時間:2023-12-06 10:20:48
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關鍵詞:礦山;地質災害;評估;治理
中圖分類號: TD3 文獻標識碼: A
1、礦山地質災害
1.1、露天開采
露天采場中主要存在崩塌、山體滑坡和泥石流等地質災害。地下開采主要存在地面塌陷、地面沉降、地裂縫和礦井災害(瓦斯爆炸、突水、煤層自燃、塌方、冒頂)等。由于經濟條件的影響,在礦山采礦設計中,只要能保證礦山開采過程中的安全進行即可,對礦山設計的邊坡坡度較大,其規模隨著開采深度的增加而變大,這不僅會影響地應力的自然平衡,還會導致人工邊坡出現變形、破壞和位移。同時,邊坡在開采的過程中由于爆破的作用,會出現裂縫,并隨著采礦工作的不斷深入,裂縫縫隙不斷加大,在暴雨、地震等誘發因素的影響下,極易造成山體滑坡、塌陷等。開采過程中形成的廢渣滾石,如遇到暴雨、地震等誘發因素的作用,則極有可能形成泥石流。
1.2、地下采礦
在地下采場中,主要存在地面變形災害和礦井這兩種災害,其中地面變形災害主要包含塌陷、差異沉降和裂縫;礦井災害主要包含瓦斯爆炸、突水、塌方等災害。對于這兩種災害,應堅持盡量避免,提前預防,制定治理方案的治理原則。而我國的礦山開采企業多為私企,由于規模和資金的限制,這些企業不可能在地質災害防治工作中投入大量的資金,通常為了眼前利益,只進行短效的治理,且災害治理技術尚不完善。工程措施在某種程度上能起到一定的治理效果,但是人們通常不會考慮閉坑后的采場情況,這遺留了許多安全隱患。
1.3、閉坑后采場地質災害
由于礦山地質災害治理具有短效性且存在不可預見因素,因此,礦山閉坑后會遺留一定的安全隱患。露天開采閉坑后遺留的潛在災害類型與采場地質災害類型近似相同,這主要是由露天開采后形成的高邊坡引發的,雖然在坑底用廢石回填了一部分空間,但是仍然遺留了高邊坡,特別是對于露采較深的情況,高邊坡在后續工作中誘發因素的作用下存在著再次發生災害的可能性。
2、礦山地質環境恢復治理存在問題分析
2.1、地質環境破壞嚴重
由于多數煤礦開采的煤層大多在淺部,特別是厚煤層和中厚煤層的重復開采和放頂煤開采,開采后對地面地質環境的影響最為顯著,表現為地面建筑物斑裂、耕地大面積下沉、地表水沿裂隙向下滲漏等。這樣就造成對地面表土及地下水源的嚴重破壞。還有矸石的排放,洗煤廢渣的堆積、礦井水的外排等等。老的煤礦礦區有著相對密集的人口,采煤后礦山地質環境問題經常引發一系列工農關系問題即社會問題,例如煤礦采空塌陷所造成地表耕地的破壞,橋涵、道路的破壞,村民建筑物的斑裂、倒塌,可以看出,煤礦礦區開采后地質環境破壞問題已不再僅是一個生態環境問題,而且是一個關系人類生存的事情。搞好和加強采礦后地質境恢復治理工作,努力改善礦區生態環境,以提高礦區居民的和附近村民生產和生活質量,這樣才能打造和諧礦區、平安礦區,實現穩定發展及.安全優先、以人為本/的宏偉發展目標。
2.2、社會影響巨大
老的煤礦礦區有著相對密集的人口,采煤后礦山地質環境問題經常引發一系列工農關系問題即社會問題,例如煤礦采空塌陷所造成地表耕地的破壞,橋涵、道路的破壞,村民建筑物的斑裂、倒塌,可以看出,煤礦礦區開采后地質環境破壞問題已不再僅是一個生態環境問題,而且是一個關系人類生存的事情。搞好和加強采礦后地質境恢復治理工作,努力改善礦區生態環境,以提高礦區居民的和附近村民生產和生活質量,這樣才能打造和諧礦區、平安礦區,實現穩定發展及“安全優先、以人為本”的宏偉發展目標。
2.3、恢復治理資金不足
采礦后的地面塌陷等礦山地質災害恢復治理需要投入大量的資金。但就目前來看,多數煤礦追求經濟效益,而忽視環境保護,把采礦后礦山地質災害恢復治理的投人看作是企業負擔,不愿意或不情愿拿出大量資金投人到采礦礦山地質災害境治理中,目前我國國土資源部門下撥的地質災害恢復治理資金主要用在國有大中型礦地質災害治理項目上。一些地方存在著礦山地質環境恢復治理的盲區,礦山地質環境惡化的趨勢得不到有效遏制。
3、礦山地質災害評估內容
3.1、現狀評估
現狀評估是依照礦山開采項目特點、地質環境復雜程度等因素確定評估范圍后對已有地質災害危險性進行評估,主要查明評估區已發生的地質災害的分布,分析地質災害形成的地質環境條件、分布類型、規模、變形活動特征,主要誘發因素與形成機制,對其穩定性進行初步判定,在此基礎上對其危險性和對礦山工程危害的范圍與程度做出評估。
3.2、預測評估
預測評估是對礦山建設場地及可能危及礦山建設安全的鄰近地區可能加劇或誘發地質災害的危險性做出評估;對礦山建設自身可能遭受已存在的地質災害隱患做出預測評估;對礦山建設中、建成后可能引發或加劇地質災害的可能性、危險性和危害程度做出預測評估。
3.3、綜合評估
綜合評估是在地質災害危險性現狀評估和預測評估的基礎上,充分考慮評估區的地質環境條件的差異和潛在的地質災害隱患點的分布、危險程度,綜合評估地質災害危險程度。依據地質災害危險性、防治難度和防治效益,對礦山開采的適宜性做出評估,并提出防治礦山地質災害和礦山地質環境保護與恢復治理的措施及建議。綜合評估的側重點是在前兩項評估的基礎上,根據現有和潛在的地質災害成災的可能性和成災的嚴重性,對評估區(或分地段、分礦山工程部位)地質災害危險性進行綜合評定。
4、礦山地質災害評估及治理關鍵技術
4.1、礦山地質災害主要評估方法
專家評判法,由在當地工作多年,對當地地質災害發育。發展機理比較了解的專家根據經驗,直接對災害體的穩定性進行評價;參數合成法,根據經驗,對地質災害的影響因素進行分類,對每類因素的影響給予一個權值,最后進行加權平均;模糊綜合評判,利用模糊關系的特性,從多個指標對被評價災害體隸屬等級狀況進行綜合評判;數理統計,通過對現有地質災害及其影響因素,進行調查和統計分析,總結地質災害的發育規律建立評價模型,并利用所建模型進行預測評估。
4.2、礦山地質災害治理方法
依據礦山地質災害類型及評估結果,采取相應的防治及治理措施。對于不同的災種,災害體所處地區的重要性,危害對象范圍,結合當地的實際情況采取切實可行的治理措施。表1為典型地質災害治理方法。
表1礦山地質災害治理方法
4.3、監測方法
礦山地質災害的監測方法有人工巡視法、遙感解譯法、工程測量法。人工巡視法主要針對礦山地質災害點多、點散,發育規模較小的致災地質體。遙感解譯法,適用于區域性的礦山地質災害監測,可以實現大面積的觀測。工程測量法,主要采用測量儀器進行致災體相對位移的測量,適用于滑坡有蠕滑變形的階段以及防治工程效果的監測。主要監測技術有:人工巡視,可以監測不同類型的礦山地質災害,如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷等??梢愿鶕竟澋淖兓?,增加監測頻率,雨季監測頻率要加密;遙感解譯,區域性的地質災害監測,能夠發現大規模的滑坡、泥石流災害,監測效率高,但同時需輔助現場調查核實驗證手段;工程測量,地質災害致災體已發生蠕滑變形,滑坡周界清晰的滑坡、不穩定斜坡。地質災害防治工程的防治效果監測,如布設在抗滑樁、擋土墻等防治工程部位。礦區地表變形、地面沉降、地面塌陷等的監測。
總言之,隨著國民經濟的進一步發展和需要,各礦區應建立起生態環境破壞恢復及防治地質災害制度,不但優化技術措施,以此切實將礦山生態環境和地質災害防治工作做好。
參考文獻
[1]李磊.邢臺地區礦山地質環境綜合評價與治理恢復研究[D].石家莊經濟學院,2013.
[2]樂美玉.基于礦山工程特點的地質災害危險性評估應用研究[D].武漢工程大學,2012.
[3]滕沖.金屬礦山地質災害評估系統及綜合預測模型研究[D].中南大學,2008.
關鍵詞:地質災害、泥石(廢石、矸石)流、崩塌、滑坡、地裂縫、巖溶(采空區)地面塌陷、突水突泥
1、前言
湖南省礦產資源豐富,礦山企業眾多,礦業活動引起的礦山環境問題日趨嚴重。但近年來,為了最大限度地減輕礦山地質災害損失,有計劃的進行地質災害的防治。先后出臺了《湖南省地質災害防治管理辦法》、《湖南省地質環境保護條例》、《湖南省礦山地質環境影響評估技術要求》〔試行〕、《湖南省礦山地質環境影響評估技術要求》、《湖南省礦山地質環境治理備用金管理辦法》等與礦山地質環境保護有關的規章制度。
湖南礦山開采形成的地質災害對湖南的經濟造成巨大損失,同時引起了一系列的社會矛盾,一些受害單位和個人不得不把礦山企業推向法庭,形成了新的社會不安定因素??梢妼ΦV山地質災害的預防及治理到了關鍵時刻,已成為湖南省當前一項重要任務。
2、礦山地質災害的成因
2.1、受自然環境條件制約
湖南地處東經108°47′~114°45′″、北緯24°39′~30°28′之間,境內東南西三面環山,幕阜、羅霄山脈綿亙于東,五嶺山脈屏障于南,武陵、雪峰山脈逶迤于西。湘西山地多數山峰海拔1000m以上,中部丘陵與河谷盆地相間。
湖南省成礦區主要分布于湘東南西,多數礦區受兩種或兩種以上構造及其復合部位控制,成礦地貌復雜、構造發育,礦床規模不一,造成采礦方式及采礦難度大,決定了礦山開采誘發及加劇地質災害的發生。
2.2、礦山開采技術落后
目前,由于礦山地質環境保護技術規范不健全,缺乏不同類型的礦山開采技術要求和環境保護措施,全省絕大數礦山開采技術還是采用傳統的炸藥爆破方式進行開采,致使礦山圍巖結構受損,地質災害事件屢屢發生。
2.3、礦山地質災害恢復與治理缺乏資金支持
礦山地質環境已經存在許多歷史遺留問題,給社會經濟可持續發展造成了較大的困難。在社會主義市場經濟時代,礦產開發投資主體已經多元化,礦山業主流動性大,個人經濟效益放在首位,礦山地質災害日益突出。
雖然我省投入大量資金進行恢復治理,如2004年,國家財政部和國土資源部批準湖南省11個礦山環境整治項目,補助資金2300多萬元,占財政部和國土資源部當年礦山環境整治補助資金的20%以上。但由于歷史欠帳太多,礦山環境恢復治理還是顯得資金投入不夠,礦山環境恢復與治理的速度仍趕不上破壞的速度,礦山環境恢復與治理任務大。
3、礦山地質災害實例
湖南的煤炭壩煤礦環境地質條件為地處淺埋巖溶區,因開采礦產需要,進行礦區疏排地下水引發的巖溶塌陷災害十分普遍,本礦大規模開采煤炭資源始于20世紀70年代,而因采礦造成的巖溶塌陷引發的受損房屋面積已達150萬平方米,受影響的城鄉人口26889人;受損農田2345公頃,拋荒地453公頃;還使大量的公用建筑、道路橋梁、電力通訊設施、水利工程遭到破壞以及嚴重的地表開裂、變形等災害。
柿竹園礦為老礦山,過去對尾礦壩的安全重視不夠,存在著許多安全隱患。如1985年8月,因一場特大山洪引起大規模礦山尾砂廢石流,長11公里,固體物質總輸移量達5500萬立方米,致死49人,將原東波礦區的下二村洗劫一空,直接經濟損失1748萬元。
恩口煤礦區因長期疏干排水導致礦區25平方公里范圍內出現8757個塌洞,致使人畜飲水困難,農田水利設施被毀,直接經濟損失1.1億元。
4、礦山地質災害預防措施建議
礦區地質災害預防是關系到礦區人民生命財產安全、關系到礦區經濟的可持續發展。有必要積極開展礦區地質災害預防工作。針對礦區地質災害發生的特點、造成損失程度特作出以下具體的預防措施建議:
4.1、認真貫徹執行“以防為主、防治結合”的方針
開展全礦區地質災害時空的分布、形成機理的研究,進行地質災害預測、預警分析,逐步掌握地質災害的分布規律,做好地質災害的事前防范工作。
4.2、進一步加強規章制度的建立,健全防災措施
大力宣傳、認真貫徹《湖南省地質災害防治管理辦法》、《湖南省地質環境保護條例》等,進一步增強全礦人員的法律意識,提高依法加強礦山地質災害預防的自覺性,以法規的形式預防和減輕礦區地質災害。
4.3、設立專門的機構預防地質災害
實行嚴格的責任制,按照《湖南省地質災害防治管理辦法》做好如下四點防災工作:一是做好以地質災害現狀、防治目標、防治原則、易發區和危險區的劃定、總體部署和主要任務、基本措施、預期效果為內容的地質災害防治規劃;二是擬定好地質災害監測、預防重點,設計好地質災害危險點威脅對象、范圍的地質災害防災預案;三是做好礦業活動誘發地質災害的可能性、礦業活動本身遭受地質災害的危險性及已發生的地質災害所采取的措施等進行地質災害危險性評估;四是做好地質災害發生的時間、地點、成災范圍、影響程度等地質災害預報。
4.4、需要加強地質災害監測和信息系統建設
大型礦區根據地質災害的性質及防治措施確定監測內容,并建立監測網絡和信息系統,密切觀察地質災害的發展動態。小型礦區根據經濟實力可采取不定時的監測。
4.5、礦區重點預防區實施專人定點監控,切實做好地質災害的預防工作
汛期是防災工作重點時期,要緊密結合天氣預報做好地質災害趨勢預測,要加強地質災害險情巡回檢查,發現險情及時處理和報告。
4.6、要加強巡查,嚴格管理
地質災害預防要堅持以防為主,防患于未然;堅持以人為本,確保人民生命安全,同時最大限度降低財產損失。加強巡查工作,落實專班,做好值班,對各種可能誘發地質災害的行為開展不定期的檢查,從源頭上盡可能防止和減少地質災害的發生。
4.7、建立群測群防體系
礦區所有的人相當于一個大家庭,人人有責來維護礦區的安全,要動員所有力量,建立群測群防體系。
5、礦山地質災害治理措施建議
礦山地質災害的發生具有突發性,對礦山造成的危害往往難以估計的,可能摧毀礦山設施,淤埋礦山坑道、傷害礦山人員、造成停工停產,甚至使礦山報廢;也可能對礦區內的居民及其他流動人員構成生命危險、毀壞房屋、破壞耕地、林地等等。依據本人從事的礦山地質災害的實踐,對礦山地質災害的治理措施作了歸納并提出了一些建議。
5.1、泥石(廢石、矸石)流治理措施建議
泥石(廢石、矸石)流指由于暴雨或其它水源破壞斜坡表層及堆積物的穩定而形成的一種夾帶大量泥沙石塊(含礦山廢石矸石)及植物等固體物質的特殊洪流。形成條件概括起來主要表現為三個方面:地表大量的松散固體物質,充足的水源條件和特定的地貌條件。治理措施建議:
5.1.1治水措施 :此項可分為蓄水措施、引水措施、截水措施。作用是調蓄洪水,避免或減緩洪峰;引、排洪水,消減、控制泄洪量;攔截上方崩滑或水土流失地段徑流。
5.1.2 治泥石(廢石、矸石)措施:可分為攔壩措施、擋墻(擋土墻、擋渣墻)措施、護坡措施、變坡措施。作用為攔蓄泥沙、穩固滑坡、節節攔截、減緩溝底坡度;穩固滑坡、崩塌體;加固邊坡,增強坡體抗滑抗流能力;降低坡角,削弱泥石(廢石、矸石)流侵蝕力。
5.1.3 生物措施:主要采用水源涵養林措施、水土保持林措施及廢石、矸石恢復植被措施。作用是改良土壤,消減徑流;保水保土,擴大植被覆蓋率,減少水土流失;固定廢石、矸石,降低松散固體物。
5.2 崩塌治理措施建議
崩塌指陡坡上被直立裂縫分割的巖土體,因根部支撐不住,產生折斷壓碎或局部滑移,失去穩定,突然脫離母體向下傾倒、翻滾的現象。崩塌是在特定條件下形成的:地形地貌、地層巖性和地質構造是崩塌的物質基礎;降雨、地下水作用、振動力、風化作用以及人類活動對崩塌的形成和發展起著重要的作用。治理措施建議:
5.2.1 遮擋措施:遮擋斜坡上部的崩塌落石。常用于中小型崩塌或人工邊坡崩塌的防治。
5.2.2 攔截措施:對于僅在雨季才有墜石、剝落和小型崩塌的地段,可在坡腳或半坡上設置攔截構筑物,如設置落石槽以停積崩塌物質。
5.2.3 支擋措施:在巖石突出或不穩定的大孤石下面,修建支柱,支擋墻等。
5.2.4護墻、護坡措施:在易風化剝落的邊坡地段,修建護墻,對緩坡進行漿砌片石護坡等。
5.2.5 鑲補勾縫措施:對坡體中的裂縫、縫、空洞,可用片石填補空洞,水泥砂漿勾縫等以防裂隙、縫、空洞的進一步發展。
5.2.6 切割爆破措施:采用切割爆理孤石、危巖或孤石(危巖),通過各種藥包的聯合爆切作用,把單個的、體積較大的孤石、危巖或孤石(危巖)群予以全部或局部地粉碎。
5.3 滑坡治理措施建議
滑坡指斜坡上的巖土體受一定的因素誘發,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或軟弱帶,整體地或分散地順坡下滑的現象?;碌某梢虬▋煞矫?,一是環境條件:巖土地質類型是產生滑坡的內在物質基礎;地質構造及巖土結構是產生滑坡的內在地質環境條件;地形地貌是產生滑坡的內在地貌環境條件;地下水作用是產生滑坡的水文地質條件;二是誘發因素:礦山滑坡的形成可能有以下五種誘發因素,分別為大氣降水、溝谷水流的沖刷、人為工程活動破壞坡體平衡作用、地震動的作用、亂砍濫伐人為活動。治理措施建議:
5.3.1 排除地表水措施:目的在于攔截、旁引滑坡外表的地表水,避免地表水流入滑坡區。具體施工措施有滑坡體截水溝、滑坡體上地表水排水溝。
5.3.2排除地下水措施:排除地下水可使滑坡體土體干燥,從而提高其強度指標,降低土壤的容重,并可消除地下水動水壓力,以提高滑體的穩定性。具體施工措施有截水盲溝――用于攔截或旁引滑坡體地下水、支撐盲溝――兼具排水和支撐作用、仰斜孔群――用近于水平的鉆孔把地下水引出、滲管――排除滑坡體內的地下水等等。
5.3.3 削坡減重措施:用于治理處于“頭重腳輕”狀態而在前方又沒有可靠抗滑地段的滑體,使滑體外形改善、重心降低,從而提高滑體穩定性。
5.3.4 修筑支擋措施:目的在于增加滑坡的重力平衡條件,使滑體迅速恢復穩定。具體施工措施有抗滑擋土墻(錨桿擋墻、樁拱墻、豎向預應力錨桿擋墻等)、抗滑樁、錨固。
5.3.5 土質改良措施:它通過改善滑體土的性質,使之堅固以達到穩定滑坡的目的。具體施工措施有焙燒法――利用導洞或鉆孔火燒滑坡前緣部分的滑體,使之形成由硬土組成的“天然”擋墻、爆破法――在已成孔孔底用炸藥爆破,破壞滑動面的完整性,使得不能沿滑動面形成連續的底強度帶、灌漿法――用于凝固土體,從而達到提高滑體土抗剪強度目的。
5.4 地裂縫治理措施建議
地裂縫指由于內外力作用而產生的地面縫狀開裂。形態上有張口狀裂縫、壓密裂縫及臺階狀裂縫等。礦山型地裂縫多為采空區地面塌陷及巖溶地面塌陷中地表變形形態之一。礦區地裂縫的形成主導因素為采礦遺留的采空區、過量抽排地下水而產生的負壓所致,其次為地震、地質構造、崩塌、滑坡等所造成的。治理措施建議:
5.4.1 水泥灌漿法措施:一般用于較大型地裂縫,目的在于填補裂縫,使其具有凝合力,以止地裂縫進一步發展。
5.4.2 填土掩埋、夯實措施:一般用于小型地裂縫,對地裂縫進行及時的回填、夯實,以控制其繼續擴大。
5.4.3 采空區回填措施:對已采空區要進行及時回填,減小負壓,以防止地裂縫的發生和發展。
5.4.4 控制地下水位下降措施:使抽排水量小于或等于地下水的補給量,以避免地裂縫的發生或發展。
5.5采空區地面塌陷治理措施建議
采空區地面塌陷指地下礦層(體)被采空后,頂板覆巖產生變形破壞波及地表,使地表產生沉陷、地裂縫、塌陷坑及槽狀塌陷等非連續變形破壞現象的總稱。主要由于地下采空區使原有的平衡條件破壞,使其產生負壓,采空區頂部抗壓不強而形成塌陷。治理措施建議:
5.5.1.1工程治理措施。清除填堵:常用于相對較淺的巖溶塌坑或埋藏淺的土洞。首先清除其中的松土,填入塊石、碎石形成反濾層,其上覆蓋以粘土并夯實;強夯:在土體厚度較小、地形平坦的情況下,采用強夯砸實覆蓋層的方法消除土洞,提高土層的強度;因地制宜修建截、排水溝。
5.5.1.2 礦井設置保安礦柱或禁采區措施。實施本措施對保護地面人居安全與基礎設施的穩定性所確定的范圍合理,安全可靠,能有效防止或減小地面沉陷變形破壞。閉坑后礦山礦柱回采,須設計回采方案,方案必須經過國土主管部門批準后實施。
5.5.1.3 改進礦井開采方法與頂板管理方式:礦井開采方法與頂板管理方式應根據礦山地質環境情況進行設計,前提是使發生采空區地面塌陷的可能性降到最小。
5.5.1.4 采空區處理措施:對已采空區要進行及時處理,以阻止采空區地面塌陷的形成及發展。具體操作措施有充填法、垮落法、頂板緩慢下沉法、條帶開采法。
5.5.1.5 實施搬遷避險措施與對受損土地實施復墾整治:對治理難度大、經費大的采空區地面塌陷所影響范圍內的村民實施搬遷,并對受損的土地因地制宜的種草植樹,防止水土流失,恢復生態景觀效果。
5.6巖溶地面塌陷治理措施建議
巖溶地面塌陷指巖溶地區(主要是覆蓋型地區)隱伏在地下的巖溶洞穴上方的土(巖)體,在人為因素或自然因素影響下產生向下陷落,并在地面形成坑洞或裂縫的作用和現象。主要發育有淺層開口巖溶洞及裂隙可溶巖、具有一定厚度的松散覆蓋層、易于改變的地下水動力條件、大型或淺層采空區。治理措施建議:
5.6.1.1預防措施。根據礦井巖溶分布深淺、發育程度,地下水逕流條件,在礦井疏干前編制預測可能出現的巖溶地面塌陷區制定預防措施。
5.6.1.2回填或灌注填充措施:對影響人居環境與重要設施的巖溶塌坑,或影響礦井充水的巖溶塌陷漏斗采取碎石、粘土回填,防止塌陷的再度出現。在溶洞埋藏較深時,通過鉆孔灌注水泥砂漿。填充巖溶孔洞或縫隙、隔斷地下水流通道,達到加固的目的。
5.6.1.3 采取供水措施:對因礦業活動引起巖溶地面塌陷,導致水資源枯竭的地區,應采取供水措施,確保人畜及生產用水。
5.6.1.4 實施搬遷避險措施:對治理難度大、經費大的巖溶地面塌陷所影響范圍內的村民實施搬遷避險。
5.6.1.5 控制礦井排水量措施:控制礦井的排水量,使地下水緩慢下降,使原有的平衡條件慢慢的破壞,以達到一個緩解的目的。
5.7礦井突水突泥治理措施建議
礦井突水突泥指礦山地下井巷及采礦工作面(場)在采掘過程中發生突然大量涌水或涌泥的現象。井下采掘活動破壞巖層的天然平衡,采掘工作面周圍水體在靜水壓力和礦山壓力作用下,通過斷層、隔水層和礦層的薄弱處并攜帶泥土進入采掘工作面;在開采過程中,對已采空區的積水或老窯水沒有進行適當處理而突然灌入開采巷道所致。治理措施建議:
5.7.1 地面防水措施
5.7.1.1 挖溝排(截)洪:地處山麓或山前平原區的礦井,可在井田上方垂直來水方向沿地形等高線布置排洪溝、渠,攔截洪水和淺層地下水,并通過安全地段引出礦區。
5.7.1.2 排除積水:有些礦區開采后引起地表塌陷,常年積水,且隨開采面積的擴大,塌陷區范圍越廣,積水越多。此時要排掉積水,消除水害隱患。
5.7.1.3 填堵通道:礦區范圍內,因采掘活動引起的地面塌陷、開裂等查明是礦井水通道時,則在滲漏地段進行填堵、夯實,且略高出地面以防積水。
5.7.2 井下防水措施
5.7.2.1 防水閘門和防水墻:在適當的地點預留防水閘門和防水墻的位置,使礦井形成分翼、分水平或分區隔離開采。在水患發生時達到分區隔離,縮小災情,控制水勢危害,確保礦井安全。
5.7.2.2 防水煤(巖)柱:在水體下、含水層下承壓含水層上或導水斷層附近采掘時,為防治地表水或地下水潰入工作地點,在可能發生突水處的保留最小寬度的礦柱不采,以加強巖層的強度和增加其重量阻止水突入礦井。
5.7.2.3 礦井注漿堵水措施:注漿堵水就是將制的漿液壓入井下巖層空隙、裂隙或巷道中,使其擴散,凝固和硬化,從而巖層具有較高的強度、密實性和不透水性達到封堵截斷補給水源和加固地層的作用。具體施工措施有井筒注漿堵水、突水點(口)注漿堵水、井下注漿堵水等。
六、結語
本文通過資料收集、具體實踐,特對礦山常見幾種地質災害的定義、成因條件作出分析,結合湖南省礦山具體情況,對礦山地質災害的治理措施進行了扼要的總結,但在實際操作中,一種災害的治理可能需要幾種治理措施結合使用。
參考文獻
〔1〕湖南省礦山地質環境影響評估技術要求 楊順泉等 湖南省國土資源廳 2006年元月
〔2〕湖南省1:50萬地質礦產圖說明書湖南省地質科學研究所 1977年11月
【關鍵詞】煤礦;地質災害;防治措施
引言
由于地質相對復雜,煤炭開采過程中很容易出現地質災害,這些地質災害直接危害礦區居民的生命和財產的安全,地質災害的產生和延續,使人們無法安居樂業,治理災害的工程量巨大,耗資不菲,工期較長。因此,需要及時找出相應的災害治理措施,以免造成更大的災害。
1 煤礦地質災害的特點
群發性,采煤工程破壞地質環境的平衡。引起地質環境的反饋,其反饋行為所導致的災害往往不是孤立的,常在同一煤礦區某一時段集中形成災害群。衍生性,原生環境地質災害還常常衍生一連串的次生災害,形成一系列有成因聯系的災害鏈。例如煤礦生產對環境的影響可分為直接的(通常是長期的)和間接的(通常是短期的),但兩種類型的環境影響結果可以認為是一種連鎖反應。區域性(如下圖所示),就各種災害的內部聯系而言,它們受一定區域性條件控制,如受區域性構造條件、區域性煤系巖性組合特征、區域性煤變質條件、區域性地理條件和區域性氣候條件的控制和影響。因此,在災害時空演化和分布上表現出區域性的特點。發災持續時間的多樣性,煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸、煤塵爆炸、礦井突水、頂板冒落等災害,往往具有突發性,發災時間短、強度高,破壞性大。
圖1 地質災害區域特征
不可避免性和可防御性,煤礦環境地質災害是按一定規律、達到一定程度后發生的。在目前技術經濟條件下,乃至今后一定時期內,要完全避免是不可能的。但這些災害又是可以防御的,隨著研究的深入、經驗的積累,依靠科技進步進行預測預報和積極治理,對災害進行控制,減少災害,減輕災害損失是可能的。
2 煤礦地質災害產生原因
2.1 客觀原因
采礦過程,從地殼內部挖出了極為巨大量的礦石和巖石。誠然,不論采礦的手段是鉆采、坑采,還是露天開采,還是液采,實際上都是肢解地殼的機體,過后會留下千瘡百孔的空洞。這就使本來呈自然平衡的地殼,出現了新的不平衡和不諧調,導致了地殼物質的不穩固性。這是誘發礦山地質災害的本質原因。采礦特別是地下采礦必須要排凈礦坑下積水和處理地層漏水,這又造成地下水的不平衡,進而導致地層的不平衡性和不穩定性。
2.2 主觀原因
相當長時期以來,地方和民營小煤礦等如雨后春筍般發展,它們與國營大礦山爭奪資源或單獨或寄生于國營大礦山之上,每個小礦山在大礦山上挖一個洞,宛如一個個瘡疤,極易發生瓦斯泄露和透水等事故。
3 實例分析
3.1 地質災害概況
某煤礦位置屬構造侵蝕中山地形地貌。地質結構簡單,地形起伏較大,構造不發育,在井田區域內未發現崩塌、滑坡、泥石流、潰壩等地質自然災害。礦區所處位置為山區,年降水量1502.2mm,雨量頗豐,多集中在6~9四個月,汛期常會在短時間內形成集中降水,水量較大,是誘發山洪、泥石流、滑坡等地質災害的主要原因。煤礦在開采過程中,采空區上方的地表可能會出現裂縫或塌陷坑等地質災害,多集中于山體林地內。因此,要加強地質災害防治工作,防止地質災害事故發生。
3.2 地質災害防治措施
3.2.1 加強地質災害排查工作
地質災害防治監測小組負責每月對礦區范圍內的地質災害隱患點組織不少于一次“拉網式”排查;每次大雨過后要臨時增加一次地質災害排查,對排查中發現的隱患由相關科室負責人及時制定防治方案,限期整改并監督落實。每年汛期來臨之際,地質災害防治工作領導小組辦公室安排人員負責礦區范圍內的巡查工作,重點巡查具有潛在重大危害的滑坡和地面塌陷、塌方等可能因暴雨誘發的隱患點。對查出的隱患地點,要設立醒目、永久的警示標志,并及時納入群測群防監測網絡,采取有效的防災減災措施。
3.2.2 認真履行職責,加強制度建設
煤礦的地質災害防治工作實行統一管理,分工協作的原則,地質災害防治辦公室負責全礦區地質災害防治的組織、協調、指導和監督工作,各監測人員按照各自職責負責相關的地質災害防治工作。全礦要進一步加強地質災害各類制度建設,形成全員防災、群測群防、責權分明的地質災害防范機制,盡職盡責,全力以赴做好地質災害防治工作,確保礦區人員的生命財產安全。
3.2.3 加強組織領導,落實工作責任
全礦各相關科室負責人要把地質災害防治工作列入日常重點工作安排,堅持不懈的抓好地質災害防治工作,確保各項防治措施落實到位。建立和完善工作責任制,明確具體責任人,做到任務到人,責任到人。
3.2.4 堅持汛期值班和災情速報制度
在汛期實行地質災害值班制度,地質災害防治工作領導小組組長及成員保持24小時通訊暢通,一旦出現險情領導小組所有成員要在第一時間趕赴現場,協調、指揮組織搶險人員進行搶險救災和善后處理工作。災情嚴重時,要立即啟動應急救援預案進行搶險救援。同時,按照災情速報制度,迅速上報災情。對發現的地質災害隱患地點,應立即組織應急調查,確認險情,采取措施進行避險和防范。
3.2.5 建立健全地質災害群測群防體系
為切實做好地質災害防治工作,充分發揮煤礦群測群防網絡體系的監測作用。地質災害防治工作領導小組聯系人要配合地質災害防治領導小組,切實落實群測群防網絡人員對礦區范圍內各類地質災害隱患點的嚴密監控工作,嚴格落實地質災害群測群防責任制度,切實加強地質災害防治管理工作。
3.2.6 認真落實各項地質災害治理措施
礦區一旦發生地質災害后,地質災害防治領導小組要嚴格按照已備案的煤礦地質災害應急救援預案,落實治理資金、人員進行地質災害監測,并定期向相關管理部門上報監測數據和資料,切實把地質災害的損失降到最低。
在煤炭開采之前對可能引發的地質災害進行預測是十分重要的環節,對于有可能產生的災害應遵循“以防為主,避讓和治理相結合”的方針。在煤炭開采過程中,對于可能產生地面塌陷及地裂縫等地質災害的煤礦,可采取特殊的開采方法和頂板管理措施,以防止或減少地面塌陷地地裂縫等地質災害的產生,對塌陷的地表隨時進行綜合治理,以恢復和進一步改善礦區環境質量,使治理后的環境比原有環境質量更好。
參考文獻:
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(上接第323頁)
(4)分站具有獨立性和兼容性。分站可以顯示及參數設置,可以現場對分站的參數進行設置,并且顯示實測數據,獨立工作而無須其它輔助設備。
(5)軟件具有循環檢測、單點追蹤、定時檢測等各種檢測手段,提供數據的查、改、刪等編輯功能,圖形處理、報表處理等分析手段,且具有水位超限報警、傳感器出水面報警等系統安全運行報警功能。
(6)具有遠程終端顯示及上傳等其它功能。
5 結論
通過該系統的應用,不但免去了繁重的人工計量工序,還大大提高了礦井防治水害方面的科技含量,確保了水情監測數據的時效性、準確性,對礦井各處水文水量情況有了動態掌握,不但為潘謝礦區A組煤的開采提供寶貴的數據,還在預防礦井水害確保礦井安全方面起到重要作用。
【關鍵詞】地質災害防治;礦山地區;投資多元化模式
0.前言
隨著我國經濟的快速發展,礦產資源的需求量也逐年增加。伴隨著礦產資源的開采,礦山環境問題也日益顯現出來。可見礦山地質災害已經變成制約我國可持續發展、建設和諧社會的重要因素之一。礦山地質災害是廣義地質災害的一種,它對資源、環境的破壞作用和社會影響正日趨嚴重,已不容忽視。礦山地質災害防治投資,已經成為我國環境保護投資的重要板塊。所以,建立多元化的礦山地質災害防治投融資模式,是我國亟待解決的問題。
1.我國礦山地質災害防治投資方式現狀
1.1常規的礦山地質災害防治投資方式
我國現階段的礦山地質災害防治的投資方式大多呈現單一方式。財政撥款一直是我國礦山地質災害治理的主要資金來源,并占我國礦山地質災害治理投資總量的50%以上。此外還設有地質災害防治專項資金。我國設立了特大型地質災害防治專項資金,這項基金由中央財政投入。我國已初步建立了礦山環境恢復治理保證金制度,對從事礦產資源開采活動的采礦權人,收繳礦山地質災害防治保證金,主要用于礦山地質災害防治、地質環境恢復治理。另外,銀行貸款是礦山企業進行地質災害治理項目融資的主要途徑。但是,由于礦山地質災害治理項目,具有投資周期長、產出效益低、風險較高的特點,從銀行貸款較為困難。其融資規模增長一直較為緩慢。
1.2我國礦山地質災害防治投資方式的發展
從我國礦山地質災害防治投資方式的現狀研究中可以看出,目前我國礦山地質災害防治的投資主體,主要還是中央財政和各級地方財政,投資方式單一,多元化的投資格局尚未形成,社會資金的投入正有待加強。也正由于此,近年來,雖然我國礦山地質防治工作已取得較大成績,但由于礦山地質環境破壞歷史欠賬太多,加之礦山開采造成的地質破壞具有點多、面廣、量大的特點,導致治理速度緩慢,全國礦山環境惡化的趨勢尚未得到有效遏制。所以,多元化的礦山地質災害防治投融資渠道亟待解決。
2.礦山地質災害防治多元化投資機制
2.1建立各級政府地質災害防治專項資金
通過對我國礦山地質災害防治投資方式現狀研究,我們了解到制約我國礦山地質災害防治的瓶頸,歸根結底是資金問題。我國現有的單一的投資渠道,不能使我國礦山環境惡化的趨勢得到有效遏制。建立多元化的投資渠道勢在必行。對于礦山的地質災害防治的投資,我國設有地質災害防治專項資金。主要用于地質災害調查、勘查、監測工作,少部分用于地質災害治理工程建設。中央財政取消“地質災害防治專項資金”后,各地也不再設專項資金。實踐中,不同程度地影響了地質災害防治工作的正常進行。后來又再次設立了礦山地質災害防治專項資金,以確保潛在的地質災害得到及時調查、勘查和治理。
2.2建立礦區地質災害防治專項資金
礦區地質災害是由于采礦活動引發或加劇的人為地質災害。它包括滑坡、泥石流、地面塌陷(采空沉陷、巖溶塌陷)、尾礦壩潰決等。實踐中,因為治理費用較大,礦山企業承擔不起,多由主管部門補貼,如今行業主管部門已經撤銷,因此,如何籌集礦區地質災害防治專項資金,便成為地質災害多發區許多礦山企業需要面對的難題。考慮到因采礦活動引發或加劇的地質災害,既具有一定的必然性,也具有相當的隨機性。其防治費用既可選用“基金”的辦法,也可選用“保險”的做法。不論是哪一種辦法,都需要從礦產品產值中抽取一定比例繳納。一旦發生地質災害,則由“基金”或“保險”提供賠付,礦山企業可用這筆費用進行善后修復和處理。
2.3建立適合我國礦山地質災害防治的財政稅收政策
利用財政稅收政策加強礦山地質災害防治,是環境經濟政策的重要組成部分。建立國家財政對礦山地質災害的投入產出和成本核算機制,提高財政投資的效率和效益。將國家財政對礦山地質災害防治的投資,轉變成補、鼓勵性投資,成為引導社會資金向礦山地質災害防治投資的助推劑。在礦產資源比較豐富的省市,設立與礦產資源開采有關的稅種,根據當地經濟發展情況,制定適當的稅率,為當地的礦山地質災害防治提供重要資金來源。
2.4通過證券融資改善礦山地質災害投資現狀
證券融資包括市政債券融資和企業證券融資。市政債券發行的目的,包括彌補財政赤字和為單獨的項目融資,在礦產地質災害防治中,主要可用于單獨的項目融資。這種債券的特點是具有免稅效應,可以吸引眾多的居民投資者、投資基金、銀行信托機構的資金,但同時債券需要到期還本付息,所以項目要有可贏利性。因此,社會經濟的重要性和經濟可行性是考慮的重要方面,也就是只有準公共產品才能適用與市政融資。企業證券也是很好的融資方式,由于礦產地質災害防治需要大量的資金,企業自身無法直接提供,發行證券融資是一種很好的方法。企業證券包括股票和債券。股份制企業可以通過發行股票進行融資。股票融資分為優先股和普通股,優先股可以實現某些單位的控制權,有效防止私人對礦產地質災害防治過程的不良運作;普通股可以有效籌集社會閑散資金,同時也可以吸引部分民營企業參與到項目的管理中,有利于提高礦產地質災害防治的運作效率。企業債券融資也可以吸引社會上的閑散資金,債卷融資具有操作簡單,籌資迅速的特點;企業債券和市政債券一樣,有還本付息的壓力,所以利用此方式籌集資金,可以提高資金的使用效率。
3.結語
我國是礦業大國,今后一段時期,礦產資源緊缺仍是主要矛盾,礦產資源高強度開發仍會帶來更大的環境矛盾。要從促進經濟社會協調發展、構建社會主義和諧社會的戰略目標高度,深刻理解礦山地質災害治理的重要意義,堅持以人為本,落實科學發展觀,統籌規劃,注重制度創新,建立企業承擔責任、政府有效監管的機制,多元投融資模式,加強礦山地質災害防治,改善礦山環境和礦區周邊人民的生活質量,全面推進礦產資源開發與環境保護協調發展。
【參考文獻】
[1]張梁等.三峽庫區地質災害防治工程投資機制與政策研究報告[R].中國國土資源經濟研究院,2004.10.
【關鍵詞】采礦;環境地質問題;防預措施
礦山開采過程中引發的地質災害十分嚴重,并且種類繁多,常見的有采空區塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失等。礦山地質災害可對生態環境和自然資源造成嚴重危害和破壞。,因此,研究采礦引發的環境地質問題,提出解決措施,對保護礦山地質環境顯得尤為必要。
一、采礦產生的環境地質問題
1、礦山開發易引發的環境問題。(1)對植被和土壤的影響。植被和土壤破壞是礦山開采對區域環境最直接的破壞。尤其是露天開采的項目,地表植被被清除,開采過程中抽排地下水使礦區地下水位大幅度下降。加之開采廢料廢水的污染,和大型采礦設備的重壓,土壤逐漸堅硬板結,土壤養分水分越來越匱乏,會形成大面積的人工落地。(2)對水環境的影響。礦山開采對礦區水環境的影響是非常嚴重的,表現在地上水和地下水兩方面。采礦對地上水的影響主要是污染。選礦、采礦活動都會使地表水含酸性,尤其是金屬礦開采中,產生的浮選尾礦漿、廢石淋浴液、生產生活廢水中都含有大量重金屬及有毒有害,這些廢水會污染礦區的地表水和地下水,降低礦區水環境質量。采礦中的水力開采作業會改變河道和礦床結構,容易造成水土流失,進而導致沿海淺水區、池塘及泛濫平原的泥沙淤積,水質惡化。這種水生環境的惡化還會影響當地的農業生產和動植物生長。采礦對地下水的影響極具安全隱患,很多礦山開采項目都會改變礦區水均衡系統,導致大面積水位下降。這往往是導致地面塌陷、礦井吐水災害的主要原因。(3)對空氣質量的影響。礦山開采中鉆孔、爆破、礦石破碎以及礦石、廢石運輸中會產生大量粉塵,有些礦產項目甚至會釋放有毒害的氣體,粉塵和有毒害氣體嚴重污染礦區空氣,導致礦區空氣質量急劇下降。采礦所產生的空氣質量下降會危害人的身體健康。(4)廢物垃圾對環境的影響。礦山開采產生的廢石、廢渣、廢土這些廢物垃圾如果沒有科學的處理渠道,堆積在礦區或附近(目前很多礦山開采都沒有實施完善的處理方法),植被無法生長,地貌、水質、土壤都被破壞。長期以往,廢物垃圾中所含的有害元素不斷釋放出來,造成更嚴重的環境污染。(5)對區域生態結構的影響。植被土壤、空氣、水這些是動植物生存的必要條件。礦山開采造成植被土壤破壞、空氣水質污染、水量減少,生態環境的改變威脅到動植物的生存繁衍,礦區生物多樣性程度下降,生態結構趨于惡化。
2、礦山開發易引發的地質問題。(1)礦石開采引發的地震。采礦引發地震我國礦山開采引發的最主要的地質問題之一。礦石開采改變了地表以下的物質結構,地下礦頂板崩塌、采空區圍巖變形等作用導致的地震在我國以往的礦山開采項目中并不罕見。地質環境的變化必須保證在一定范圍內才是安全的,采礦活動所產生的地應力和地質結構變化一旦超出限度,就有可能引發地震。(2)冒頂災害。冒頂災害是礦山開采發生事故中最普遍的一種,尤其是礦巖穩定性差的難采礦體及軟弱夾層。這種坍塌往往發生的很突然,而且發生前沒有征兆,很難防范。如果難采礦體或軟弱夾層發生大規??逅?,會造成嚴重的人身傷亡和財產損失。(3)巖爆現象。巖爆是一種巖體中聚積的彈性變形勢能在一定條件下的突然猛烈釋放,導致巖石爆裂并彈射出來的現象。礦山開發過程中,采礦活動如果導致巖體地應力驟增,超過巖石可承受的限度,而同時巖石足夠脆的話,就可能誘發巖爆。采礦活動導致巖層失去平衡,強大的能量將巖石擊碎并拋出。一旦發生巖爆,將會給開挖的工作面造成巨大破壞,人員和設備損害難以避免。(4)滑坡、崩塌、泥石流等自然災害。近年來,滑坡、崩塌、泥石流等自然災害給礦區造成了巨大損失。植被破壞、土地荒漠化、松散廢棄礦石堆積、部分區域重力侵蝕活躍,以上礦山開采活動造成的現象為滑坡、崩塌、泥石流的發生創造了條件。
二、采礦引發地質環境問題的預防措施
1、制定科學的礦山開發方案。新的礦山開采項目方案設計之前,要對礦山進行系統的環境地質勘探,對可能造成的環境損害進行評估,嚴格進行礦山開采的可行性論證。若環境損害超過開采所得效益,則項目終止進行,對礦山資源進行保存。
2、做好監測體系。做好環境地質災害的監測體系是做好防災減災工作的重中之重。建立健全環境地質災害的應急處理體系是礦山開采過程中重要目標之一。加強礦山地質環境保護標準的制修訂工作,使礦山地質環境保護標準無論從數量上還是覆蓋面上都能夠充分滿足礦山地質環境保護工作的需要。減少廢水和污染物的排放,懂得如何正確解決資源需求與保護人類生存環境的矛盾時, 科學的采礦方法將被越來越廣泛地采用。使得開采工作更為科學合理的進行。只有在全面掌握礦山礦產資源開采過程中可能發生的一切事宜,應用高新科學技術,加強礦山生態環境與地質災害動態監測是避免人員傷亡和減少經濟損失的重要環節。在防治礦山因開采而產生及誘發的顯性地質災害的同時,亦需重視閉坑后潛在的礦山災害可能對已復墾土地產生的危害。認清礦山地質災害發生的持續性及不能坐吃山空,應該為子孫后代做好長遠打算,把災害防治與土地復墾結合起來, 要著重改進生產工藝,以達到礦山閉坑后生態重建的目的。
3、政府發揮監督和引導作用。國家應建立完整的體系,法律對大型礦山的開采許可權。政府加強礦山環境監督與檢查,進行全面、系統的地質環境和地質災害影響評估。對破壞生態環境的小礦、低產能礦場進行堅決關停。對于污染型采礦區,要求制定科學開采和“三廢”排放方案,減少次生地質災害的發生[5]。監督和引導礦場開采后生態環境恢復治理工作,在礦山開采區應嚴格禁止私采亂挖和越界開采,減少人為擾動,做好植被保護和水土保持工作,監督與制止開采棄渣胡亂堆棄和不加處理排放。
4、控制開采過程,進行“綠色”開采。采用先進的采、選、冶工藝,開發低廢、無污染的礦山清潔生產技術,實現礦山廢棄物的減量化和資源化。加強調查和充實西部礦山生態環境的基礎數據和資料,制定礦山生態環境保護與恢復治理的科技發展計劃。涉及火藥的開采活動,控制爆破的破碎程度、破壞范圍、坍塌方向,控制爆破的危害,盡量消除因礦山開采而誘發的各種地質環境問題。
結束語
礦產資源的開發利用對我國經濟社會發展有重要作用。但礦山開發利用產生的一系列環境地質問題,對礦山區域內生態、經濟、社會可持續發展造成了阻礙。因此在采礦中必須對環境的地質問題采取有效的預防措施。
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煤礦資源的不合理開發,煤礦生產活動的不合理規劃引起的地質環境問題主要包括環境污染、資源破壞以及礦山地質災害三大類。環境的污染主要表現為煤礦生產活動引起煤層、煤矸石等地質體中有害物質的遷移擴散,造成煤礦周圍空氣污染、水質污染、土壤污染、輻射污染、振動污染等問題。資源的破壞主要表現為采動巖移和礦井抽排水可改變地下水和地表水的儲存和循環狀態,造成煤礦區水位下降以及地表水的嚴重缺失,煤層自然以及巖層移動等使得大量的煤炭資源損,土體資源的流失等問題。礦山地質災害主要表現為地表地質災害與井下地質災害。地表地質災害主要為采礦巖移誘發山體滑坡、崩塌、泥石流等。井下地質災害主要為采動壓力可誘發冒頂、礦井突水、煤與瓦斯突出等。
煤礦生產引起的環境地質問題嚴重影響著居民、職工的生活工作環境,制約著煤礦企業的可持續發展。
2.我國煤炭地質環境的污染現狀
由于地下采空、地面及邊坡開挖影響了山體斜坡穩定,導致地面開裂、崩塌和滑坡等地質災害,破壞了自然地貌景觀,影響整個地區環境的完整性。據2002年統計,中國因采礦引起的塌陷180多處,塌陷坑1600多個,塌陷面積1150。中國發生采礦塌陷災害的城市近40個,造成嚴重破壞的有25個,每年因采礦地面塌陷造成的損失達4億元以上。
我國礦山企業每年產生固體廢物約l4萬,治理率不到7%。因露天采礦和廢渣堆置等原因,直接破壞與侵占的土地近208,并以每年200的速度增加。全國國有煤礦現有矸石山l500多座,歷年堆積量達3240t,占地達5000km以上。采礦產生的廢水排放量占中國工業廢水排放總量的l0%以上,處理率僅為4%。絕大部分未經處理的廢水直接排入江河湖海。
礦山開采中廢氣、粉塵、廢渣排放,產生大氣污染和酸雨。煤炭采礦行業廢氣排放量占全國工業廢氣排放量的57%,其中有害物排放量約76萬,主要是煙塵、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳,使礦區遭受不同程度的污染。因二氧化硫污染導致的酸雨區面積占國土面積30%以上。
全國礦山植被、土地和水生態破壞問題突出。我國因采礦累計侵占的土地達59072,破壞森林11024,破壞草地2735。破壞土地16328,并且每年以416的速度遞增,導致了一些地區地下水位下降。此外,由于很多地方的掠奪性開采,造成了我國礦產資源的極大浪費。目前,我國礦產資源回收率僅為30%左右,比世界平均水平低20個百分點。
3.煤炭地質污染的防護措施
3.1樹立正確的可持續發展觀
采取防治結合的方針,開展礦山地質環境調查、研究工作,通過科學管理和工程技術手段開展積極有效的治理。目前,我國的礦山環境管理處于被動局面,環境調查、治理手段落后于其他發達國家,因此要改變這種局面,就要增加科學投入力度,加強地質環境保護的相關技術規范、標準的制定,如崩塌、滑坡、泥石流的勘查技術標準,礦山環境評價、恢復治理標準以及地面沉降檢測技術標準,使地質環境保護工作逐步實現法制化、規范化。
3.2積極開展煤礦環境地質調查工作
掌握煤炭開采過程中的地質環境問題的類型、分布規律和危害特征,煤礦的環境地質調查工作主要做好以下方面。
對礦區內各種地質災害,尤其是采動影響、煤矸石堆放引起的地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流等進行全面系統的調查,研究其形成條件、成因、分布規律、影響范圍、危害程度等,并針對性的實施連續監測,對煤礦建設和開采過程中可能誘發或加劇的地質災害進行預測、評估和預報。
進行礦區瓦斯地質調查,調查煤層瓦斯賦存、來源及分布規律,評價礦井瓦斯的涌出量、涌出特征,掌握影響瓦斯抽放的各類地質條件及改良方法。進行礦區的水文地質調查,查清礦井地下水和地表水的流動通道,確定污染水體的擴散途徑。進行礦區的水質分析和巖土分析,查明土壤污染、水體污染與煤炭生產中有害化學成分遷移的規律,為控制水土資源流失提高地質依據。
3.3建立一支技術高,設備精良,素質好的地質災害監測隊伍
建立地方群眾性監測網。地質災害的防治工作必須貫徹以防為主防治結合綜合治理原則。建立生態補償機制。首要特色是健全公共財政體制,加大各地區財政轉移支付力度,積極推行資源有償使用;全面征收礦產資源補償費、水資源費,建立礦山自然生態環境治理備用金制度;嚴格實行排污收費制度。同時著眼于構建長效機制,積極探索生態補償的市場化運作機制。應該在已有相關的法律條款的基礎上,緊密結合礦區環境的特點,建立起符合我國國情的礦區、環境保護法律法規體系和技術標準體系,該體系應覆蓋礦區發展的全過程。國家有關部門應通過舉行論證會、聽證會或其他形式,征求有關專家和公眾意見,盡快研究、制訂礦山環境破壞補償的新辦法目。
3.4健全地質環境治理和保護的法律法規
在審批辦礦時,應切實把礦山環境保護作為一項重要內容進行審查。在礦山環境管理的法律制度上,對于生態環境的保護和治理應該納入法制軌道,建立業項目環境影響評價制度、環境治理保證金和財務擔保制度、礦地生態恢復和土地復墾制度、環境許可證制度、環境監督和檢查制度。
[關鍵詞] 礦山; 地質災害; 生態環境效應; 生態恢復
我國是全球礦業大國之一,現有各類礦山約15萬個,個體采礦點約10萬個,礦業城市300多個,礦業產值約占全國工業總產值的7%,從業人員約2000萬人,礦業開發總規模居世界第3位。我國礦山生態環境污染與破壞十分嚴重,礦山開采不當造成地表塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、水體污染、礦震等各種地質災害,給國家造成了嚴重的經濟損失并危及人民生命財產安全。由于礦藏的不可移動性,以致礦山開采長期占用、破壞、污染土地,改變了區域水系結構,破壞了動植物區系,引發一系列社會經濟與生態環境問題,我國礦山數量眾多,生態環境問題嚴重,因此,礦山環境治理是一項巨大的系統工程,具有長期性、艱巨性、復雜性特點。
1 當前我國礦山環境的現狀
礦山的開發,不僅帶來了巨大的生產效益,也造成了生態環境破壞與環境污染。它不僅產生大量三廢,而且破壞原有地形、地貌和地質結構,引起一系列嚴重的礦山環境問題。
1.1導致地面塌陷、開裂、崩塌和滑坡等頻繁發生。礦山的開采都要剝離覆蓋巖層,開掘大量的井巷,將會產出大量的廢石、排土和尾砂,堆存它們將需占用大量的地表面積。因此,礦山的長時間開采,累計開采厚度的增大,礦山排放的廢渣堆積在山坡或溝谷,廢石與泥土混合堆放,使廢石的摩擦力減小,透水性變小而出現漬水,極易造成崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、水土流失、尾礦庫潰壩、礦井突水等災害,更有可能因為堆存不善,治理措施不合理而導致土地荒漠化的危險。
1.2地質條件發生變化與水質污染。無論是地下礦還是露天開采,如地下開采常引發地表沉陷,其主要特征是地表下沉、產生附加坡度和裂縫等,導致地下水被疏干,地表水漏失;礦山固體廢渣(煤矸石等)經雨水沖刷、淋溶,極易將其中的有毒有害成分滲入土壤中,造成土壤的酸堿污染(主要是強酸性污染)、有機毒物污染與重金屬污染。而土壤的納污和自凈能力有限,當污染物超過其臨界值時,將向外界環境輸出污染物,其自身的組成結構與功能也會發生變化,最終導致土壤資源的枯竭。并且,土壤污染在地表徑流和生物地球化學作用下還會發生遷移,危害毗鄰地區的環境質量,受污染的農產品則會通過食物鏈危害人體健康,嚴重影響水生生物的生存繁衍與人畜生活飲用。
1.3礦區塌陷、裂縫與礦井疏干排水,使礦山開采地段的儲水構造發生變化,造成地下水位下降,井泉干涸,形成大面積的疏干漏斗;地表徑流的變更,使水源枯竭,水利設施喪失原有功能,直接影響農作物耕種。而地面塌陷導致地下水位下降、土壤裂隙產生。土壤中的營養元素也隨著裂隙、地表徑流流入采空區或洼地,造成許多地方土壤養分短缺,土壤承載力下降。高潛水位礦區常常由于地表下沉引起土地鹽漬化和沼澤化,導致土地喪失耕種能力。
1.4水土流失加劇。礦山開采對山體和自然景觀破壞嚴重,造成森林植被破壞,基巖,使得昔日青山綠地成為荒山禿嶺,露天礦坑和井工礦抽排地下水使礦區地下水位大幅度下降,造成土地貧瘠,植被退化,最終導致礦區大面積人工裸地的形成,極易被雨水沖刷;由于排土場和尾礦占地,形成地面的起伏及溝槽的分布,增加了地表水的流速,使水土更易移動,沖刷加劇,導致土壤結構以及地表植被的完全破壞,并且造成的土壤環境破壞幾乎不可恢復。由此而引發的水土流失加劇,淤塞污染水體,增加揚塵,導致植被破壞、地質遺跡破壞、自然景觀及人文景觀影響破壞等,嚴重破壞生態環境資源。
1.5生物多樣性損失。環境污染由于生產技術水平的限制,礦山開采的過程中會產生大量的“三廢”,會對地表水、地下水、土壤、植被和大氣環境造成嚴重污染。植被清除、土壤退化與污染、水土流失,對礦區生物多樣性的維持都是致命打擊,嚴重威脅了動植物生存。
2 對礦山地質環境保護與恢復治理因素的影響
2.1對工作量的影響。礦區具有節理裂縫發育的特點,存著較大的坍塌滑坡等安全隱患,周邊礦區在受到各種開采活動以及區域范圍內地質構造等多方面的影響,礦區的各個安全臺的邊緣存在較為明顯的縫隙;邊坡的角度遠大于巖層的傾斜角度,隨時存在著較為嚴重的滑坡等安全事故隱患,礦區開采區域內的底邊的邊緣沿著斜坡呈現較為復雜的節理性發育特點,巖層破碎情況嚴重,在安全平臺之上可以見到有大量的崩落的巖石存在,給礦山地質環境保護與恢復治理增加了難度,給礦山環境保護與恢復治理工程的開展,增加了較大的工作范圍和工作量。
2.2對治理內容的影響。礦區的地質構造被嚴重打破,增加了地質災害發生的可能性和發生的頻率,礦山開采原就是一種對山體巖層的破壞行為,開采作業不可避免的打破了礦區邊緣巖體內所原有的應力及平衡狀態,造成次生應力場的形成,在次生應力場及其他因素的作用下,很容易使礦山的邊坡巖體出現變形,使巖體失去最初的穩定性,導致崩落、傾倒坍塌、滑落等現象的發生,這是礦山地質環境保護與恢復治理的重點內容。在巨大內外力的作用下,可能會對其他看似相距遙遠而無關的區域帶來較大的地質災害,甚至給礦山地質環境保護與恢復質量工程的部署開展造成較大的危害。
2.3對治理目標的影響。礦山地質環境保護與恢復治理的主要任務是依靠科技的進步,在礦區發展起循環經濟,建立起綠色的礦業;通過礦山地質環境保護與恢復治理,最大程度的減少有可能造成礦山地質環境問題的因素;對礦山的開發建設活動中涉及到的生態環境實施保護,恢復礦山在開采過程中被破壞地質構造,實施礦山及周邊區域各種次生地質災害的監測與防控。對礦區內的采空區的邊坡,以及安全臺等巖體滑落類安全風險較高的區域進行綜合治理,有效的減少礦山在開采過程中所面臨的安全隱患,在對礦山已被破壞的地質環境進行治理和落實保護措施之后,適當的種植草和樹木等植被,使礦山的地質環境盡快的恢復至良好的狀態。
2.4對治理時間的影響。開采活動中造成的地質構造嚴重破壞,所引發的地質災害和次生災害較為嚴重,甚至會在礦山地質環境保護與恢復治理開展中給相關人員和工程落實造成較大的危害,使得礦山地質環境保護與恢復治理工程在部署上要切實的提高和重視,也就是在各種開采活動進行的過程中,礦產資源的開采不能以地質結構等地質環境的破壞為代價,開采活動開始之前要先進行地質環境及地質災害的評估,調整防護措施,將對地質構造造成的破壞控制在一定的范圍之內,并在恢復質量工程的開展中將地質破壞嚴重部位的恢復治理訂立為重點恢復內容,減少地質破壞因恢復治理不善引發的次生災害。
3 礦山環境生態恢復的基本原則
3.1堅持以人為本。礦山的環境破壞生態恢復最終目的是避免地質災害直接或間接的對礦山職工和礦區居民的生命財產安全構成威脅,通過礦山環境治理,讓人們有一個好的生活環境。
3.2堅持綜合治理。在生態恢復治理過程中要針對礦山地質環境破壞的特點、方式、分布及危害程度,抓住重點和關鍵環節,因地制宜、因害設防,采取攔、排、護、整、填、植等方面的綜合措施開展生態治理。
3.3堅持因地制宜。礦山地質生態環境恢復治理工程應在遵循生態社會效益優先的基礎上,區別不同的礦山地質環境問題,采取不同的治理措施。同時根據資金情況、礦山地質環境問題的危害大小、輕重緩急,分期、分階段進行治理。
3.4堅持多措結合。礦山環境治理只有將工程措施與生物措施緊密結合,才能達到礦山環境治理的最終目標。各種工程措施只要配置合理,就能根治地質災害。但工程措施投資過大,而生物措施恰好彌補工程措施的缺點,其投資較小,能改善小氣候的特點,使其廣泛應用于礦山環境治理中。
4 礦山環境生態恢復的相應措施
4.1加強礦山環境保護立法建設要建立環境保護和資源保護之間的有機聯系,實行礦山主管部門和本地區政府嚴格的礦山環境保護責任制,績效考核與問題責任追究制,健全礦山環境保護的環境影響評價制度、環境許可證制度、三同時制度、礦山生態環境恢復的標準制度等,以堅持從源頭上防治破壞礦山環境和扭轉礦山生態惡化的趨勢。結合本地實際情況明確礦山環境監管工作模式、職能分工,以確保礦山環境保護工作高效、有序的進行。在礦山企業內部建立環境目標評估程序和決策模式,鼓勵企業發揚主人翁精神,積極治理礦山環境。大力提倡清潔的投入,注重綠色科技在環保和資源開發中的作用,從根本上防治環境污染和生態破壞。
4.2加強科學技術應用,促進礦山環境恢復從源頭上放棄以犧牲生態環境為代價的先污染、后治理,先破壞、后恢復礦業模式。同時采取相應的礦山環境修復技術,促進礦山環境的恢復。根據礦區的氣候和土壤條件,植被篩選應著眼于植被品種的近期表現,兼顧其長期優勢,植物品種的選擇首先要根據生物學特性,考慮適地適樹原則,尤以選擇根系發達、成活率高、速生的鄉土植物。在配置植物時要考慮邊坡結構、種植后的管護要求、自然條件等,以決定種植的形式和品種。同時要考慮與設計目的相適應與附近的植被和風景等條件相適應。
4.3水土流失的綜合治理。在堆棄場地建設擋渣墻、攔渣壩和排水工程等,進行攔擋與防漏處理。對影響礦山安全的坡面,根據坡長分段布設截流溝、排洪渠等工程,并配以防護林草帶,增加植被覆蓋,減少坡面徑流對地表的沖刷,保證礦業生產安全運行。礦山開采形成的各類邊坡,除盡可能采取措施恢復植被外,根據邊坡穩定程度及對周圍的影響,采取相應的工程措施進行防護。坡面防護根據坡度不同而采用石砌護坡或植被護坡。對礦山生產過程中產生的大量廢石堆、廢棄工業場地及尾礦庫,采取排蓄結合的辦法,排水攔渣,有效解決“三廢”污染。同時對服務期滿的棄渣場、尾礦庫采取復墾措施,提高土地利用率。對各類面,分別采取不同的措施,加速植被恢復。
4.4礦區土壤培肥改良技術。國內外礦區土壤重金屬污染治理主要包括物理、化學和生物治理技術三類。土壤培肥改良技術就是對土壤團粒結構、pH值等理化性質的改良及土壤養分、有機質等營養狀況的改善,在采礦前先把表層及亞表層土壤取走并加以保存,待工程結束后再放回原處,這樣雖破壞了植被,但土壤的物理性質、營養條件與種子庫基本保
持原樣,本土植物能迅速定居。廢棄地土層較薄時,可采用異地熟土覆蓋,直接固定地表土層,并對土壤理化特性進行改良,特別是引進氮素、微生物和植物種子,為礦區重建植被提供了有利條件。對于pH值不太低的酸性土壤可施用碳酸氫鹽或石灰來調節酸性,增加土壤中的鈣含量,改善土壤結構,主要包括化學肥料、有機廢棄物、固氮植物、綠肥、微生物等。
5 結束語
我國當前礦區生態恢復的典型技術體系主要包括礦區土壤污染的治理及土壤環境質量的改善,礦區植被的恢復,水土流失的綜合治理等。必須強調的是,礦區生態恢復不僅僅是一個技術工程層面的問題,而且與礦區的社會經濟發展密不可分,是一項耦合了社會、經濟、資源與環境的系統工程。因此,礦區土地復墾是以人類發展為核心,對土地自然、經濟與社會屬性的綜合整治,在消除環境危害的同時重建生態平衡。
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