變化,而企業對于地址情況的勘探不及時造成的。加快礦山地質環境治理與保護,對于礦業企業安全生產.我國地質環境保護有著重要的意義。
1 礦山地質環境保護與治理現狀分析
由我國國土資源部部署牽頭,地質調查局組織實施的《全國礦山地質環境調查綜合研究與成果集成》經歷了五年的時間,通過全國3 1個地質環境監測站的匯總與評價,對我國礦山地質環境現狀進行了調查。調查顯示,由于長時間、高強度的礦山開采.造成了我國大量土地荒廢,生態環境惡化。在地質環境破壞嚴重的地區.已經發生大面積地面塌陷的地質災害。至200 5年底,由于礦山開采造成的地質災害1 2379起,死亡4250多人,造成直接經濟損失1 60多億元。由于采礦活動造成地面塌陷面積達3 5.22萬公頃,占壓和破壞土地面積1 43.9萬公頃。而且由于建礦、采礦強制性抽排地下水以及采空區上部塌陷使地下水、地表水滲漏,嚴重破壞了水資源環境,導致采礦區域及周邊出現嚴重的生態環境破壞。加上采礦廢水的排放對環境的污染,使得礦區周邊地質環境及生態環境遭到嚴重破壞。針對這樣的情況,加快我國礦山地質環境保護與治理,保護我國生態環境已經勢在必行。自2 0 0 6年開始我國已經開始對礦山地質環境保護與治理加大的管理力度。
2 礦山地質環境的治理與保護
2.1 礦山廢棄物處理——地質環境治理基礎
礦山廢渣、廢石、棄土對于礦山地質環境有著重要的影響,廢棄物的堆積造成礦山周邊占壓土地、植被破壞,影響了原有地貌環境以及水文環境。其中還有重金屬的廢棄物長期受陽光、雨水、空氣的析出,對礦山周邊環境造成的影響等。合理利用廢棄礦物進行礦坑回填可以極大的降低礦坑回填資金使用。通過廢棄礦石與砂石的合理配比進行回填,一方面減少了回填使用材料帶來的資金與物質浪費,另一方面也對廢棄礦物有了很好的處理。并且這樣的回填在壓實度、以及地質原有情況復原上也有著一定幫助。
2.2 礦山地質災害治理
由于傳統礦山開采很少進行礦坑回填,造成地質塌陷等情況極易發生。按照礦山地質災害發生的時間快慢可將其分為兩大類,一類為突變性地質災害,如地震、泥石流、崩塌、滑坡、水土流失等。另一類為緩變性地質災害,如沙漠化、荒漠化、地面沉降等。由于礦山開采對于礦山周邊水資源的污染影響了植被的生長,造成礦山地質出現松散,為滑坡、崩塌、泥石流的發生創造了條件。在礦山開采過程中,地下巖石的應力發生改變,以前的巖石應力均衡被破壞,以及礦石廢渣的亂堆亂放,易造成邊坡的不穩固,在外力誘發下,極易產生滑坡、崩塌及泥石流災害。
針對這樣的情況,礦山地質治理首先要從水資源治理開始,加快礦山礦物制備過程中水處理設備的投入,將污水進行處理后再行排放。同時加快礦山植被的恢復,通過樹木種植、草皮移植等方式恢復礦山植被,防止滑坡、泥石流的發生。
土地荒漠化也可以算礦山地質環境的一種,由于礦山生產運行中地下水的過度開采,造成水資源的減少,河流的干涸,植被的消失是其產生的主要原因,但礦山的不合理開采也是一個不容忽視的問題。某些礦山由于排水,疏干了附近的地表水,淺層地下水長期得不到補充恢復,影響植物生長,破壞了周圍的生態環境,最終使礦區土地石化和沙化。這種情況的治理是一項長期的工作,通過上面論述的水資源治理、植被治理等方式,慢慢恢復礦山周邊土壤水分以及植被,恢復土地含水量是治理礦山土地荒漠化的唯一方式。
3 礦山地質環境恢復與保護
近幾十年的礦業開采雖然對我國經濟發展起到了巨大的促進作用,但是也對礦山環境造成了嚴重的破壞。針對我國礦山環境現狀,加強我國礦山環境保護與治理,通過復合治理方式、攔、排、護、整、植等多種方式相結合的方法加快我國礦山環境治理與保護,對于我國生態環境保護有著重要的意義。
3.1 加強礦業地質環境保護制度建設,推進我國礦山環境保護
為了更好的推進我國礦山環境保護工作的進行,首先有關部門要加強領導.通過對礦山環境保護制度的建設,促進我國礦山化境保護工作的實施。環境管理部門要充分認識到礦山環境保護工作的重要性,通過國家環境保護總局的監督職能、國土資源部具體環保工作的實施共同來履行我國地質環境保護與監督的工作,促進我國礦業地質環境保護與治理的實施。同時加強有關法規與制度的建設,從法律立法的角度,強化礦山環境保護工作的實施。
3.2 加快我國礦業開發與環境保護人才培養,促進我國礦山地質環境保護工作的推進
礦山環境治理必須應用先進的科學技術來實施。加強科學技術在礦山環境保護中的應用,特別是要加強對礦山的綜合利用和尾礦、煤矸石、礦渣等開發利用的科研投入和生產開發研究工作。這樣既可減少環境地質問題,起到保護環境的作用,又可以避免資源浪費。另外還要通過高等教育專業人才培養以及對在職人員的再培訓等方式加快我國礦山地質環境保護人才培養,促進我國礦山地質環境保護的實施。
3.3 加快礦業“三廢”回收利用技術的應用,促進礦山地質環境保護實施
在礦山開采過程中,對于“三廢”的回收、利用,對于礦山地質環境保護有著重要意義。通過采用先進的采選技術和加工技術,提高礦山資源利用率,對于加快我國礦山環境保護有著重要的推動作用。
3.4 關于礦山地質環境綜合治理與防護的分析
在進行礦山地質環境治理與防護過程中要系統開展地質環境調查與研究,加強區內地質環境監測。建立政府引導,市場運作機制,治理區內環境。借鑒外國經驗,加強國際合作,比如日本菱刈金礦礦山開發復耕綠化,保護環境的成功經驗說明.高度機械化開采礦石,不僅節約人力以充分利用資源,還可以利用礦渣回填植樹造林綠化環境,真正實現礦區乃至當地經濟的可持續發展。加強科學技術研究和應用,推進礦山“清潔生產”,發展綠色礦業。加強礦山開采導致的滑坡、泥石流、地面塌陷,地裂縫等突發性地質災害的防御和治理的研究。
結論:礦山地質環境保護與治理,是一項長期的工作,需要我國有關部門通過長期的監控與管理以及有效的引導,促進礦山地質環境的恢復。另外,還要通過對有關人才的培養以及技術開發.促進礦山地質環境保護與治理的實施。通過多方面的共同努力,為我國綠色礦業生產打下基礎,促進我國可持續發展路線的有效實施。
摘要:隨著我國礦山開采技術的快速 發展 ,我國礦山地質環境問題也日益凸顯。如何在進行礦山開采過程中對礦山地質環境進行保護與治理已經成為我國礦山開采 企業 以及有關部門的首要問題。文中就礦山地質環境保護與治理的加強進行了簡要的論述。
關鍵詞:礦山;地質環境保護;治理;加強
正文: 經濟 的快速發展加快了對礦物的需求與消耗,這也為我國礦產開采企業帶來更大的發展機會。礦業企業不斷應用新的開采技術進行礦山開采,加快開采進度.這使得原本就不注重礦山地質環境保護的情況更加嚴重。近年來各礦業企業由于地質環境保護不力造成的事故時有發生。究其原因有很大一部分是由于對礦山地質環境沒有進行保護與治理,造成礦山地質情況發生變化,而企業對于地址情況的勘探不及時造成的。加快礦山地質環境治理與保護,對于礦業企業安全生產.我國地質環境保護有著重要的意義。
1 礦山地質環境保護與治理現狀分析
由我國國土資源部部署牽頭,地質調查局組織實施的《全國礦山地質環境調查綜合研究與成果集成》經歷了五年的時間,通過全國3 1個地質環境監測站的匯總與評價,對我國礦山地質環境現狀進行了調查。調查顯示,由于長時間、高強度的礦山開采.造成了我國大量土地荒廢,生態環境惡化。在地質環境破壞嚴重的地區.已經發生大面積地面塌陷的地質災害。至200 5年底,由于礦山開采造成的地質災害1 2379起,死亡4250多人,造成直接經濟損失1 60多億元。由于采礦活動造成地面塌陷面積達3 5.22萬公頃,占壓和破壞土地面積1 43.9萬公頃。而且由于建礦、采礦強制性抽排地下水以及采空區上部塌陷使地下水、地表水滲漏,嚴重破壞了水資源環境,導致采礦區域及周邊出現嚴重的生態環境破壞。加上采礦廢水的排放對環境的污染,使得礦區周邊地質環境及生態環境遭到嚴重破壞。針對這樣的情況,加快我國礦山地質環境保護與治理,保護我國生態環境已經勢在必行。自2 0 0 6年開始我國已經開始對礦山地質環境保護與治理加大的管理力度。
2 礦山地質環境的治理與保護
2.1 礦山廢棄物處理——地質環境治理基礎
礦山廢渣、廢石、棄土對于礦山地質環境有著重要的影響,廢棄物的堆積造成礦山周邊占壓土地、植被破壞,影響了原有地貌環境以及水文環境。其中還有重金屬的廢棄物長期受陽光、雨水、空氣的析出,對礦山周邊環境造成的影響等。合理利用廢棄礦物進行礦坑回填可以極大的降低礦坑回填資金使用。通過廢棄礦石與砂石的合理配比進行回填,一方面減少了回填使用材料帶來的資金與物質浪費,另一方面也對廢棄礦物有了很好的處理。并且這樣的回填在壓實度、以及地質原有情況復原上也有著一定幫助。
2.2 礦山地質災害治理
由于傳統礦山開采很少進行礦坑回填,造成地質塌陷等情況極易發生。按照礦山地質災害發生的時間快慢可將其分為兩大類,一類為突變性地質災害,如地震、泥石流、崩塌、滑坡、水土流失等。另一類為緩變性地質災害,如沙漠化、荒漠化、地面沉降等。由于礦山開采對于礦山周邊水資源的污染影響了植被的生長,造成礦山地質出現松散,為滑坡、崩塌、泥石流的發生創造了條件。在礦山開采過程中,地下巖石的應力發生改變,以前的巖石應力均衡被破壞,以及礦石廢渣的亂堆亂放,易造成邊坡的不穩固,在外力誘發下,極易產生滑坡、崩塌及泥石流災害。
針對這樣的情況,礦山地質治理首先要從水資源治理開始,加快礦山礦物制備過程中水處理設備的投入,將污水進行處理后再行排放。同時加快礦山植被的恢復,通過樹木種植、草皮移植等方式恢復礦山植被,防止滑坡、泥石流的發生。
土地荒漠化也可以算礦山地質環境的一種,由于礦山生產運行中地下水的過度開采,造成水資源的減少,河流的干涸,植被的消失是其產生的主要原因,但礦山的不合理開采也是一個不容忽視的問題。某些礦山由于排水,疏干了附近的地表水,淺層地下水長期得不到補充恢復,影響植物生長,破壞了周圍的生態環境,最終使礦區土地石化和沙化。這種情況的治理是一項長期的工作,通過上面論述的水資源治理、植被治理等方式,慢慢恢復礦山周邊土壤水分以及植被,恢復土地含水量是治理礦山土地荒漠化的唯一方式。
3 礦山地質環境恢復與保護
近幾十年的礦業開采雖然對我國 經濟 發展 起到了巨大的促進作用,但是也對礦山環境造成了嚴重的破壞。針對我國礦山環境現狀,加強我國礦山環境保護與治理,通過復合治理方式、攔、排、護、整、植等多種方式相結合的方法加快我國礦山環境治理與保護,對于我國生態環境保護有著重要的意義。
3.1 加強礦業地質環境保護制度建設,推進我國礦山環境保護
為了更好的推進我國礦山環境保護工作的進行,首先有關部門要加強領導.通過對礦山環境保護制度的建設,促進我國礦山化境保護工作的實施。環境管理部門要充分認識到礦山環境保護工作的重要性,通過國家環境保護總局的監督職能、國土資源部具體環保工作的實施共同來履行我國地質環境保護與監督的工作,促進我國礦業地質環境保護與治理的實施。同時加強有關法規與制度的建設,從 法律 立法的角度,強化礦山環境保護工作的實施。
3.2 加快我國礦業開發與環境保護人才培養,促進我國礦山地質環境保護工作的推進
礦山環境治理必須應用先進的 科學 技術來實施。加強科學技術在礦山環境保護中的應用,特別是要加強對礦山的綜合利用和尾礦、煤矸石、礦渣等開發利用的科研投入和生產開發研究工作。這樣既可減少環境地質問題,起到保護環境的作用,又可以避免資源浪費。另外還要通過高等 教育 專業人才培養以及對在職人員的再培訓等方式加快我國礦山地質環境保護人才培養,促進我國礦山地質環境保護的實施。
3.3 加快礦業“三廢”回收利用技術的應用,促進礦山地質環境保護實施
在礦山開采過程中,對于“三廢”的回收、利用,對于礦山地質環境保護有著重要意義。通過采用先進的采選技術和加工技術,提高礦山資源利用率,對于加快我國礦山環境保護有著重要的推動作用。
3.4 關于礦山地質環境綜合治理與防護的分析
在進行礦山地質環境治理與防護過程中要系統開展地質環境調查與研究,加強區內地質環境監測。建立政府引導,市場運作機制,治理區內環境。借鑒外國經驗,加強國際合作,比如日本菱刈金礦礦山開發復耕綠化,保護環境的成功經驗說明.高度機械化開采礦石,不僅節約人力以充分利用資源,還可以利用礦渣回填植樹造林綠化環境,真正實現礦區乃至當地經濟的可持續發展。加強科學技術研究和應用,推進礦山“清潔生產”,發展綠色礦業。加強礦山開采導致的滑坡、泥石流、地面塌陷,地裂縫等突發性地質災害的防御和治理的研究。
結論:礦山地質環境保護與治理,是一項長期的工作,需要我國有關部門通過長期的監控與管理以及有效的引導,促進礦山地質環境的恢復。另外,還要通過對有關人才的培養以及技術開發.促進礦山地質環境保護與治理的實施。通過多方面的共同努力,為我國綠色礦業生產打下基礎,促進我國可持續發展路線的有效實施。
摘要:
就煤礦區采煤塌陷形成的背景條件、發育特征及表現形式進行說明,并在此基礎上對于采煤塌陷區礦山地質環境的治理模式進行分析研究。
關鍵詞:
采煤塌陷區;礦山地質;環境治理
0引言
煤礦資源在中國的能源結構中占據著非常重要的位置,但是其在開發過程中所帶來的負面環境效益卻也不容忽視。在煤礦資源開采過程之中,經常會誘發地面塌陷及地裂縫等一系列地質災害,并且會造成該開采區地質破壞、水土環境污染等一系列地質環境問題,給煤炭企業造成嚴重的經濟損失。這就要求相關研究人員對于采煤礦區塌陷地質形成的原因及特征進行深入研究,并在此基礎上提出科學合理的采煤礦區地質環境治理策略。
1采煤塌陷區的主要災害類型
1.1泥石流
在采煤塌陷區中經常存在著類似廢渣與建筑垃圾等松散狀的堆積物,導致在出現暴雨等惡劣天氣時,會直接產生泥石流等自然災害,這樣不僅會對周邊環境造成嚴重影響,甚至會直接威脅到周邊居民的生命財產安全[1]。
1.2不穩定邊坡
在采煤塌陷區中,因為工程井及采空塌陷的共同作用,會直接導致其周邊存在眾多邊坡。而且這些邊坡多是巖質邊坡,坡體主要為泥巖與砂巖。在采煤塌陷區周邊存在的邊坡都非常陡峭,而且有較高程度的風化現象。這就導致邊坡上裂縫的發育速度比較快,整體的穩定性也相對較差,因此在遇到暴雨天氣或受到一些地質環境的影響后,也會直接導致該邊坡出現局部崩滑現象,這樣就會對當地地質環境造成極大的影響。
1.3滑坡
在采煤塌陷區中,還會因為挖掘原因而導致出現滑坡。一般情況下,滑坡有楔形體巖質滑坡、巖質滑坡與黃土滑坡這三種類型,并且穩定性較差。因此在采煤工況發生改變或出現暴雨等惡劣天氣的情況下,就非常容易出現邊坡滑動等一系列現象。
2采煤塌陷區的礦山地質環境治理思路
目前采煤塌陷區的礦山地質環境治理工作是中國經濟發展階段的一個產物,其主要原因是在進行自然資源開采及運用過程中,過分注重經濟效益,而忽視對地質環境的保護,并且對當地的生態環境造成非常嚴重的影響。在礦區和諧及生態和諧的發展目標下,就需要相關煤礦企業充分加強對采煤塌陷區礦山地質環境的治理工作,并在此過程之中不斷更新環境治理觀念及治理思路,這樣才能夠使采煤塌陷區的經濟效益、社會效益與環境效益有機結合在一起。一般情況下,進行采煤塌陷區礦山地質環境的治理思路有以下幾種。
2.1開發旅游資源
在進行采煤塌陷區域地質環境治理過程中,可以借助當地的歷史條件,根據塌陷區所形成的大面積積水區域,打造生態旅游的濕地景觀。借助在采煤塌陷區開發旅游資源的方式,為當地地質環境的治理提供一定程度的資金,并可以實現經濟效益與環境效益有機結合,借助于大力發展歷史文化工程及濕地旅游城市的方式,能夠實現旅游經濟效益[2]。
2.2開發養殖業
在采煤塌陷區中通常會存在大量的積水區域,因此當地民眾可以在一些積水相對較深的區域建立魚塘。 充分運用當地的水資源進行魚鴨等養殖作業。而在一些積水較淺的區域,還能夠進行水產經濟作物的種植,并可以建立一些生態蔬菜種植基地。運用這樣的做法能夠在一定程度上改善采煤塌陷區的生態環境及地質條件,并能夠在此過程中創造可觀的經濟效益。
2.3創建礦山地質公園
對于一些塌陷面積較小的區域,其地表的表現形式往往呈現多樣化的特征。因此當地政府可以充分借助這一特征,保留一些具有代表意義的塌陷場景,形成具有自身特色的礦山地質公園。
2.4植樹造林
在煤礦塌陷區地質環境治理過程中,植樹造林是一種常見的治理方式。在塌陷區域借助閑置的土地種植樹木,這樣能夠起到很好的治理環境及加固風沙的作用。但是一些塌陷區域水源較少時,可以運用先進的滴灌技術,有效解決干旱的煤礦塌陷區礦山的地質環境問題。
3案例分析
A地區是一煤炭礦業城市,隨著煤礦資源過度開采,使得該地區的地質環境遭到很大程度的破壞,并且形成了采煤塌陷區。在進行該地區采煤塌陷區礦山地質環境治理過程中,當地政府運用了植樹造林、打造農業生態園區及建立礦山地質公園等綜合治理方式,取得了顯著的治理效果。
3.1基本情況
該采煤塌陷區突出的地質環境問題已經嚴重影響到當地的人居環境、工農業發展及城市發展規劃,并且制約該地區的經濟的發展,其具體情況如下:a)采煤塌陷區的地形地貌景觀是“滿目瘡痍,蕭條破敗”,其惡劣的生態環境制約了城市的進一步發展;b)采煤塌陷區因長期的煤礦開采工作,使當地的工業及民用建筑產生巨大的變形破壞,并且對周邊居民造成了非常大的影響,使正常的生產生活難以繼續;c)采煤沉陷區中有內地裂縫、高陡邊坡及土壤侵蝕等諸多地質災害,地下水位也處于不斷下降的狀況,土地及水資源也都遭受到一定程度的破壞。圖1為該地區總貌。
3.2治理目標
根據當地政府規劃,需要對該采煤塌陷區的地質環境進行治理,并且需要達到“一帶二區三湖四點”為特色的城市生態公園。在這一大的治理目標下,可以將該項目分為以下三個目標:a)重新利用該塌陷區的大面積土地資源,并徹底改變該地區的地形地貌;b)進一步消除當地的內地裂縫、地面塌陷及土壤侵蝕等地質災害帶來的不利影響,并且需要有效遏制該采煤塌陷區的水土流失;c)實現該采煤塌陷區的植被覆蓋,從而達到改善該地區生態環境的效果。
3.3治理任務
在進行該采煤塌陷區地質環境治理過程中,需要充分結合當地具體情況,可以采用以下幾點具體的治理思路:a)對于該采煤塌陷區的裂縫發育區進行地貌重塑,并需要進行裂縫整治及塌陷坑填埋,需要在此基礎上將該塌陷區改造為坡度適合的地形,這樣就能夠為當地土壤重構及土地重新利用奠定良好的基礎;b)對當地基巖塌陷區及松散層塌陷區的土壤進行工程覆土及施肥改良,在一定程度上改善當地的土壤性能,恢復當地的種植功能;c)需要在積水塌陷區修筑擋土墻,有效防止該積水坑受到新煤矸石的再次污染;d)在該塌陷區之中實施綠化管網滴灌工程,有效確保該項目實施的林木生產條件;e)需要結合多林種的綠化工程設計,建立一個多林種相結合的生態防護體系及結構合理的生態系統,這樣就能夠使得當地的生態環境形成良性循環。
3.4技術路線
在進行具體的治理工作前,首先需要對該采煤塌陷區已經治理的狀況及待治理情況進行調研,收集該地區礦井開采資料,這樣就可以在國內外相關地質環境治理經驗的基礎上,結合當地的具體土地規劃情況進行切實可行的地質環境治理工作。
3.5具體治理措施
a)土地整理。對于一些沉陷坑需要運用煤矸石來進行填埋,并需要對當地的地裂縫運用人工與機械相結合的方式進行工藝填補,并需要對當地基巖裸露塌陷區進行高挖低填的施工工藝,需要將整理之后的地形坡度保持在2°~15°;b)防護工程。在治理區內需要對邊坡、常年的積水沉陷區及多年形成的工業垃圾堆進行防護處理。其中在進行邊坡治理過程中,需要運用坡面清理、覆土夯實的方式進行處理,并且需要運用六棱磚進行護坡。在進行積水沉陷區處理時,需要根據該沉陷區的積水深度及面積等因素針對性地處理,并將其作為一個生態景觀來進行施工。在此過程中為確保該地區的安全性,還需要在該積水沉陷區周邊修建低矮擋墻。對于生產垃圾則應當按照松散層垂直厚度1m進行處理后,并沿著矸石堆中的南側修建1.5m的擋土墻,這樣就可以防止因為矸石堆積而造成的環境污染。圖2為該地區的區域積水圖;c)綠化工程。因為長期的生態破壞,使得該地區存在嚴重的水土流失現象,這就需要在平整之后的土地規劃中采用林種混交等形式,來完成該治理區的綠化工作。
4結語
在進行采煤塌陷區地質環境治理過程中,需要理清治理思路,并結合當地實際發展情況,采取合理的治理模式,能夠在治理該地區地質環境的過程中創造一定的經濟效益和社會效益,從而取得良好的采煤塌陷區地質環境治理效果。
作者:郝曉安 單位:山西焦煤汾西礦業靈北煤礦
摘要:
針對隧道施工對水文地質環境所造成的影響,結合三都隧道實際情況,明確施工帶來的主要影響,如地面沉降、突涌等,然后提出幾條適宜的處治措施,旨在為類似隧道工程提供借鑒。
關鍵詞:
隧道施工;水文地質環境;影響;防治
隧道工程施工必然會對水文地質環境造成影響,造成地面塌陷沉降、突涌的現象,施工單位需高度重視,根據工程實際情況,必需在技術、經濟合理的條件下采取適宜的措施,從而使隧道施工順利完成。
1隧道工程概況
三都隧道總長14660m,進口位于都勻市王司鎮北5km的大坪鎮三聯村仰克寨,里程DK124+915,高程740.63m,有鄉村公路通往,交通方便;出口位于三都縣普安鎮烏塘,里程DK139+581,高程574.79m,隧道橫向穿越格老山。
2隧道工程施工對水文地質環境造成的影響
由于本隧道工程規模較大,施工工藝存在很高的復雜性與多樣性,導致在工程施工中會對周圍的水文與地質環境造成不同程度的影響,同時由于這一問題的存在,也會不利于工程施工安全順利的進行。工程對水文地質環境所造成的影響主要集中于前期建設施工期間,后期的正常使用并不會造成太大的影響。由前期施工造成的軟土變形、突涌與沉降等問題,實際上是施工中對土體基本結構造成破壞的具體表現。而對于隧道工程營運過程中的影響而言,主要是由于土層壓縮變形存在一定滯后性而引發的沉降,屬于典型的工后沉降,此外,隧道中交通量、荷載等因素的變化也會帶來影響。在營運過程中,由施工造成的軟土變形問題會有加劇的趨勢,而且還會產生新的差異性沉降,這一問題在隧道工程中表現的十分明顯,主要是隧道段的下臥土層較為軟弱,缺乏樁基支撐。工程建設過程中,施工會引起地基土變形,隨著附加荷載的不斷施加,也會出現沉降,最終導致一定范圍地面發生不均勻沉降。在工程竣工以后,由于受到附加應力及交通行車荷載的不斷作用,使得工程沿線以內容易出現附加沉降。與此同時,由于地質條件、實際沉樁深度、基礎種類以及工藝方法等存在一定差異,導致不均勻沉降現象隨時都有可能出現,影響工程質量和運營。在本隧道的施工過程中,會遇到淺層砂層和軟土,容易產生流沙管涌現象,促進了軟土變形,同時誘發塌陷等現象,如T1地面塌陷,。而在隧道運營過程中,由于受到行車荷載和附加壓力的不斷作用,會產生沉降,但沉降程度與范圍都較小。
3防治措施
3.1技術措施
充分結合隧道工程的設計方案和施工方案,本隧道施工中,重點的防治對象主要有水土突涌、淺層天然氣與差異性沉降。具體的防治技術措施為:(1)水土突涌。首先有效降低地下水影響,完善施工中的堵漏與止水工作,并使用土壓平衡等方法配合施工,同時在第一時間做好支護體系,必要時還要采用冷凍法進行施工。(2)淺層天然氣。針對淺層天然氣問題,常用的防治技術為:通過預先鉆孔完成排氣,盡早釋放土體當中的天然氣,從而有效避免在施工面上產生應力集中與高壓天然氣,保證隧道施工安全。(3)地面沉降。針對地面沉降問題,在實際施工中可采用樁基礎的方法進行處治,選用具有較大強度、變形相對較小且分布均勻的地層當作樁基的持力層,在此基礎上還要充分考慮下臥層的實際變形量,對溪溝中的地面塌陷坑進行填筑處理,并減少地表水滲漏,進而達到減小實際沉降的目的。
3.2防治對策
(1)限制地下水的開采,強化供水設施管理。為有效控制地下水大規模開采對工程范圍內造成的影響,降低地面沉降量,工程施工附屬設施場地中的供水需要以自來水為主。并且,還要對工程周圍的開鑿深井進行控制;對原有的用水格局進行優化與調整;隧道出水量相對較大,但其水質由于施工無法直接飲用,因此在施工完成后建議修建一個提水站,以此充分此處水源,從而確保地下水實際開采量穩步減低。(2)強化監測。對工程的水文實施長時間實時監測,及時掌握其演變的趨勢,并對變化規律等進行深入分析,以此為施工安全提供可靠保障;對施工與工后沉降進行動態監測,根據現行規范的實際要求,設立沉降測量基準,以提升測量結果的精準度,同時建議按500m間距設置觀測點,從而在第一時間了解沉降狀況。(3)設立保護區。在隧道工程范圍中設立專門的保護區,保護區中的工程施工需要進行統一的規劃,開展建設施工活動以前需要得到主管部門的許可,否則禁止私自進行施工。
4結語
總而言之,隧道工程施工勢必會對周圍的水文地質環境造成影響,繼而產生突涌、沉降等一系列問題,不僅影響到施工的順利進行,還不利于工程后期運營。因此,需要在明確施工所造成的實際影響的基礎上,根據工程實際情況,采取適宜的技術措施進行處治,并做好預防等相關工作,盡可能降低施工對水文地質環境造成的影響,進而達到提升工程綜合效益的目的。
作者:張慶 單位:貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊
摘要:
自貢市長期鹽鹵開采留下的大量廢棄鹵井對城市地區的空氣、水、土壤、生態環境造成的污染和破壞愈發嚴重。本文分析了當地鹽鹵礦山地質環境的破壞現狀,包括含水層破壞、土地資源破壞、大氣污染、地形地貌景觀破壞等方面。并針對鹽鹵礦山地質環境破壞的現狀提出了相應的恢復治理建議,包括鹵井治理、土地恢復治理、配套道路工程、水文觀測及地形地貌景觀監測等建議。旨在為后期自貢市鹽鹵礦山地質環境綜合治理提供一定的指導。
關鍵詞:
地質環境;自貢;地質環境破壞現狀;治理建議
1前言
自貢市位于四川盆地南部,沱江支流釜溪河畔。有近2000年的開采歷史,1939年因鹽設市,素有“千年鹽都”之稱。由于歷史原因,整個自貢市老城區主體部分集中建設在巖鹽、天然鹵水、天然氣富集地質環境比較復雜的自流井背斜軸部及其南翼陡急帶。長期鹽鹵開采留下了大量的廢棄老鹽鹵井主要分布于自貢市自流井區、大安區、貢井區的主要城市部分。因當時生產工藝技術不夠完善,加之自流井構造斷裂、裂隙發育,地下鹵水及天然氣容易沿廢棄井筒上串進入淺部含水層甚至溢出地表,特別是近年來連續多次發現此類情況,對自貢城市地區的空氣、水、土壤、生態環境造成的污染和破壞愈發嚴重。鑒于現狀如此緊迫,故在自貢市鹽鹵礦山地質環境破壞情況的分析的基礎上,有針對性的提出相關恢復治理意見有非常重要的意義,為后期的地質環境綜合治理指明方向,做到有的放矢。
2研究區地質簡況
研究區位于四川盆地的南部,是多條河流交匯地帶的丘陵區,該區河谷縱橫、地表切割相對較強烈,形成四周高,中間城區相對較低的山間洼地地形,地勢由西北向東南傾斜,除個別高點,平均海拔在300~360m之間。從構造上來說,研究區主要位于自流井背斜,該背斜屬川中褶曲帶。其中北翼地層傾角較小,地質災害分布少;南翼地層傾角較大,地質災害密度增大,易形成滑坡、崩塌。同時,構造裂隙的發育程度高,使得深部鹵氣容易通過裂隙上竄到淺部地層或地表,造成地下水污染和地表空氣、土壤的污染。區內地層由新至老為第四系地層零星分布,基巖為侏羅系、三疊系地層,巖性主要由紫紅色泥巖、灰白色砂巖、灰黑色頁巖夾薄煤層和灰色石灰巖等組成。
3研究區地質環境破壞現狀
礦區地質環境現狀主要包括礦區的含水層破壞現狀、土地資源破壞現狀、大氣污染現狀、地形地貌景觀破壞現狀這四個方面。
3.1含水層破壞現狀。
礦區內的鹽鹵井經過多年的開采,廢棄井由于沒有進行合理有效的封井,導致地下鹽鹵順著廢棄井井筒上竄入近地表的地層裂隙對井口附近地區的地下水和耕表土造成了污染,地下水礦化度增高、氯化物含量超標。如不盡快進行治理,其地下水和地表水的污染還在加劇,在很長時間內都將造成更加嚴重的污染。
3.2土地資源破壞現狀。
礦區內地下鹽鹵順著廢棄井井筒上竄入近地表的地層裂隙后,對井口附近地區的地下水造成了污染,還造成了地表土地的鹽堿化,致使農作物減產甚至絕產。鹵水直接溢出地表、當地村民使用受到鹽鹵污染的地表水及地下水進行灌溉、輸鹵過程中鹵水的泄露等,都是造成周圍土地鹽堿化的主要原因。經初步統計,研究區內共有約5.9km2農田受到污染,涉及農戶人口約6200人,如不進行土地恢復治理,該區域內土地資源破壞將進一步惡化,得不到相應的價值提升。
3.3大氣污染現狀。
近年來自貢市先后多次出現地下天然氣溢出爆炸、燃燒的重大事故,這些現象均和廢氣井直接相關,說明廢氣鹵氣井對項目區內的人民群眾的生命財產安全構成了嚴重威脅,成為了市區隨時可爆的定時炸彈。由于礦區內尚有一定數量的老天然氣井被附近居民使用,有的井口在戶外,使用塑料管、鐵管等連接井口輸氣道村民家中,有的井口甚至就在村民家中,使用和管理極不規范,存在中毒、火災等嚴重安全隱患。同時,礦區發生鹵氣自溢泄露污染非常明顯,如大安區大15井、自流井區天主教堂井附近都有居民投訴能聞到H2S的氣味。故礦區內老井井口周圍的空氣污染現象還是客觀存在的,其由于其局部富集的特點,直接影響到了老井井口周圍局部的人民群眾的生命和財產安全。
3.4地形地貌景觀破壞現狀。
礦區內對地形地貌的破壞主要表現為水污染引起的植被破壞對主要交通道路、自貢世界地質公園景觀影響,受影響的林地面積約1.78km2。如不盡快治理將加劇原有地形地貌景觀的坡壞,加劇原有自然生態環境的惡化。
4研究區地質環境恢復治理建議
4.1鹵井治理。
鑒于研究區的鹵井基本為無經濟價值的廢棄鹵井,建議采用封孔或修治的處理方式。對于研究區內部分鹵井由于成井時間太長,井口被掩埋或者被破壞,應采取長期監測等措施。同時在后期城市建設中發現廢棄鹽鹵井必須先治理,再建設,避免留下安全隱患。
4.2土地恢復治理。
項目區土地恢復遵循因地制宜的原則。為了減少水土流失,提高效益,將鹽堿化污染的土地改良為耕地,將荒地改為經濟林地,進而有效增加耕地面積。為了改善生態環境,增加建設用地和耕地面積,依據項目區實際實施土地恢復工程,以溝渠、道路為骨架,按大彎就勢,小彎取直,沿等高線布置,形狀呈長條形、環形或扇形。通過增厚土層,降緩坡度,回填客土結合。修建排水溝與蓄水池,因地制宜地采取蓄、引、排措施,變廢為寶。
4.3配套道路工程。
修建便民道,田間道主要為作業機械向田間轉移及為機器加油、加水、加種等生產操作過程服務的。修建生產道,生產路是為人工田間作業和收獲農產品服務的。整治修建山平塘,主要采用水窖或單井供水模式;比較集中的村社,主要采用供水池集中供水模式。根據村民飲用水要求和供水池功能設置,供水池修建在位置較高,基礎條件較好的位置,并配套設置取水口池、泵站、抽水管、變壓器等設施。
4.4水文觀測。
根據自貢地區水文地質特點,淺層地下水深度在15~100m,平均深度在55m??稍谘芯繀^內設置多個水文觀測井,用于礦山環境治理過程中和治理完成后觀測地下水變化和污染情況,并為礦山環境治理恢復情況提供基礎資料。
4.5地形地貌景觀監測。
在研究區內設置多個地形地貌景觀監測點,主要監測植被非自然死亡、退化的情況,每月巡查一次,對破壞范圍內的植被破壞情況、土壤破壞情況等進行調查。
作者:程遙 劉曉博 楊澤訊 單位:四川鹽業地質鉆井大隊
1礦山主要地質環境問題
炭煤礦自1958年規劃建井,設計年生產能力45萬噸,投產以來,取得較大的經濟效益,同時礦山地質環境也遭受到不同程度的破壞。炭煤礦存在的主要礦山地質環境問題如下。
1.1地面塌陷
炭煤礦井田范圍內一1煤地下采空區面積10.5km2。根據實地調查,一1煤采空區出現地表塌陷,在采深200m以深地區,地表無明顯裂隙,采深200~100m地區未見廠礦、民房明顯破壞,采深100m以淺地區地面出現采動裂隙,對農田耕種有一定影響。采空區及其伴生地面裂縫對流經礦區的東泗河有嚴重影響。由于東泗河流經采空區,地面塌陷和地面裂縫破壞河道地層結構,已經成為地表水滲漏主要通道,河道地表水通過地裂縫下滲進入煤礦巷道,嚴重影響到采礦安全。需要采取綜合工程措施對其進行應急治理,并加強監測工作。
1.2含水層破壞
炭煤礦礦井正常涌水量9000m3/d,已造成煤層頂板灰巖含水層和底板灰巖含水層水位下降,且降幅明顯。采礦活動對深部巖溶含水層影響較嚴重,主要表現在承壓水頭有較大幅度的下降,深層地下水資源量減少,開采條件惡化。
1.3對原生地形地貌的破壞
炭煤礦一1煤層己基本采完,采空區面積已達10.5km2,上部的華泰煤礦開采二1煤,也已形成地下采空區面積2.1km2。對原生地形地貌景觀影響明顯,地表局部見有地裂縫,但相對丘陵地形而言,對礦區地形地貌景觀影響較大。
1.4河床開裂滲漏,造成煤礦開采安全隱患
東泗河是礦區內的地表水和地下水的主要流通、排泄通道,該河向西北約10km流入伊洛河,屬于季節性河流。該河流經井田范圍內長度約900m,河道土質以碎石土為主,局部地段為粉土和淤泥及淤泥質土。河道從采空區或采空區附近通過,有地面塌陷及伴生地面裂縫發育,河道地層結構遭到破壞,有地表水入滲進入煤礦巷道的現象,影響炭煤礦生產安全。為了防止河道溝谷中地表水滲漏地下進入炭煤礦巷道,保證煤礦安全生產,本著安全合理、經濟可行的原則,對炭煤礦區段東泗河河道進行必要的調查、勘查工作。
2工程主要治理措施
2.1河道治理工程
(1)排水渠治理
為了快速排泄地表水,防止地表水順地面裂縫滲漏進入煤礦巷道,影響煤礦安全生產,在東泗河河溝內修建排水渠。排水渠為M7.5漿砌石結構,塊石強度不小于40Mpa。排水渠過水斷面為梯形,最小結構尺寸為底寬3.9m,頂寬4.5m,高3.0m,砌石厚度0.8-1.1m,修建排水渠長度為900m。主要工程量為:河道清淤土方開挖工程量18573.61m3,碎塊石擠淤置換工程量720.83m3,漿砌石排水渠工程量為12967.80m3。
(2)溝渠地基處理
針對不同的地層類型,采用不同的地基處理方法。對于碎石土(無裂縫發育和其他異常情況),可以不進行地基處理。對于裂縫發育的地段,地基處理措施是:首先對裂縫進行適當的開挖清理,然后用粘土進行充填夯實,再鋪設70cm厚的粘土防滲墊層,然后再砌筑溝渠。對于粉土地段,地基處理的措施是:首先鋪設60cm厚的碎、塊石置換層,并灌注水泥砂漿,然后再砌筑溝渠。對于淤泥和淤泥質土地段,首先采用碎塊石擠淤置換的方式進行處理,然后再砌筑漿砌石排水渠。
(3)防滲及抗沖擊
對于無裂縫發育地段,采用“漿砌塊石+混凝土”雙層復合防滲及抗沖擊結構,即先鋪設800-1000mm厚的漿砌石渠底,然后再澆筑200mm厚的混凝土(C20)防滲層,共同起到抗沖擊下徹及防滲作用。對于地裂縫發育地段,則采用“粘土防滲層+漿砌塊石+混凝土防滲”三層復合機構,共同起到抗沖擊下徹及防滲作用。即先對裂縫采用粘土進行充填夯實,再鋪設700mm厚的粘土防滲墊層,然后砌筑800mm厚的漿砌石渠底,再鋪設200mm厚的混凝土(C20)防滲層。對未穩定的和潛在的采空塌陷區,預測變形參數,采用粘土墊層進行防滲,兼有調整塌陷變形的功能。
2.2土方回填夯實工程
在排水渠外圍超挖部分以及原始地面至排水渠頂之間,用開挖出來的土方進行回填夯實,回填夯實地面高程應不低于排水渠頂面高程。土方回填夯實工程量為18712.99m3。
2.3植樹綠化工程
在土方回填夯實區域范圍內進行植樹綠化,以恢復植被,美化礦山環境。綠化采用適應當地氣候的楊樹,在渠的兩側各栽植兩排。樹的規格為胸徑3cm,植樹網格間距3m。選擇生長健壯、無病蟲害、無機械損傷、樹形端正和根系發達的苗木。主要工程量為:植樹1100株,綠化面積9000m2。
3工程效益分析
(1)減災效益
礦山地質環境恢復治理可以改善地表水的流通條件,防止地表水入滲煤礦巷道,降低煤礦生產安全隱患,具有減災防災的效益。
(2)環境效益
礦山地質環境治理工程可以有效防止水土流失,消除對居民和公路交通干道的安全隱患,提高植被覆蓋率,改善生態環境和周圍生態景觀,使礦山生態環境得到一定程度的恢復和保護。
(3)社會效益
實施礦山地質環境治理工程,消除了災害隱患,美化和恢復了礦山生態環境,在一定程度上保護了礦區附近居民的生命財產安全,美化了當地居民的居住環境,使得礦山企業和地方政府、地方群眾和諧共生,共同發展。有利于促進地方經濟的可持續發展,有利于形成安定團結、人民群眾安居樂業的政治局面,有利于構建和諧社會。
(4)治理工程
可有效避免地表水入滲到煤礦巷道,降低對煤礦安全生產的干擾,提高煤礦的生產效率和生產能力,降低生產成本。同時植樹1100株,新增綠化面積約9000m2,經濟效益明顯。
4結語
(1)河南大峪溝煤業集團炭煤礦存在開采引起地面塌陷、地裂縫,河床開裂滲漏,造成煤礦開采安全隱患等礦山地質環境問題。
(2)治理工程采取塌陷采坑回填防滲、河道治理、土方回填夯實、植樹綠化等工程手段對礦區東泗河河道進行綜合治理,恢復礦山地質環境。
作者:朱洪生 甄娜 孫建波 齊光輝 單位:河南省地質環境監測院 濮陽市地質環境監測中心
1煤礦地質環境治理必要性分析
1.1社會發展需求
煤炭是社會經濟發展的主要資源之一,隨著科學技術的發展以及社會發展需求,逐漸涌現出更多煤礦,雖然在一定程度上緩解了經濟發展對煤炭的需求問題,但是從整體上來看,我國煤礦開采與后期管理工作相對粗放,往往會導致礦區地質環境出現問題,嚴重的甚至會對礦區周圍生態環境造成影響,不但會影響周圍居民正常生活,同時也會增加環境治理經費。尤其是一些小型煤礦,大部分都集中在老礦區,隨著地質環境問題的出現,逐漸引發一系列社會問題。如現在逐漸增多的土地損毀、建筑物破壞等,對于可用地面積較小的地區來說,無疑是雪上加霜。另外,煤礦開采時處理不當,導致煤炭、矸石等長期暴露于空氣中,大量的有害物質在雨水沖刷的作用下溶出對空氣、土壤以及水體等造成污染,嚴重影響人們正常生產與生活,逐漸發展成關系社會和諧發展的問題。
1.2環境保護需求
很多煤礦開采層比較淺,開采后對地表環境影響相對明顯,如地裂縫、地表塌陷以及地表滲漏等,必須要加強此方面工作的重視。尤其是對很多小型煤礦來說,大部分為大型煤礦的邊角部分,或者是相對獨立的塊段,地質構造更為復雜,再加上上部巖層已經出現不用程度的形變,進而會對地表土體以及水環境等產生巨大的影響。另外,很多小型煤礦開采企業,為獲取更多利益,在開采時選擇用掠奪式開采方式,對開采技術以及工藝管理不當,煤炭以及矸石等隨意亂放,對礦區周圍環境造成嚴重不良影響。隨著煤礦地質環境問題的逐漸加重,對水體、空氣以及土壤等影響更大,進而會影響周邊生態系統。
2煤礦地質環境管理現狀
2.1地質災害頻繁
礦山地質環境管理是提高煤礦開采效率的主要措施之一,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發情況不同,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。
2.2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。
2.3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。
3煤礦地質環境問題治理措施分析
3.1建立完善管理體系
3.1.1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。
3.1.2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。
3.2選擇切實可行治理技術
3.2.1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。
3.2.2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。
4結束語
煤礦開采程度的逐漸加深,逐漸暴露出資源開發不合理、管理不當以及環境治理缺失等問題,其中又以地質環境問題最為突出,對人民生活以及社會經濟發展都有著嚴重的影響。因此,必須要從實際出發,針對存在的問題進行分析,選擇切實可行的措施進行管理,不斷提高煤礦開采的效率。
作者:趙永強 單位:山西省霍州煤電集團李雅莊煤礦
1、礦山地質環境恢復治理面臨的困境
1.1資金困境
2009年,國土資源部出臺《礦山地質環境保護規定》,其中第六條規定:國家鼓勵企業、社會團體或者個人投資,對已關閉或者廢棄礦山的地質環境進行恢復治理。由于沒有出臺細化可操作的配套政策,且投入風險大,收益不高,因此社會資金參與關閉露采礦山治理極少。
1.2技術困境
開發利用技術落后是造成礦山地質環境問題的主因。另外,我國缺少礦山環境恢復治理的專業隊伍和人才也是環境整治進度緩慢和效果不好的原因之一。
1.2.1開發利用技術落后
在計劃經濟時代,地方政府為所謂的經濟指標,許可了眾多鄉鎮及個體礦山企業,這些小企業經濟實力差、生產規模比較小、設備陳舊、技術落后,再加上盲目開采,礦產資源利用率過低,很難對礦產資源進行綜合利用,造成了資源的破壞和浪費。另外,我國大型礦山企業也沒有采用分層臺階式開采、山體內部式、充填式開采、房柱式開采等先進工藝生產,也造成礦區生態環境的大規模破壞。
1.2.2礦山環境監測落后
煤、鐵、石膏等地下開采礦山采礦活動對地質環境的影響和破壞極大,主要體現在地面沉降誘發地質災害和嚴重的地質環境問題,此類問題專業性較強。由于監管單位和礦山企業本身都沒有專業設備和人才,礦山環境監測預警系統和評價體系建設往往流于形式,更不可能準確預測地下采空區和特大型坑礦可能出現的重大地質災害。有時,即使委托地質勘探專業隊伍開展了礦山地質環境監理工作,但是大都沒有達到預期效果,實施礦區地質環境監測工作依然任重道遠。
1.2.3礦山環境恢復治理技術落后
礦山環境治理需要進行大量的科學技術研究,如借助現代技術手段,改進礦山環境破壞的治理技術,研究礦山開采造成的生態退化機理與修復技術,與地上景觀相關的物種選擇、配置和種植等方面的技術等。目前,我國的環境科學技術的研究起步較晚,雖然從20世紀70年代開始建立研究機構,目前已有200多個研究單位、近兩萬人從事這項工作,但仍不能滿足環保工作的需要,地方更是缺乏相關技術人才。地方礦山地質環境恢復治理一般采取土地復墾、消除地災隱患和削坡覆綠等辦法,而不采取土地復墾、礦山資質災害、地下水污染、礦區含水層和礦區地貌景觀綜合治理方法。有些地方急功近利,在采礦企業還有資源開采,沒有閉坑、甚至沒有穩沉的情況下就實施土地復墾,出現復墾又塌陷破壞的情況。有些治理項目不對污染地下水進行物理、化學處理,不對含水層頂底板進行防滲處理,就簡單復墾和治理,致使原有的環境問題沒有得到徹底解決,新的環境問題又不斷涌現。
1.3制度困境
法律制度是礦山地質環境保護的關鍵。法律制度不完善,就會造成監管困難、資金保障不到位等系列問題。
1.3.1法律分散不具體
礦山地質環境保護涉及土地管理法、礦產資源法、水土保持法、環境保護法、水污染防治法、大氣污染防治法、固體廢物污染環境防治法等部門法,涉及土地復墾條例、地質災害防治條例等部門條例,但是這些法律過于分散不具體,沒有針對性。
1.3.2權責不統一
當前我國的礦山治理處于不成熟的階段,有關礦山環境治理的部門之間出現職能交叉現象,這就導致了各部門都把責任推向其他部門,出現了“職能互推”的嚴重后果。礦產資源開發和礦山環境執法管理涉及到多個執法部門,相互責任不清,在具體執行和管理上存在推諉扯皮、有法不依、執法不嚴、違法不究的現象。
1.3.3法律約束力不強
我國法律沒有賦予國土部門強制執行權,由于缺少強力司法機構支持和其他職能部門配合,在采礦企業不履行礦山地質環境恢復治理義務時,國土資源主管部門無力采取有效措施促使采礦權人及時治理,造成礦山閉坑時土地復墾、生態修復工程不了了之。
1.3.4《礦山地質環境保護規定》法律效力不高
《礦山地質環境保護規定》是部門規定,沒有上升為國家法律和法規,權威性不足。另外,有些規定不夠全面和細致,如沒有明確政府專項資金的來源;對采礦權人不申請辦理閉坑手續,不履行恢復治理義務或恢復治理仍達不到要求的,處罰力度就偏小;對采礦權人不定期報告礦山地質環境情況,不如實提交監測資料的,就沒有處罰條款。
1.3.5責任主體不明確
我國法律規定的原則是“誰破壞、誰治理”,那么這些責任主體———排放污染、環境破壞的企業,就應該是環境問題的主要責任人。但是,大部分企業目前已沒了蹤影。按照公司法,已經倒閉、破產的公司已經在法律上消滅了責任主體,沒有承擔民事責任的能力“,誰破壞、誰治理”的原則只會成為一紙空文,這些企業遺留下來的環境責任并沒有得到相應的承擔。究竟誰來為礦山地質環境問題買單?是中央政府,還是地方政府,急需明確。
1.3.6保證金制度不合理
2009年5月1日,國土資源部頒布實施的《礦山地質環境保護規定》中規定:采礦權人應當在辦理采礦許可證時繳存保證金,保證金的繳存數額不得低于礦山地質環境治理恢復所需費用。至此,保證金制度建設才全面到位。由于保證金制度剛剛起步,為了順利推進,各地在調研的基礎上,確定了能讓企業承擔得起的最低水平,恢復保證金遠遠沒有達到恢復治理費用的標準。由于恢復治理保證金制度出臺晚、標準低、收繳困難,不足以制約采礦企業,就導致采礦企業恢復治理缺乏主動性,拒不進行恢復治理的現象普遍存在。
1.3.7分類分級管理
目前,所有煤礦、鐵礦、鹽礦、石膏礦、礦泉水及大型采石企業采礦許可證均由部省發放。按照這種監管制度,部省發證礦山環境恢復治理保證金由省國土資源廳負責認定收繳,礦山地質環境保護與治理恢復方案審查備案在發證機關。因此,地方在對上述企業礦山地質環境保護與治理恢復情況進行監管時,缺乏必要的法律依據和行之有效的約束手段。
2、礦山地質環境恢復治理的對策
要擺脫礦山地質環境恢復治理工作面臨的困境,就要學習借鑒國外先進經驗和國內成熟的案例,把好的理念、好的做法充分吸收,并付諸實踐、對癥下藥,這樣才能徹底把我國礦山地質環境保護和恢復治理工作做好。
2.1拓展投融資渠道,建立長效的多元化投入機制
2.1.1要建立分級投入機制
對于計劃經濟體制和恢復治理保證金收取前的老礦山環境恢復治理,要建立國家、省、市、縣分級投入機制,國家和省要拿大頭。同時,國家要對資源枯竭城市提供更多資金支持。
2.1.2要開辟穩定的資金渠道進行礦山治理恢復,解決“老賬”問題,就得拓展資金渠道。一是建立礦山恢復治理基金,從礦產資源采礦權價款和補償費中拿出一定比例,集中農發資金、農重金,地方財政從礦山土地出讓金中預留一定比例;二是征收礦業可持續發展金,標準不低于采礦權價款的5%,此項資金計入企業成本;三是提高恢復治理保證金標準,由地方政府征收,利息也由地方政府支配。
2.1.3要創新投融資體制
礦山地質環境恢復治理的資金在加大政府投入的基礎上,很有必要引入市場機制,創新投融資體制。按照“誰投資、誰受益”的原則,出臺相應的配套政策,明確投資主體條件、實施單位、監管流程、驗收標準、收益分配和優惠政策等,如在符合土地利用總體規劃的前提下,給予投資者一定年期內擁有被恢復治理土地的利用權;如可以實施修復式開采整治,以開采余量資源的收入作為礦山環境綜合整治的資金,并可免交礦產資源補償費用。
2.2鼓勵新技術應用,做好技術支撐和服務
2.2.1嚴格準入條件
實行礦山開發“六個禁止,三個限制”的準入條件。將地質環境資源消耗費用、地質災害損失費用、污染損失費用與礦山生產經濟效益、社會效益進行綜合評價,并作為是否頒發采礦許可證的重要指標。新建礦產資源開采項目必須進行地質災害危險性評估和礦山環境影響評價,采取生態環境保護及預防和治理地質災害的措施,避免或減少環境的影響和破壞。堅持“誰開發,誰保護;誰污染,誰治理;誰破壞,誰恢復”的原則,礦產資源開發利用方案必須包括水土保持方案、土地復墾實施方案、礦山地質災害防治方案和環境影響評估報告,并按照規定程序報經有關部門審批。
2.2.2加大新技術推廣應用
鼓勵采礦企業礦山加大對開采技術的研究投入,鼓勵企業采取國內外已取得明顯效果的露采礦山臺階式開采、灰巖內部開采技術,地下礦山充填式開采、房柱式開采等新技術的應用。對因采用新技術增加的成本,建議由市、縣財政予以補貼,切實保護地質環境。
2.2.3組建專業治理公司
國家組建礦區環境治理和生態修復專業公司,一方面,替代礦山企業進行礦山地質恢復治理,資金從采礦企業繳納的恢復治理保證金、政府征收的可持續發展金中支付,不足部分從礦山恢復治理基金和恢復治理保證金利息中撥付;另一方面,加強礦山環境保護和生態恢復治理的科學研究,加強礦山環境保護新技術、新工藝的開發與推廣,促進資源綜合利用和環境保護。
2.2.4編制技術規程
國家和省組織高校、科研單位技術力量和國外專家,編制《礦山環境監測指南》和《礦山環境恢復治理技術規程》,以指導環境監測和恢復治理工作。
2.2.5培養專業人才
重點培訓地質勘探專業隊伍和礦山企業的技術人員,以便使礦山企業和地質勘探專業隊伍能正常開展礦山地質環境監測工作,及時發現礦山開采形成的地質環境問題。
2.3完善制度設計,提高法律約束力
2.3.1制定出臺《礦區生態環境保護法》
借鑒發達國家礦山環境治理的經驗,需強化立法形式管理礦山環境治理的思路,主要包括:盡快出臺完善的礦山環境治理規程標準和在法規中體現對礦山環境治理科技創新的鼓勵。應在現有法律法規的基礎上,整合《礦產資源法》《環境保護法》《水土保持法》《土地復墾條例》《地質災害防治條例》《礦山地質環境保護規定》的相關內容,制定《礦區生態環境保護法》,將“誰開發誰保護、誰破壞誰治理、誰投資誰收益”上升為法律原則。建立礦山環境審查評價制度、礦山環境許可證、環境恢復治理保證金制度和礦業可持續發展金制度。要落實各項制度,制定礦山地質環境質量等級標準,部省要定期開展等級評定,并向社會評定結果;恢復治理保證金由礦山所在地地方政府征收,利息可由地方政府支配;礦業可持續發展金按比例由地方政府留存;建立礦山地質環境恢復補償機制,制定礦山環境保護的優惠政策,充分調動礦山企業對礦山環境保護與治理的主動性和積極性。有立法權的省市也可以出臺《地質環境保護條例》,進一步細化以上規定和標準。
2.3.2明確責任主體
首先,中央政府應承擔環境遺留問題的主體責任。因為,資源低價是中央控制的,財政稅收最終收歸中央,區域發展不均衡是中央政府的宏觀布局所導致的,另外,也只有國家財政能承擔得起。具體建議是:中央政府應承擔更多的財政支持;應從宏觀上提供更多的政策支持;應提供更多的環境治理的技術支持;應完善與資源相關立法,重點進行礦產資源稅費體制的改革,為礦業乃至整個經濟發展的重要推動力;應建立生態區域補償制度,重點扶持資源枯竭城市。其次,地方政府也要承擔起相應的環境治理責任。雖然資源型城市的地方政府已步入財政困境,無力承擔所有環境恢復治理的資金,但是,為避免引發更多深層次的社會矛盾,加快城市產業轉型,促進經濟可持續發展,必須要進行環境治理。具體建議是:要制定和實施礦山地質環境保護規劃,多方籌集資金,分期分批解決現有的環境問題;要建立完善的應急機制,排查隱患點、危險點,并落實防控措施;要對資源開發和利用過程中的環境影響評價和地質災害危險性評估,實施動態監測。另外,對于雖有責任人,但因經濟困難無力承擔治理費用的的原國有礦山企業,要積極協調上級配套資金,協助企業共同治理。第三,現有礦山企業要履行環境保護和治理責任。對于生產礦山和新建礦山,要遵照“誰開發、誰保護“”誰破壞、誰治理”的原則,實行邊開采、邊治理,確保新出現的地質環境問題得到及時治理。
2.3.3創新監管模式
一是進行聯合執法。積極發揮國土、環保、林業、農業、水利、計劃、財政等職能部門的作用,做到分工負責,協同作戰,齊抓共管。要形成政府推動,國土、環保監督,礦山企業負責,社會各界參與,全方位治理整頓的良好管理體制。二是進行全過程管理。將礦山地質環境保護貫穿勘察、基建、生產、閉坑等礦業活動的始終,改變過去的末端治理為及時治理。三是開展動態巡查。重點檢查落實礦山地質環境評價制度、環境監測體系、保護方案執行情況、恢復治理和土地復墾進度、質量和效果。對礦山地質環境破壞嚴重的的采礦企業實行限期整改、停產整頓和關閉的措施。四是實行信息化管理。積極建設礦山地質環境監測數據庫及信息系統,促進政府與企業之間的信息交流,確保國土資源管理部門動態掌握礦山信息,分析礦山現狀,加強宏觀管理和正確決策。
2.3.4改變土地利用方式
一是把礦山治理與土地開發利用相結合,充分發揮土地與礦產管理合一的優勢,以廢棄礦山治理推進土地開發,在消除廢棄礦山安全隱患并進行綠化后,把平整后的土地作為工業、農業或房地產開發用地,為礦山地質環境恢復治理籌措資金。二是礦山治理與礦山公園、地質公園建設相結合,發展礦山旅游經濟,提升環境恢復治理經濟價值。
3、結論
中國礦業的快速發展,在為經濟社會發展提供重要物質保障的同時,也累積了大量的地質環境問題。目前,礦山環境在治理方面存在著資金、技術和制度3大困境。要擺脫礦山環境治理的困境,必須從這3個困境入手,拓展投融資渠道,建立長效的多元化投入機制,鼓勵新技術應用,做好技術支撐和服務。同時,完善制度設計,提高法律約束力,以加快和推進礦山地質環境保護工作的進一步開展。
作者:安守林 趙玉娟 單位:徐州市國土資源局
1礦山地質環境問題
龍山建筑石料用灰巖礦為露采礦山,于20世紀50年代開始零星開采,1980~2010年大量開采。由于開采礦主較多,造成無序開采,東、北兩側開始破壞耕地,并對南側的龍山烈士陵園、西側的居民區構成威脅,政府于2010年依法關閉該礦山,現屬于礦業治理整頓中已經廢棄的無主礦山。由于采石開采過程中企業均為亂挖亂采不規范行為,且采用開采成本相對較小的崩落法,形成了多處高陡的不規則采坑,造成的主要礦山地質環境問題為:
1.1采礦活動挖損和壓占了土地資源
礦山開采活動在礦區內形成了多個大小不一、深淺不一的采坑及高低、大小不等的殘丘,由于采坑底部已低于當地的侵蝕基準面,現大部分采坑已積水,局部積水深度達5~6m,東側進入采坑的道路已將東部殘坡分割成多個殘丘,采坑周圍全部形成了峭壁,留下了較嚴重的地質災害隱患。另外在礦區東側,特別是東北側堆放了大量的廢棄土石,部分已堆成山丘,壓占了大量的土地資源,據野外實地調查,治理區內開采形成1#、2#露天采石坑、采土坑1處、廢石堆場1處。1#采石坑長約420m、寬180~240m,面積約129852.74m2,深度約10~30m;2#采石坑長約200m、寬約60m,面積約16889.05m2,深度約10~30m;采土坑長約140m、寬約28m,平均深度10m;廢石堆場長約300m、寬約200m,面積65968.3m2,堆積高度平均約1.0m。采礦活動挖損、壓占土地資源總面積214612.77m2(約321.92畝,表1)。
1.2采礦活動嚴重破壞了自然地貌景觀,極易造成水土流失
礦山開采改變了原始山體的完整性,毀壞了自然地貌形態,局部地段變成了懸崖峭壁;同時也毀壞了大量的地表植被,使得山體巖層裸露,山體的地形坡度也相應地增大,再加上棄土、廢石零亂堆放采坑,綠草樹木無法成活,在未進行任何工程處理和防護前,在降水作用下,很容易造成礦區的水土流失。在原有的山地上,坡度每增加1°,水土流失量約增加30%,現礦區屬重度侵蝕區;南側的烈士陵園及鄰近山坡曾被國家農業部列為貓頭鷹自然保護區,現已很難覓其蹤影,同時,礦區又緊鄰202省道,給城鎮和省道都造成嚴重的環境視覺污染。
1.3采礦活動遺留了崩塌、滑坡地質災害隱患
采石坑周邊留下高度約10~30m邊坡,上部為土質斜坡,巖性為粉質粘土,厚1~3m,邊坡角60°~70°左右,土質邊坡過高過陡,在降水作用下易發生崩塌地質災害,屬不穩定邊坡;采石坑邊坡下部為巖質邊坡,邊坡巖層產狀為:傾向290°、傾角30°,節理、裂隙較發育,邊坡高度10~27m。據野外調查,1#、2#坑東側邊坡角50°左右,其余邊坡角60°~70°左右,局部近于90°,1#采石坑開采邊坡除西側、北側外均不穩定,西側、北側邊坡為逆向坡,最大高度27m,塊狀結構,為穩定邊坡;2#采石坑邊坡除北西側外其余均不穩定,北西側邊坡為逆向坡,塊狀結構,邊坡穩定。先前的采礦活動也在采場邊坡局部工作面產生一些危巖、浮石,規模一般小于10m3,在降水作用下,極易發生崩塌、滑坡地質災害,威脅周邊人們的生命和財產安全[4]。
2礦山地質環境治理
根據本礦的地質特征、開采狀況及地質環境影響評估結果,確定地質環境保護與綜合治理基本思路為消除災害、恢復林地、生態復綠。通過實施邊坡治理工程、截水溝工程、道路工程、土地復墾工程、景觀養殖蓄水工程和綠化工程,將挖損土地植被資源總面積14.864447hm2(222.97畝)、壓占土地植被資源總面積6.596830hm2(98.95畝),治理恢復林地65967.01m2(約98.95畝);水面79852.65m2(119.79);建設用地65968.30m2(約98.95畝)、耕地1902.68m2(約2.85畝)及其它用地922.13m2(約1.38畝),消除崩塌、滑坡隱患和視覺污染,達到保護和恢復礦區自然生態環境,與周邊生態環境相協調的最終目標。
2.1邊坡治理工程
采石坑周邊留下高度約10~30m邊坡,上部為土質斜坡,厚1~3m;下部為巖質邊坡,產狀為:290°∠30°,節理、裂隙較發育,邊坡角50°~70°左右,局部近于90°,極易發生崩塌、滑坡地質災害,威脅周邊人們的生命和財產安全,應及時采取措施清除隱患:對1#坑壁西側及北側上部土質邊坡削坡達到穩定坡度,土質邊坡削坡土方量為3874.5m3;1#和2#坑東側石質不穩定邊坡采用臺階式削坡,坡度控制與巖層傾角一致,即30°110(臺階高度約6m,臺階平臺寬4m),削坡總方量約162146.71m3。
2.2截水溝工程
防止巖面遭受水土沖刷,最大限度地保持水土穩定,在觀光林道外側和采場平臺內側的基巖裸露面上開挖截水溝排水至采坑,截水溝為梯形斷面,C15砼護面結構,上口寬80cm,下底寬50cm,深50cm,護面厚度10cm,總長1600m,截水溝挖方約520m3、漿護面約214.4m3。
2.3道路工程
結合工程布局,將礦區東側原有的簡易運輸通道改建成村級道路;沿采石坑水塘四周修建環塘林道、環采坑安全防護工程,方便老百姓去水塘邊休閑觀光、垂釣。村級道路設計為三級道路,路面寬5.0m,總長732m,混凝土路面,北端與202省道相連。結合202省道路面標高,村級道路路面標高為依勢修建,標高34.5m。村級道路結構主要為2層,底層鋪設碎石土,厚度為30cm,應分層充填,分層碾壓,每充填10cm,重型平碾4~6遍,壓實系數應大于0.97,鋪設碎石土約1398m3;頂部25cm澆灌C35混凝土約915m3。環塘林道設計為三級道路,順地勢修建,路面寬3.0m,總長1697m,道路結構在灰巖面上澆注25cm厚C35混凝土約1272.8m3。采坑邊坡頂部環采坑為安全需設防護欄,四周總長1481m,鑿埋于灰巖中,采用水泥樁加鐵鏈連接,水泥樁每3m設置1根,高度1.0m,直徑75×75mm,水泥樁約需494個;鐵鏈分3道,長約4443m。
2.4土地復墾工程
根據挖損、壓占土地資源狀況,土地復墾按3個地塊進行恢復,面積為133837.99m2(約200.75畝)。地塊1面積65968.30m2(約98.95畝),由廢石堆場復墾而成,基準標高為34.5m,北部鄰近202省道,結合新農村建設,采用機械清理復墾為建設用地,清理廢石方量約65968.3m3;地塊2面積1902.68m2(約2.85畝),由采土坑復墾而成,基準標高為33.5m,采用人工與機械方法,回填采土坑底部、頂部回填表層土復墾為耕地,回填廢石約18075.46m3,回填土方約951.34m3;地塊3面積65967.01m2(約98.95畝),由幾處遺留殘丘削坡挖方、平整方量約40607m3,基準標高為42~30m不等,結合工程布局復墾為果園地和少量林地,采用機械或人工平整場地,平整后地面依勢自然排水。復墾為耕地的上部覆土,厚度不得小于0.5m,其中耕種層厚度不得小于0.3m,表土層厚度不小于0.2m,覆土層內不含障礙層,耕作層內礫石含量不大于10%,土壤的pH值5.5~8.5,含鹽總量不大于3%,以利于農作物生產。另外利用原采坑依勢恢復水面79852.65m2(119.78畝)及其它用地922.13m2(約1.38畝)。
2.5景觀養殖蓄水工程
采用爆破法疏通1#坑與2#坑間的通道,現地面標高平均約40m,通道底標高控制在16m,開挖土石面積3422.8m2,方量約43497.6m3,使水體相互連通,改善水體的微循環環境,改善人們的視覺環境美感,使采石坑治理后成為一個養殖小型蓄水水庫,供游人休閑、觀賞、垂釣,同時可用于周邊農田抗旱之用。
2.6綠化工程
綠化工程設計基本原則是根據整治的需要,因地制宜,適地適樹,栽種以鄉土樹種為主,構建田園生態防護體系。沿村級道路兩側、采石坑水塘四周環塘路外側挖坑栽種柳樹、松樹等常綠喬木,最小種植株距為3m,共計1187棵(村級道路兩側621棵;水塘四周環塘路外側566棵),栽植方法是挖坑覆土栽培,坑的面積1m2、深度1m,挖方量1187m3,回填土方量1187m3;荒坡面積65967.01m2(約98.95畝)經削坡平整后采用挖宕穴覆土的方法栽種桃樹共計7330棵,坑的面積1m2、深度1m,株距為3m,挖宕穴7330m3,回填土方量7330m3;削坡平臺長度共計530m,兩側栽種藤本植物,株距為1.5m,坑的面積1m2、深度0.5m,共計707棵,挖宕穴353.5m3,回填土方量353.5m3,利用上爬下掛的特點遮蓋采場高陡邊坡,對巖石坡面覆綠。藤本植物可選擇纏繞或攀援向上生長較強的植物,如葡萄、紫藤、爬墻虎等木質藤本和牽牛花、長豇豆等草質藤本;栽植時間應選擇在溫度和雨量適宜的春季進行;后期養護包括噴水養護、追施肥料、病蟲害防治、修剪與培土補植等。
3結論與預期成效
3.1結論
通過項目的實施,可以做到:(1)可有效改善渦陽縣龍山礦區的景觀環境和生態環境,消除遺留的地質災害隱患,治理被破壞的生態環境,消除202省道視覺污染,促進渦陽縣社會經濟的可持續發展;(2)可開發利用礦區被破壞的土地資源,改良礦區生態環境,使渦陽作為安徽歷史文化名城的旅游資源能夠得以進一步發揮,具有良好的社會效益、經濟效益和環境效益;(3)可以消除崩塌、滑坡地質災害隱患,避免礦山地質災害的發生,保障礦區周邊人們的生命財產安全。
3.2預期成效
(1)減災效益。通過礦山地質環境綜合治理,使采石坑四周邊坡處于穩定狀態,能有效地消除地質災害隱患、減輕礦山地質災害對當地居民的生命、財產的危害,改善居民的生活環境,具有較好的減災效益。(2)社會效益。通過礦山地質環境綜合治理,將廢棄的荒地變成農用地、建設用地、果園等,能使土地的效益得到很大提高,增加縣域經濟的發展后勁;而且,能提高當地老百姓的生活水平,具有明顯的社會效益。
作者:李向前 王冰 王瑩瑩 單位:安徽省地質環境監測總站
本文作者:白剛剛 袁時祥 彭亮 單位:青海省水文地質工程地質環境地質調查院
青海省礦山地質環境現狀
青海省東部地區采砂場地質環境破壞現狀。青海東部地區人多地少,土地利用粗放,可供耕作的土地資源十分有限。加之基礎建設又主要集中分布于此,以建材類資源為主的礦產資源開發,導致青海東部地區大大小小的采砂坑場遍布了湟水流域各大支流。不僅挖損、壓占了大量耕地資源、破壞了地貌景觀,而且造成了大面積的含水層結構破壞和水土流失,嚴重影響了青海東部地區的自然地貌景觀和水土涵養。青海東部地區采砂場主要集中分布于湟水谷地及其支流谷地一帶。據調查:區內累計過采面積達13337hm2之多。壓占挖損土地、地貌景觀改變、含水層結構破壞、水土流失等環境地質問題十分突出。具體表現在以下幾方面:采砂過程中,由于地質環境保護等措施缺失或未能落實到位,尾礦隨意堆放,采坑不能及時回填處理,致使采區堆積了大量的固體松散物,在挖損、壓占大面積耕地資源的同時,也嚴重阻礙了溝道的泄洪能力,松散而隨意堆放的尾砂料為泥石流儲備了大量的物質來源,嚴重威脅著下游居民的生命財產安全;另一方面在開采過程中未能按一定的邊坡開挖比進行合理開挖及缺乏必要的安全意識,局部地段已形成高5~20m、長數百米的高陡邊坡,在流水侵蝕和重力作用下常失穩致災坍塌,威脅當地居民安全。
青海省三江源區、內陸河源頭區砂金礦區地質環境破壞現狀。青海省三江源區、內陸河源頭區系純牧業區,經濟發展水平十分滯后,草場植被是當地牧民群眾賴以生存和發展的物質基礎,畜牧業是當地唯一的主體經濟,牧業生產方式以自然放牧為主,經濟結構單一。由于江河源頭區砂金資源豐富,采金歷史悠久,最早可追溯至上世紀20~30年代,受當地豐富的砂金資源的誘惑、經濟利益的驅動及當地亟待改變的貧窮落后面貌,同時也限于當時特殊的歷史時期,造成礦區長期處于無序的亂采濫挖狀態之中,致使原本就很脆弱的原始生態環境及草場植被遭到了嚴重破壞,自然生態環境日趨惡化。據調查,三江源地區及內陸河源頭區的群采砂金活動累計損毀土地面積高達20000多hm2,該類礦山自上世紀90年代末全面禁采關停后,礦山地質環境治理責任人由于歷史原因已經滅失。2004~2011年年底,地質技術人員赴野外對已破壞的礦區進行了實地調查。調查成果為:開采方式有兩種,即群眾性開采及大規模機械化開采。過采區主要分布于河谷開闊處的低階地及河漫灘地帶,地表原始生態環境多為河谷階地草原和河漫灘裸地,砂金礦過采對礦山地質環境的破壞程度十分嚴重。過采區內幾乎未經過平整,砂堆如山、連綿不斷,溝坑遍布、縱橫交錯。過采區面積1061.6hm2,挖損破壞河道長度數百公里,遺留采金坑塘數以萬計,其中大的坑塘長150m,寬100m,面積近15000m2,坑深10m以上。面積在500~1000m2的坑塘更是隨處可見,且多呈串珠狀相連,坑塘周邊的廢棄砂礫堆積松散,高出原地面5~15m,與塘底相對高差達10~20m。砂堆數萬個,其中高4~23m,方量大于5000m3的砂堆數量眾多,高2~8m,方量在1000~5000m3的砂堆遍布過采區,多呈渾圓狀,受礦體延展方向控制,部分相鄰的砂堆則構成了沿溝谷方向展布的條狀砂梁,由于堆棄高度過大,加之近水一側的側蝕作用,其頂部多變形開裂,易發生坍塌從而加劇水土流失。
青海省北部煤、鈾礦區地質環境破壞現狀。青海省北部分布有較豐富的煤炭資源,亟待改變的貧窮落后面貌以及當時特殊的歷史時期,導致煤礦的開采長期處于無計劃的亂采濫挖狀態之中,致使原始生態環境遭到了破壞,自然生態環境日趨惡化,礦山安全隱患隨時危及人民群眾生命安全。目前該類礦山主要有祁連縣默勒煤礦、門源回族自治縣紅旗煤礦、瓜拉煤礦、西寧市大通煤礦。煤礦區多為上世紀80年代中期群眾無序開采形成,歷經20多年的反復開采致使礦區地質環境和土地植被遭到嚴重破壞,生態環境日趨惡化。采煤對區內地質環境的破壞主要表現為對草地土壤層的破壞、地形地貌景觀破壞、河流改道、土地生產力的破壞以及由此引發的土壤侵蝕、水土流失等問題。據實地調查,采煤區歷經多年的采挖,破壞現象極其嚴重。主要表現在以下方面:采煤破壞草地數千公頃,以剝離和占壓為主。對原有地形地貌景觀破壞程度大,采煤礦井和祼露的尾礦堆隨處可見。開采方式以井采為主,有硐、豎井、斜井等沿山體走向展布。尾礦堆主要分布在礦井四周,多呈不規則橢圓狀順坡堆放,尾礦堆積較為凌亂,一般高2~3m,最高達4m,直徑3~10m,最大達20m。礦井治理和尾礦回填、整平整治難度大。由于采煤棄渣隨意堆放引起河道改向,地表水溢流對凸岸的沖蝕作用強烈,致使漫灘面積增大,低洼地多成積水塘。采煤對土地生產力的破壞程度率達80%以上,造成大面積土地沙礫化,水土涵養能力下降。礦井井口四周發育圓弧形崩滑體,地質災害隱患大。
青海省礦山地質環境治理方法及成效
礦山地質環境治理,是一個地質學、生態學、生物學等多門學科緊密結合的系統工程。礦山地質環境問題以野外調查、分析可行性研究工作為基礎,針對不同地層巖性,不同礦種(類),不同規模,不同開采方式,產生的地質環境問題亦不同,工程治理措施和方案也不盡相同。工程治理措施和效果是解決礦山地質環境問題的關鍵,近年來該類項目得到了中央財政、地方財政資金來源的支持,使礦山地質環境治理工程得以實施,并取得非常大的成果。
砂金礦山地質環境治理方法及成效。通過對青海境內砂金礦區采取宜牧則牧的原則進行了地質環境治理,其主要方法為:首先是通過采取復坑平整措施將過采區高低不平的裸地整理成一定坡度(盡可能平緩)的平順地面,以減少降水對坡面的沖蝕作用,控制水土流失。其次利用改土、客土回填等手段改善裸地的土壤狀況,為沒有土壤或母質的裸地坡面創造土壤環境。再通過工程措施、植物生態重建技術、利用人為工程手段或措施在植被恢復困難的裸地坡面上,為植物生長創造與其相適應的土壤環境、水分環境等一系列必要的生存條件,引入先鋒群落完成裸露地面的初期覆蓋,防止該地區的侵蝕和水土流失,為本地物種的重新侵入和目標群落的形成創造前期條件。治理成效:(1)修復河道確保河流行洪暢通,減少泥石流地質災害發生的機率。(2)原始地貌得以基本恢復。(3)恢復被破壞的草地資源,使植被覆蓋率達到70%以上。
#p#分頁標題#e# 采砂(石)場地質環境治理方法及成效。通過對青海東部地區采砂(石)場采取礦山地質環境治理和土地復墾相結合的治理方式,宜農則農、宜林則林的原則,采取了削方、填筑、覆坑平整、客土回填、支渠、農渠、生產路、防洪堤、人工栽植樹木等多項治理措施對破壞區進行了治理。取得了以下成效:(1)基本修復了采砂(石)場及其周邊的地質環境,消除了地質災害隱患;(2)有效增加了耕地面積,提高了土地利用價值,促進了地區經濟發展,將原本廢棄的土地生產力破壞嚴重的礦山用地建設成為高效、高產、優質的耕地,治理后經濟效益十分明顯。
煤礦、鈾礦山地質環境治理方法及成效。通過青海省煤、鈾礦老礦區的地質環境治理項目的實施,采取尾礦回填、整平尾礦恢復原始地形地貌、封堵礦井、整治修復河道、地質災害防治、人工種草、圍欄封育恢復植被等多項治理措施。取得了以下成效:(1)加強洞口圍巖穩定性,減少了采礦引發的地質災害發生機率,防止出現新的偷采盜采行為;(2)基本恢復了原始地質環境,植被得到恢復,原本滿目蒼痍的地貌得到基本修復。
青海省礦山地質環境治理工程成果
青海省東部地區采砂場礦山地質環境治理工作始于2007年,截至2011年度財政投資投入約13500萬元,綜合治理面積1666.6hm2,其中新增耕地約33hm2,恢復耕地近133hm2。青海省三江源地區、內陸河江河源頭區砂金礦山地質環境治理工作始于2004年,截至2011年度財政投資投入約42000萬元,綜合治理面積7628.1hm2,其中恢復草地近7000hm2。青海省北部煤礦礦山地質環境治理工作始于2005年,截至2011年度財政投資投入約1000萬元,綜合治理面積166.6hm2。從2004~2011年下達的礦山地質環境治理工程共計48項,累計投資約5.65億,預計未來產生社會、環境、經濟效益可達到投資的5倍。項目工程量超出原定計劃,通過國土資源部、省財政廳、省國土廳、地方政府及國土資源部門驗收,48個項目工程質量均達到優良全部通過驗收。通過礦山地質環境治理工程有效增強了牧民群眾保護生態環境的意識,增進了民族團結,有利于社會穩定。水土流失得到有效控制,生態環境得到明顯改善,最終實現土地可持續利用,促進經濟、社會、生態的和諧發展,推進社會主義新農村建設,保護人民生命和財產安全,促進生態環境與經濟社會的和諧發展。
結語
青海省礦山地質環境治理工作始于2005年,截至2011年度財政投資投入約5.65億元,完成綜合治理面積9461hm2,其中恢復耕地1666hm2,恢復草地7795hm2。通過礦山地質環境治理工程的實施,取得了較大的經濟、社會、環境效益。
摘要:煤炭是貴州省最主要的礦產資源,省內尤以煤礦開采引發的礦山地質環境問題最為嚴重。本文全面闡述了貴州省煤礦開采技術條件,分析了礦山存在的主要環境地質問題及危害,提出了礦山地質環境防治的措施與對策。
關鍵詞:貴州;煤礦;礦山;地質環境
1前言
貴州處于我國二級臺階的云貴高原,是世界連片喀斯特面積最大的中國西部喀斯特山區中心,其生態環境十分脆弱。煤炭是貴州最重要的固體化石能源礦產,也是中國南方最重要的聚煤區,素有“江南煤?!敝雷u,查明的資源儲量居全國第五位。貴州省內尤以煤礦開采引發的礦山地質環境問題最為嚴重。
2開采技術條件
晚二疊世的煤炭查明資源儲量和預測資源量以及原煤產量均占全省的98%以上,是貴州最為主要的煤炭資源賦存層位。根據礦山開采的煤田地質特征,特別是含煤地層、上覆巖層和下伏巖層的水文地質、工程地質、環境地質以及區域地貌等差別,將貴州晚二疊世煤礦的開采技術條件為3個不同的區域,其中煤炭的開采主要集中在集中在黔西區。
3主要礦山地質環境問題
貴州境內煤礦資源豐富,開采年代久遠,開發程度高,開采方式均為井下開采,礦業的開發嚴重地擾動破壞了礦區原生的地質環境結構,使區內的地質環境條件變得非常脆弱,引發了很多地質環境問題,尤其以礦山地質災害最為嚴重。
3.1礦山地質環境問題及其危害
3.1.1礦山地質災害
貴州省煤礦礦區內地質災害發育,特別是大中型礦山引起的地質災害尤為嚴重,煤礦開采引發的地質災害占全省礦山地質災害80%以上。地質災害類型以地面塌陷、地裂縫為主,其次是滑坡、崩塌;地質災害規模以中小型為主,占全省礦山地質災害90%以上。
3.1.2地下含水層影響破壞
礦山在開采過程中,形成了大量采空區,切斷和破壞了區域地下水均衡,同時致使礦層及上覆巖體遭到破壞,改變了地下水自然流場及補給、徑流、排泄條件,造成地下水位下降,地下水水量減少,淺層地下水枯竭,地表泉點流量減少、甚至斷流。
3.1.3地形地貌及土地影響破壞
煤礦對地形地貌及土地影響破壞主要分布于采空區、工業廣場、煤矸石堆場、尾礦庫。其表現形式主要為工業廣場、煤矸石堆場、尾礦庫等對土地資源占用,地質災害對地形地貌及土地資源的影響破壞。
3.1.4礦山廢水、廢渣影響
煤礦所產生的廢渣煤矸石與其它廢渣混合堆放,其堆放場一般在礦區附近沿斜坡或溝谷堆放,在雨水的淋濾作用下,對其周邊土壤污染及下游河溝水體造成污染。大部分中小型煤礦的污水處理池基本上沒有正常運轉,礦坑水、洗煤水直接排放到附近溝谷或河流,沿著河溝徑流方式污染下游地表水和地下水,沿途污染土壤、林地或者低洼地帶的耕地。
3.2導致礦山地質環境問題的主要因素
3.2.1自然因素
(1)地形地貌條件貴州地貌復雜,類型多樣,特別是喀斯特地貌更為突出,而全省的大多數礦山都位于喀斯特山區,采礦環境極其脆弱和敏感,礦山地貌環境易損性大。(2)“上硬下軟”的地質結構貴州的煤層主要分布在晚二疊世地層中,巖性為巖質較軟的泥巖、粉砂巖、砂巖、煤層等,上覆地層為新三疊世地層,巖性以較堅硬的白云巖、灰巖等,透水性好,巖溶發育,地質結構條件“上硬下軟”,開采下部軟弱地層中的煤層,易破壞斜坡的穩定性,使得上覆巖體失去支撐,易沿自身垂直不利結構面向臨空方向產生卸荷掉塊形成崩塌,下部的坡體在上部的荷載作用下易形成滑坡。(3)礦層埋藏淺,礦層多貴州省內大部分煤礦的可采煤層埋藏深度小,多數在500m之內,煤層厚度小,平均厚度一般1.5~3.5m,且可采煤層層數多,一般10~20層。由于安全厚度小,采煤形成的大面積的采空區造成地表發生變形破壞,常發生地面塌陷、地裂縫、地面井泉枯竭及土地破壞等礦山地質環境問題。(4)氣候因素據統計,貴州有95%以上的滑坡、崩塌、泥石流發生在6~10月,地面塌陷、地裂縫也多發生在雨季。強降雨使巖土體迅速飽水、軟化,巖土體強度降低,易使巖土體失去平衡,誘發地質災害,因此雨季是礦山地質災害多發時期。
3.2.2人為因素
(1)歷史原因貴州的礦業開發歷史較長,90年中后期礦山大量地增加,鄉鎮及個體礦山大肆進行掠奪式開采。進入21世紀,以能源礦山開發為主體礦業更是全面邁進了一個新高潮期。大部分礦床未經嚴格地勘探,大部分礦采區也沒有進行科學的設計,開采較混亂,礦山地質環境保護意識不高。(2)技術水平低下貴州省內絕大多數礦山企業規模較小,技術裝備和生產工藝落后,不注重新方法新技術的應用,經營粗放。開局不夠合理,大礦小開、一礦多開、重復建設等問題較突出。產品結構單一,煤炭以原煤、精煤、焦煤為主,深加工能力薄弱,基本上靠消耗資源來換取原始的經濟效益。(3)不合理的采礦活動目前區內僅一些大中型國有礦山基本做到了開采有規范、有規劃。而大多數中小型礦山不按照有關規范進行,不按勘察和開采設計方案開挖、越界開采、礦渣任意亂堆亂排等,一些礦山不按規范留設保安礦柱,造成地質災害、土地破壞及環境污染等一系列礦山地質環境問題嚴重。
4礦山地質環境保護與治理對策建議
4.1加強執政能力建設
2004年9月19日中國共產黨第十六屆中央委員會第四次全體會議通過了“中共中央關于加強黨的執政能力建設的決定”,必須堅持科學執政、民主執政、依法執政,不斷完善黨的領導方式和執政方式。4.1.1政府有法必依、違法必究從目前調查情況來看,礦區“官商勾結”現象很普遍,很多政府人員在企業有“干股”,污水處理等許多措施形同虛設,平時根本不啟用或根本不達標,只是為了應付檢查。4.1.2建立健全政令制定、決策、監督程序目前許多礦山政策的制定有很大隨意性和不可執行性,政策多以宣言、口號式為主。另外,許多礦山政策不具備穩定性和連續性,換一個領導就換一套制度。比如“煤礦企業兼并重組政策”礦井設計規模一年多過一年,煤礦企業為達到標準,紛紛提高產能,全省的產能大幅提高,對礦山地質環境的破壞更加嚴重。
4.2完善礦山環境保護的相關法規和標準
多年來中央和省政府相繼出臺了很多礦山環境保護相關法規和標準,但這些法規和標準缺乏可實際操作性的條文,處罰力度不夠,導致執法部門監管時困難重重,需要進一步完善、細化,做到有法可依。
4.3加強執法和監管力度
貴州省內煤礦偷排廢水、廢渣等的現象非常嚴重,礦山環境保護與恢復治理沒有有效落實,各級人民政府要加強礦山地質環境保護監督管理,加大執法力度。
4.4嚴格執行礦山環境治理保證金制度
各級政府應當認真貫徹《貴州省地質環境保護條例》,對新建和生產礦山企業要嚴格執行礦山環境治理保證金制度。按照“誰破壞、誰治理;誰投資,誰受益”的原則,明確治理責任,保證資金到位和工作落實。
4.5依靠科技進步,推動礦山環境保護與治理科學化
加強礦山環境保護新技術、新工藝的開發與推廣,增加科技投入,促進資源綜合利用和環境保護產業化。引進和開發適用于礦區損毀土地復墾和生態重建新技術,進行礦區生態重建科技示范工程研究,加大礦山環境治理與土地復墾力度。