豐城市煤礦開發(fā)對(duì)礦區(qū)環(huán)境的影響及控制

田有元

（江西省煤田地質(zhì)局一九五地質(zhì)隊(duì)，江西豐城331100）

豐城市煤礦開發(fā)對(duì)礦區(qū)環(huán)境的影響及控制

田有元*

（江西省煤田地質(zhì)局一九五地質(zhì)隊(duì)，江西豐城331100）

豐城市煤礦開采所造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)退化的重要因素，占用和破壞土地、污染水資源、造成生物多樣性損害等。從政策和技術(shù)層面分別探討礦區(qū)生態(tài)修復(fù)問題,旨在恢復(fù)礦區(qū)的生態(tài)平衡。

礦山開采；生態(tài)環(huán)境；開采控制；生態(tài)修復(fù)

中國(guó)有95%以上的一次能源、80%以上的工業(yè)原料和70%以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料來自于礦產(chǎn)資源。礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用,有力地支撐了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。但我國(guó)礦業(yè)在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的問題。

1 礦山開采對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

1.1 占用和破壞土地

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用必然占用和破壞土地,包括采礦場(chǎng)破壞土地、廢渣堆放破壞土地、地面塌陷破壞土地、礦區(qū)修路及建設(shè)廠房占用破壞土地等,礦山對(duì)土地的破壞存在于礦產(chǎn)資源開發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)煤礦開采工藝流程可以看出，在生產(chǎn)過程中對(duì)土地造成的損毀可分3個(gè)環(huán)節(jié)：

(1)主要是發(fā)生在礦山基建期和擴(kuò)建工程建設(shè)期，其主要表現(xiàn)形式為直接占用和井口挖損，地面大規(guī)模碾壓，以及建設(shè)產(chǎn)生的土石方和井巷工程產(chǎn)生大量固體廢棄物將占?jí)捍罅客恋?，造成地表形態(tài)和功能發(fā)生根本改變。

(2)主要集中在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期產(chǎn)生的矸石臨時(shí)堆放期間如果管理不當(dāng)，其淋溶滲漏液會(huì)流入周邊土地，對(duì)周邊的水體、土壤以及生態(tài)造成破壞；矸石的風(fēng)化物由于風(fēng)力作用可能產(chǎn)生大量的粉塵，覆蓋在周邊的植被上，影響植被的正常生長(zhǎng)。

(3)土地在礦產(chǎn)開采期間發(fā)生塌陷改變區(qū)域地形地貌和巖層的穩(wěn)定性對(duì)土地利用方式和類型產(chǎn)生影響，使得諸如水土流失、滑坡及泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性增大。采礦活動(dòng)本身遭受上述地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大，危險(xiǎn)程度較大；在采空區(qū)影響帶，采礦活動(dòng)引發(fā)和遭受地裂縫、地面塌陷的可能性較大，危險(xiǎn)程度較大。

豐城市煤礦開采主要為井下開采，井下開采對(duì)土地造成的損毀形式主要為挖損、壓占、地表裂縫及地表塌陷、污染等。

(1)挖損：挖損主要指工業(yè)場(chǎng)地剝離大量表土及巖石，使得區(qū)內(nèi)土壤消失或減少，土壤與其母巖的上下繼承關(guān)系也不復(fù)存在，結(jié)果不但改變了原有用地類型，也改變了原有自然土壤的存在狀態(tài)，同時(shí)對(duì)地表的植被造成徹底破壞。

（3）壓占：儲(chǔ)煤場(chǎng)、棄渣場(chǎng)、聯(lián)絡(luò)道路等對(duì)土壤的壓占所造成的后果是原地表植被將不復(fù)存在，堆積廢石形成的自然表面將無植被覆蓋，容易導(dǎo)致泥石流和水土流失，有惡化當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）地表裂縫及地表塌陷：由于煤礦為井下開采，可能會(huì)使地表局部出現(xiàn)地表裂縫及不同程度的塌陷坑。礦區(qū)屬低丘陵區(qū)，原礦井開采范圍內(nèi)煤層厚度變化大，但由于開采范圍較小，對(duì)地表影響較小，隨著礦區(qū)面積的增大，開采范圍逐漸增加，但開采深度也逐漸加深，對(duì)地表影響有限。

采空塌陷區(qū)在對(duì)土地的損毀是隨著采礦工作面的推進(jìn)而逐漸發(fā)生的，因而在時(shí)間上是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，在空間上也有一定的影響范圍。當(dāng)開采活動(dòng)停止后，上覆巖石和地表的移動(dòng)、變形、沉陷和破壞亦將在一定時(shí)間逐漸終止于一定范圍之內(nèi)。

對(duì)裂縫、塌陷區(qū)的處理主要是加強(qiáng)觀測(cè)、及時(shí)充填裂縫，防洪排澇，并加強(qiáng)綠化，防止水土流失，防止發(fā)生泥石流。

1.2 造成水資源污染

礦山開采造成水資源污染包括地表水資源污染和地下水資源污染。地表水資源污染主要是指選礦水和選礦廢水排入地表水體所造成的污染。在采礦生產(chǎn)過程中，露天開采或地下開采疏干排水和廢石淋溶水都含有較高的懸浮物及重金屬等，排入水體后往往造成地表水體的有機(jī)污染和重金屬污染,并且增加水體的混濁度，影響水體納污能力。另外，矸石及露天堆煤場(chǎng)遇到雨天時(shí)所排放的大量廢水也很容易使礦區(qū)周圍的河流、湖泊變成黑色死水。相對(duì)地表水資源污染，地下水資源污染更具有隱蔽性，且影響深遠(yuǎn),難以恢復(fù)。礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度和延伸速度的不斷加大提高，使得礦區(qū)地下水位大面積下降，導(dǎo)致缺水地區(qū)供水更加緊張，影響當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)生活。

1.3 造成生物多樣性損失

廢渣排放、植被清除、土壤污染與退化都嚴(yán)重影響著礦區(qū)動(dòng)植物的生存，對(duì)生物多樣性造成的破壞往往是不可逆的。生物多樣性喪失后，雖然一些耐性物種能在礦地實(shí)現(xiàn)植物的自然定居，但形成的植被質(zhì)量也通常是相對(duì)低劣的，因?yàn)榈V山廢棄土地土層薄、生物活性差，受損的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)又非常緩慢，往往要50～100年。所以，礦山開采對(duì)生物多樣性的破壞往往是致命的。

另外生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期內(nèi)由于礦山生產(chǎn)掘進(jìn)可能會(huì)引發(fā)地表塌陷。塌陷會(huì)改變塌陷區(qū)地形地貌，破壞土壤和水分循環(huán)，破壞植被的根系和水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的途徑，從而影響植被生長(zhǎng)。且地下水、地表水的變化，會(huì)對(duì)植被造成影響，地表土壤缺水，會(huì)導(dǎo)致需水多的植被被需水少的植被取代。

2 礦區(qū)生態(tài)修復(fù)

礦區(qū)生態(tài)修復(fù)實(shí)際上就是礦區(qū)的復(fù)墾。礦區(qū)生態(tài)修復(fù)是指對(duì)采礦引起退化的礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，通過重整地形和表土，采取植被和其他適宜的土地利用方式，恢復(fù)其生態(tài)平衡的過程。土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)在詳細(xì)調(diào)研項(xiàng)目區(qū)自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況以及土地利用狀況的基礎(chǔ)上，依據(jù)國(guó)家和地區(qū)的法律法規(guī)及相關(guān)規(guī)劃，綜合考慮土地?fù)p毀分析結(jié)果、公眾參與意見以及周邊類似項(xiàng)目的復(fù)墾經(jīng)驗(yàn)等，采取切實(shí)可行的辦法，確定復(fù)墾利用方向。

2.1 復(fù)墾土地評(píng)價(jià)原則

（1）符合土地利用總體規(guī)劃，并與其他規(guī)劃等相協(xié)調(diào)的原則。土地利用總體規(guī)劃是從全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益出發(fā)，以區(qū)域內(nèi)全部土地為對(duì)象，對(duì)土地利用、開發(fā)、整治、保護(hù)等方面所做的統(tǒng)籌安排。土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)符合土地利用總體規(guī)劃，避免盲目投資、過度超前浪費(fèi)土地資源。同時(shí)也應(yīng)與其他規(guī)劃相協(xié)調(diào)。

（2）因地制宜和農(nóng)用地優(yōu)先原則。土地的利用受周圍環(huán)境條件制約，土地利用受方式必須與之相應(yīng)的配套設(shè)施和環(huán)境特征相適應(yīng)。根據(jù)被破壞前后土地?fù)碛械幕A(chǔ)設(shè)施，因地制宜、揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，宜農(nóng)則農(nóng)，宜林則林，宜牧則牧，宜漁則漁。因此按照《土地復(fù)墾條例》第四條規(guī)定，復(fù)墾的替代應(yīng)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先用于農(nóng)業(yè)。

（3）自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素相結(jié)合原則。在進(jìn)行復(fù)墾責(zé)任范圍內(nèi)被損毀土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)時(shí)，既要考慮其自然屬性（土壤、氣候、地貌、水資源），同時(shí)也要考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性，（如種植習(xí)慣、業(yè)主意愿、社會(huì)需要、生產(chǎn)力水平等）。確定損毀土地復(fù)墾方向需綜合考慮項(xiàng)目區(qū)自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素以及公眾參與意見等。復(fù)墾方向的確定也應(yīng)該類比周邊同類項(xiàng)目的復(fù)墾經(jīng)驗(yàn)。

（4）主導(dǎo)限制因素與綜合平衡原則。影響損毀土地復(fù)墾利用的因素很多，如塌陷、積水、土源、水源、土壤肥力、坡度以及灌排條件等。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)自然環(huán)境、土地利用和土地?fù)p毀情況，分析影響損毀土地復(fù)墾利用的主導(dǎo)性限制因素，同時(shí)也兼顧其他限制因素。

（5）綜合效益最佳的原則。在確定土地的復(fù)墾方向時(shí)，應(yīng)首先考慮其最佳綜合效益，選擇最佳的利用方向。根據(jù)土地狀況是否適宜復(fù)墾為某種用途的土地，或以最小的資金投入取得最佳的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益，同時(shí)應(yīng)注意發(fā)揮整體效益，即根據(jù)區(qū)域土地利用總體規(guī)劃的要求，合理確定土地復(fù)墾方向。

（6）動(dòng)態(tài)和土地可持續(xù)發(fā)展的原則。土地?fù)p毀是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，復(fù)墾土地的適宜性也隨損毀等級(jí)與過程而變化，具有動(dòng)態(tài)性，在進(jìn)行土地復(fù)墾的適宜性評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)考慮礦區(qū)工農(nóng)業(yè)發(fā)展的前景、科技進(jìn)步以及生產(chǎn)和生活水平所帶來的社會(huì)需求方面的變化，確定復(fù)墾土地的開發(fā)利用方向。復(fù)墾后的土地應(yīng)既能滿足保護(hù)生物多樣性和生態(tài)環(huán)境的需要，又能滿足人類對(duì)土地的需求，應(yīng)保證生態(tài)安全和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

（7）經(jīng)濟(jì)可行與技術(shù)合理性的原則。土地復(fù)墾所需的費(fèi)用應(yīng)在保證復(fù)墾目標(biāo)完整、復(fù)墾效益達(dá)到復(fù)墾標(biāo)準(zhǔn)的前提下，兼顧土地復(fù)墾成本，盡可能減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。復(fù)墾技術(shù)應(yīng)能滿足復(fù)墾工作順利開展、復(fù)墾效果達(dá)到復(fù)墾標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.2 技術(shù)層面:清潔生產(chǎn)、修復(fù)與開采同步

（1）工業(yè)場(chǎng)地防制措施。根據(jù)工業(yè)場(chǎng)地的土壤條件和地形等特點(diǎn)，應(yīng)采取綜合防護(hù)措施，從根本上控制水土流失。首先，為防止工業(yè)場(chǎng)地平臺(tái)上的積水沿邊坡下泄引起水土流失，在堆放時(shí)有意將平盤筑成具有一定內(nèi)傾角的內(nèi)凹平面，同時(shí)在周圍修筑擋水堰，以控制平盤積水沿邊坡外流現(xiàn)象，從而擴(kuò)大平盤的積水面積；其次，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行土地平整、覆蓋表層剝離土、進(jìn)行植被防護(hù)；邊坡采取穩(wěn)定措施、實(shí)施開級(jí)削坡、坡腳用草袋護(hù)坡、坡面進(jìn)行魚鱗坑整地、并營(yíng)造灌木防護(hù)林；工業(yè)場(chǎng)地周邊修筑擋土圍堰、擋土圍堰營(yíng)造灌木防護(hù)林。

（2）減少及整治土地塌陷。 對(duì)于厚煤層可利用水砂充填管理采空區(qū)頂板,有效減輕地表沉陷。對(duì)薄及中厚的煤層群,應(yīng)采用離層帶高壓注入泥漿技術(shù),減緩和減少地表沉陷。對(duì)于劣質(zhì)煤層或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層,可采用柱式或房柱式采煤法及條帶式采煤法回采,以減少采后的地表塌陷量,減輕對(duì)地表環(huán)境的影響。

對(duì)于已塌陷的土地,在復(fù)墾技術(shù)上應(yīng)使用綜合整治的方式。如淺層采煤塌陷區(qū)的挖塘造地復(fù)墾,多層采煤塌陷區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖復(fù)墾,煤矸石充填區(qū)造地基建復(fù)墾，深淺交錯(cuò)尚未穩(wěn)定的塌陷區(qū)魚鴨混養(yǎng)復(fù)墾以及粉煤灰充填區(qū)的覆土造林復(fù)墾等。

（3）地面生產(chǎn)系統(tǒng)防治措施。由于建筑物地基開挖以及硬化場(chǎng)地等施工活動(dòng)，擾動(dòng)和破壞了原地貌及植被，增加了水土流失強(qiáng)度。同時(shí)，又是辦公、放置各種材料的地方，主體工程應(yīng)設(shè)計(jì)排水工程，水土保持應(yīng)以增加綠地面積及營(yíng)造周邊防護(hù)林、改善和保護(hù)環(huán)境為主。對(duì)公路（如礦井場(chǎng)外公路等）視采動(dòng)影響和破壞情況，及時(shí)進(jìn)行整修，保持路面平整，使公路能正常行車暢通。

（4）協(xié)調(diào)開采方法。根據(jù)井工開采地表水平變形的動(dòng)態(tài)分布規(guī)律，在采煤工作面的交接處，地表影響分別為拉伸與壓縮，拉伸產(chǎn)生的裂縫較小時(shí)，可能由地表壓縮變形而自動(dòng)愈合。因此，當(dāng)多個(gè)工作面開采時(shí)，通過在推進(jìn)方向上合理地布置工作面及開采順序，抵消一部分地表變形，使被保護(hù)對(duì)象處于沉陷區(qū)的中間部分或壓縮變形區(qū)，防止裂縫出現(xiàn)。

（5）利用和治理煤矸石。據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有的洗矸、煤泥和部分的采掘出的煤矸石，都具有一定的發(fā)熱量(300～3500kCal/kg),可以用于循環(huán)硫化床鍋爐燃燒發(fā)電，真正毫無熱值的白矸只有15%左右。煤矸石、洗矸、煤泥中的不可燃物質(zhì)部分，經(jīng)過循環(huán)硫化床低溫燃燒后，同時(shí)具脫炭和活化作用，其灰渣是很好的建材原料，部分可以直接摻入水泥中，部分可用于制磚，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益十分可觀。礦山開采過程中，盡量將井下的棄渣、廢石用于采空區(qū)的填充，剩余的棄渣、廢石運(yùn)出礦井后，盡量運(yùn)走用于道路修建、維護(hù)、攔矸壩的修建及塌陷區(qū)的充填，以減少?gòu)U石、廢渣占用土地面積，減少?gòu)?fù)墾資金。

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TD167

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1004-5716(2015)06-0143-03

2014-06-26

2014-07-02

田有元（1966-），男（漢族），江西吉安人，工程師，現(xiàn)從事水工環(huán)地質(zhì)研究工作。