露天采礦活動造成的若干地質(zhì)環(huán)境問題

何芳軍 陳福恩 陳慶豐

摘 要:在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中,露天開采以其諸多優(yōu)點而被廣泛采用,但其對自然環(huán)境的影響與破壞也是明顯的,包括對地下水資源、地質(zhì)災(zāi)害、地形地貌、土地資源等方面,本文著重從露天采礦過程中對土地資源的占用和破壞、露天礦邊坡失穩(wěn)破壞和水土流失三方面地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞:中天采礦土地資源地質(zhì)災(zāi)害邊坡失穩(wěn)水土流失

中圖分類號:TD167 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0135-02

露天采礦是一個移走礦體上的覆蓋物,得到所需礦物的過程。與地下開采相比,露天開采有許多優(yōu)點:操作靈便、采收率高、開采成本低、作業(yè)安全、生產(chǎn)效率高、勞動條件優(yōu)越,適合于大規(guī)模開采。礦產(chǎn)資源開發(fā)總量中50%～60%的煤85%～90%的金屬礦藏、50%的化學(xué)礦山原料、100%的非金屬和建筑材料,都是露天開采。露天采礦對環(huán)境的影響表現(xiàn)在:泉水枯竭、河水改道、邊坡失穩(wěn)發(fā)生崩塌、滑坡;礦山剝離堆土及礦渣堆積占用土地;淤塞河道、導(dǎo)致水患和礦山泥石流;礦山“三廢”(礦渣及尾礦、礦水及尾水、選冶廢氣及可燃性礦渣自燃)造成的土壤、水體及大氣污染;破壞地貌景觀,形成礦山荒漠化,加速水土流失等。

1 土地資源的占用和破壞

建設(shè)礦山要大興土木,開山整地,構(gòu)筑交通網(wǎng)、工業(yè)民用廠房和市鎮(zhèn)等;采礦,特別是露天采礦,要剝離地表覆蓋層,同時有大量的廢礦石排放,所有這些都需要占用大量的土地。據(jù)統(tǒng)計,一座大型礦山平均占地達(dá)(18～20)×104m2,小礦山也達(dá)幾萬平方米。這是采礦業(yè)普遍存在的一個嚴(yán)重問題。

土地破壞在一定程度上也影響了礦區(qū)的生態(tài)平衡。土地破壞了,植物、土壤及其中的微生物也跟著一起被消滅,地表喪失了穩(wěn)定性,會導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失,乃至造成泥石流和滑坡事故。被破壞的地表、廢石堆、尾礦池更是大氣、水體、土壤的污染源。

1.1 露天采礦破壞土地

目前,世界上年產(chǎn)15×104t以上礦石的礦山大約有一半是露天開采,礦石產(chǎn)量的75%左右來自于露天開采。

中國重點金屬礦山,約有90%是露天開采,每年剝離巖土約為(2.2～2.6)×108t,露天礦坑及堆土(巖)場侵占了大片農(nóng)田。到1995年,全國1173家國有大中型礦山企業(yè)中,占用土地面積729971.6hm2,其中僅露天開采礦場、排土場、尾礦場和塌陷區(qū)占地面積就有212817.4hm2,占礦山用地面積的29.15%,其他工業(yè)用地、行政生活用地等為5171.54hm2,占70.85%。

對于露天采礦,除采場破壞大量土地外,與之配套的排土場、尾礦庫和廠房、住宅等附屬設(shè)施的占地面積往往是采場的幾倍(表1),這不僅造成自然景觀和生態(tài)環(huán)境的破壞,還引起嚴(yán)重的與工農(nóng)業(yè)爭地的矛盾。(如表1)

1.2 廢石堆、尾礦堆放占用土地

礦山挖出大量的礦渣及尾礦,它們的堆放也占用大量土地。據(jù)中國28個重點露天礦調(diào)查,堆土(巖)場占地總面積達(dá)4470 hm2,每年新占土地約400hm2以上。在1985年全國重點煤礦形成的矸石山有671座,堆放量7.8×108t,至1988年增加到730座,堆放量9×108t,今后每年還要新排放6000t,繼續(xù)擴(kuò)大占用土地。

2 露天礦邊坡失穩(wěn)破壞

露天開采人為地塑造了邊坡,隨著開挖深度的加大,邊坡的規(guī)模也不斷擴(kuò)大,既嚴(yán)重地破壞了地應(yīng)力的自然平衡,又導(dǎo)致了人工邊坡的變形、破壞和滑移。露天礦邊坡的破壞主要有兩大類:具有明顯滑動面的邊坡失穩(wěn)破壞和蠕變—坍塌變形破壞。前者包括平面滑動模式、楔形體滑動模式和曲面滑動模式,后者有傾倒破壞模式、潰屈破壞模式。此外,還有上述不同模式之間的相互組合形成的復(fù)合式破壞模式。邊坡巖土體中軟弱結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及其組合關(guān)系是控制露天礦邊坡穩(wěn)定性的主要地質(zhì)因素。

中國遼寧撫順西露天礦是一座大型礦山,東西長6600m,南北寬2200m,設(shè)計最終采深400m。1914年投產(chǎn),1927年首次出現(xiàn)滑坡;爾后,邊坡變形、滑坡、傾倒相繼發(fā)生,幾乎遍布采坑四周,采場揭露的不同埋深的各類巖體均發(fā)生過變形破壞。其中北幫西區(qū)1960～1984年先后發(fā)生過13次滑坡,多次破壞采掘平臺、運輸線路和車輛、排水系統(tǒng)及輸電設(shè)備,甚至發(fā)生機車脫軌事故。位于河北省的首鋼遷安水廠露天礦,自投產(chǎn)以來邊坡發(fā)生109處滑塌和變形失穩(wěn),其中35處受斷層、節(jié)理等軟弱結(jié)構(gòu)面控制。

露天礦邊坡失穩(wěn)破壞的影響因素主要有巖石性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、風(fēng)化條件、邊坡形狀、爆破振動等。邊坡失穩(wěn)防治的原則是以防為主,綜合整治。在邊坡開挖和采礦過程中,應(yīng)及時排除地表水、深降強排地下水,減少爆破次數(shù)、降低爆破強度,合理確定不同深度巖體的邊坡角,適時修整邊坡輪廓,提高邊坡穩(wěn)定性。對大型采礦邊坡,還需構(gòu)筑抗滑擋土墻、抗滑樁、灌注水泥砂漿及減載、排水等工程措施。

3 水土流失

廢石堆、尾礦壩如果設(shè)置不當(dāng)或管理不嚴(yán),會造成嚴(yán)重的滑坡、泥石流事故,導(dǎo)致更大范圍的土地破壞以及生命財產(chǎn)的損失。特別是一些小型采礦場,多在河床、公路、鐵路兩側(cè)采石開礦,亂采亂挖,亂堆亂放,經(jīng)常把矸石甚至礦石堆放在河床、河口、公(鐵)路邊等處,一遇暴雨就造成水土流失,產(chǎn)生滑坡、泥石流,將尾礦、矸石等沖入江河湖泊,造成水庫河塘淤塞,洪水排泄不通,甚至沖毀公路、鐵路,交通中斷,給國民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。

中國1173家大中型礦山的調(diào)查表明,產(chǎn)生水土流失及土地沙化所破壞的面積1706.7hm2,及743.5hm2,治理投資的費用已達(dá)2393.6萬元。1985年,湖南省某金屬礦山,因暴雨引發(fā)的山洪,沖垮了尾礦壩,使90多萬立方米的尾礦隨洪流而下,導(dǎo)致河谷兩側(cè)礦山和生活區(qū)部分建筑物夷為平地,1000hm2良田被淹沒,交通全部中斷,死亡40余人,造成礦山直接經(jīng)濟(jì)損失600余萬元。山西某鐵礦,尾礦壩被洪水沖垮,使下游兩個縣的400余hm2良田被毀。

河南秦嶺西峪溝金礦是中國最大的黃金生產(chǎn)地之一,由于亂采濫挖,并將數(shù)萬立方米的礦渣堆放在溝底,以致河道嚴(yán)重受阻。1994年7月中旬,暴雨形成的泥石流沿溝下泄,使道路及生產(chǎn)、生活設(shè)施遭到嚴(yán)重破壞,51人喪生,損失慘重。

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