礦區(qū)開采對地質(zhì)環(huán)境的影響及治理

[摘要]：礦產(chǎn)資源的開采支持著國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，但同時(shí)也引發(fā)了一系列的地質(zhì)環(huán)境問題。本文對礦區(qū)開采對地質(zhì)環(huán)境的影響、礦區(qū)地面塌陷的危害和礦區(qū)環(huán)境主要治理方法進(jìn)行了分析，旨在對相關(guān)領(lǐng)域的研究起到拋磚引玉的作用。

[關(guān)鍵詞]：礦區(qū)開采；地質(zhì)環(huán)境；治理

經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源是基礎(chǔ)。目前，我國仍是以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，但在煤炭的開采過程中，不可避免地會引起土地資源破壞和生態(tài)環(huán)境的變化，從而加劇了我國的人地矛盾和生態(tài)環(huán)境惡化。

一，礦區(qū)開采對地質(zhì)環(huán)境的影響

礦井在開發(fā)建設(shè)和生產(chǎn)過程中對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的損害影響主要表現(xiàn)在：因地下開采而形成地表塌陷區(qū)，破壞土地、影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；各種污水剎瞰將影響地面水系、水量及水質(zhì)；鍋爐煙氣中污染物將增加大氣中污染物的濃度。主要污染源及污染物特征有：

1、地表沉陷

煤層開采引起的地表沉陷，影響范圍大、對土地的破壞嚴(yán)重，地面在雨季還可能出現(xiàn)積水現(xiàn)象，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和區(qū)域農(nóng)民的生活。

2、水污染源

水污染源主要為礦井并下排水、工業(yè)場地生產(chǎn)生活污水及居住區(qū)生活污水等。煤炭開采過程中疏干排水使地下水資源受到破壞和污染，不少礦區(qū)井泉干涸，在半干早的西部礦區(qū)還有可能誘發(fā)沙摸化。此外，在煤炭開采和加工過程中排放的礦井水、選煤廢水、火藥石廢水等污染農(nóng)、湖泊以及地下飲用水源。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)測評，每年排放的礦井廢水達(dá)2×109m3。

3、大氣污染源

礦區(qū)大氣污染主要來自于礦井排風(fēng)、瓦斯排放、礦區(qū)工業(yè)鍋爐和民用灶燃煤以及矸石山自燃。全國煤炭系統(tǒng)每年由燃煤排放到大氣中的廢氣估計(jì)約為1700m3，煙塵0.3Mt以上，S020，32Mt左右，甲烷是一種重要的溫室效應(yīng)氣體，我國煤礦每年向大氣排放的煤層氣約6×108m3，抽放未利用排入大氣的高濃度瓦斯1.2×107m3，約占世界因采煤而排放甲烷總量的四分之一左右。

4，固體廢棄物污染源

煤礦的固體廢棄物主要有煤研石、露天礦剝離物、煤泥、粉煤灰等。目前。全國歷年矸石堆積量約達(dá)3.0Gt，露天礦剝離物已達(dá)100Mt，礦區(qū)坑口每年排放灰渣約2000m3。煤矸石自燃污染大氣。殲石淋溶水污染周圍的土壤和水體，晾干的煤泥及粉煤灰易隨風(fēng)飄揚(yáng)，污染大氣環(huán)境。

二，礦區(qū)地面塌陷的危害

煤炭是我國的第一能源，在我國的一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭所占的比例高達(dá)72％，同時(shí)，煤炭也是化工、橡膠等行業(yè)的重要生產(chǎn)原料。隨著煤炭資源的開采，造成了大面積的土地塌陷，使人地矛盾日益突出。影響了當(dāng)?shù)厝罕姷纳?，制約了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

1、地面塌陷對礦山企業(yè)的危害

地面塌陷不僅毀壞礦山附近的農(nóng)田、地面建筑，工業(yè)和民用設(shè)施，而且常使地表水灌入礦坑，為此需要增加排水設(shè)施和費(fèi)用，對塌陷的一帶，要付征地費(fèi)、賠償費(fèi)。主要表現(xiàn)在：破壞地面建筑；破壞工業(yè)、民用設(shè)施。增加征地費(fèi)用，加重企業(yè)負(fù)擔(dān)；增加排水設(shè)施和費(fèi)用。

2、塌陷對農(nóng)業(yè)的影響和危害

塌陷對農(nóng)業(yè)最大的盞害是破壞土地資源。我國土地緊缺，且山地多，平原少，人多地少的矛盾十分突出。全國現(xiàn)有耕地約1億ha，僅占全部土地面積的10.4％，人均約0.087ha，僅為世界平均數(shù)(0.37ha)的24％。我國土地后備資源潛力不大，耕地后備資源不足，目前，我國采礦業(yè)每年占用和破壞的土地約達(dá)3.4萬／ha，其中僅每年煤炭開采形成的地面塌陷就約達(dá)3.0萬ha，累計(jì)已達(dá)約60萬／ha。在高潛水位礦區(qū)，井工開采造成的塌陷區(qū)常年積水或季節(jié)性積水，造成耕地絕產(chǎn)，并使原地面農(nóng)田水利設(shè)施遭受嚴(yán)重破壞。根據(jù)近幾年我國中東部具有代表性的開灤、淮北、平頂山、徐州、充州和大屯礦區(qū)，以及東北內(nèi)蒙古等10大礦區(qū)土地塌陷統(tǒng)計(jì)調(diào)查，我國各礦區(qū)每采萬噸煤的塌陷影響面積約在0.1--0.3ha，平均0.2ha；每采萬噸煤因塌陷而積水絕產(chǎn)需征地面積約0.01--0.29ha，平均0.067ha。這一毀地趨勢已引起采礦業(yè)學(xué)者的密切注意，隨著我國煤炭資源的開發(fā)力度的不斷加大，破壞還將不斷加大。因此，礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建已引起全社會的關(guān)注。

三，礦區(qū)環(huán)境主要治理方法

1、采煤塌陷地的恢復(fù)治理技術(shù)

(1)疏干法

采用合理的排水措施，使采煤塌焰地積水排干，再加以必要的整修工程，使采煤塌陷地不再積水并得以恢復(fù)利用，這種工程措施稱之為疏干法。它往往用于潛水位不太高、地表下沉不大，且正常的抖陳措施和地表整修工程就能保證土地恢復(fù)利用的塌陷區(qū)，其優(yōu)點(diǎn)是投資少、見效快，且不改變土地原有用途。

(2)挖深墊淺法

這種方法就是用挖掘機(jī)械如推土機(jī)、水力挖塘機(jī)組，將塌陷深的區(qū)域再挖深，形成水(魚)塘，取出的土方充填塌陷淺的區(qū)域形成耕地，達(dá)到水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)種植并舉的利用目標(biāo)。它主要用于塌陷較深，有積水的中、潛水位地區(qū)。因其操作簡單、適用面廣，經(jīng)濟(jì)效益高、生態(tài)效益顯著，被廣泛用于采煤塌陷地復(fù)墾。

(3)充填復(fù)墾法

這種方法是利用礦區(qū)附近的煤研石、粉煤灰、露天礦剝離物等可供利用的充填材料充填采煤塌陷地復(fù)田。這種方法多用于有足夠的充填材料且充填材料無污染，可經(jīng)濟(jì)有效防護(hù)治理的地區(qū)，因其既解決了塌陷地復(fù)墾問題又解決了礦山固體廢棄物的處理問題，所以經(jīng)濟(jì)效益最佳。

(4)直接利用法

對于大面積的塌陷地，特別是大面積積水或積水很深的水域以及未確定塌陷或暫難復(fù)墾的塌陷地，常根據(jù)塌陷地現(xiàn)狀因地制宜地直接加以利用，如網(wǎng)箱養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、種植淺水藕或耐濕作物等。

(5)生態(tài)工程復(fù)墾

生態(tài)工程復(fù)墾就是將土地復(fù)墾工程技術(shù)與生態(tài)工程技術(shù)結(jié)合起來。綜合運(yùn)用生物學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)技術(shù)以及系統(tǒng)工程學(xué)等理論，運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)的物種共生和物質(zhì)循環(huán)再生等原理，結(jié)合系統(tǒng)工程方法對破壞土地所設(shè)計(jì)的多層次利用工藝技術(shù)，其目的是促進(jìn)各生產(chǎn)要素的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)、能量的多級分層利用，不斷提高其轉(zhuǎn)化效率和生產(chǎn)力，獲得較高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會綜合效益。這種方法目前正在試驗(yàn)推廣，具有很大的發(fā)展前景。

2、土地復(fù)墾的主要模式

塌陷區(qū)復(fù)墾技術(shù)可分為充填復(fù)墾與非充填復(fù)墾兩大類，充填復(fù)墾主要用礦區(qū)固體廢渣作充填物料，主要充填物料為煤研石和坑口電廠粉煤灰還有較少的生活垃圾可資利用，在有條件的礦區(qū)還可以用露天礦剝離廢石和河泥、湖泥充填復(fù)墾。其復(fù)墾模式主要有：

(1)淺層塌陷區(qū)挖塘造地模式

這種復(fù)墾模式主要采用“挖淺墊深”的方法，將造地與挖塘相結(jié)合。常用的工程措施是泥漿泵抽取法或推土機(jī)搬運(yùn)法。據(jù)調(diào)查，一般挖0.4ha塘可造0.6ha地，但深淺不同的塌陷區(qū)，塘、地比有所不同。

(2)煤矸石充填塌陷區(qū)營造基建用地模式

這種模式是將煤矸石的堆放與塌陷區(qū)的治理進(jìn)行統(tǒng)籌安排，利用發(fā)熱量較低的煤矸石作填料，直接填充塌陷區(qū)造地，以用作煤礦基建用地和壓煤村莊搬遷的新村址。

(3)粉煤灰充填極土造林模式

煤礦區(qū)一般都配套建有大型坑口電廠，電廠產(chǎn)生大量的粉煤灰等固體廢棄物。粉煤灰的堆放占用大量耕地，而且粉煤灰經(jīng)風(fēng)吹揚(yáng)，形成粉塵污染。在粉煤灰上理蓋一層黃土，然后植樹造林。造林不僅可改善生態(tài)環(huán)境，而且可取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

(4)深淺交錯(cuò)尚未穩(wěn)定的塌陷區(qū)的魚、鴨混養(yǎng)模式

對于地下正在采煤的塌陷區(qū)。由于塌陷仍在進(jìn)行，深淺不一，宜采取魚、鴨混養(yǎng)短期粗放式的復(fù)墾模式。