西北地區(qū)礦山地質環(huán)境調查與防治研究

徐友寧，張江華，何芳，劉瑞平，陳華清，喬岡，柯海玲

（中國地質調查局西安地質調查中心，陜西 西安 710054）

2021年10月，中共中央、國務院印發(fā)的《黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展規(guī)劃綱要》明確要求：“統(tǒng)籌推進礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治，開展礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治，對歷史遺留礦山生態(tài)破壞與污染狀況進行調查評價，實施礦區(qū)地質環(huán)境治理、地形地貌重塑、植被重建等生態(tài)修復和土壤、水體污染治理，按照‘誰破壞誰修復、誰修復誰受益’原則盤活礦區(qū)自然資源，探索利用市場化方式推進礦山生態(tài)修復。強化生產(chǎn)礦山邊開采、邊治理舉措，及時修復生態(tài)和治理污染，停止對生態(tài)環(huán)境造成重大影響的礦產(chǎn)資源開發(fā)；統(tǒng)籌推進采煤沉陷區(qū)、歷史遺留礦山綜合治理，開展礦區(qū)污染治理和生態(tài)修復試點示范。落實綠色礦山標準和評價制度，加快生產(chǎn)礦山改造升級”。

礦山地質環(huán)境是資源與環(huán)境的同一體，礦產(chǎn)資源是人類生存與發(fā)展的物質基礎，而環(huán)境則是人類生存與發(fā)展的必要條件。資源與環(huán)境互相影響、互相轉化。礦產(chǎn)資源開發(fā)活動觸發(fā)和產(chǎn)生了一系列礦山地質環(huán)境問題，一方面是原生地質環(huán)境條件決定的，另一方面是礦產(chǎn)資源開發(fā)人為活動使其復雜化。大規(guī)模、高強度的礦產(chǎn)資源開發(fā)活動已成為影響和改變礦區(qū)地質環(huán)境的最活躍、最主要的地質作用力，成為加劇礦區(qū)地質環(huán)境變化的“催化劑”。礦山地質環(huán)境具有資源和環(huán)境雙重屬性，良好的地質環(huán)境質量有利于礦業(yè)的正常生產(chǎn)，惡化的地質環(huán)境影響和制約礦山正常生產(chǎn)。在大多數(shù)情況下，礦產(chǎn)開采造成的地質災害已經(jīng)超過了自然因素引發(fā)的地質災害。礦產(chǎn)資源開發(fā)活動疊加在礦山原生地質環(huán)境上，并且與原生地質環(huán)境發(fā)生相互作用，導致原生礦山地質環(huán)境隨礦業(yè)活動時間、強度而呈現(xiàn)復雜的、動態(tài)的變化。礦山地質環(huán)境變化一旦超出了礦區(qū)地質環(huán)境的容量，就會產(chǎn)生突發(fā)性的地質災害和累積性的土壤環(huán)境重金屬污染等礦山地質環(huán)境問題，危及礦山正常生產(chǎn)和人居生存環(huán)境的安全。為了實現(xiàn)礦區(qū)的高質量發(fā)展，在合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源的同時，亟需減少、減輕礦業(yè)開發(fā)對礦山地質環(huán)境的負面影響，保障礦區(qū)環(huán)境的良性循環(huán)，促進生態(tài)文明建設。

礦山地質環(huán)境調查評價工作是礦山地質環(huán)境防治領域的基礎性工作，在礦山地質環(huán)境防治中發(fā)揮的作用愈來愈重要。礦山地質環(huán)境調查評價工作是一項集實用性、基礎性、公益性、前瞻性（制定礦山地質環(huán)境保護規(guī)劃的基礎）、交叉性（各種學科知識的綜合運用）和系統(tǒng)性（資源毀損、地質災害和環(huán)境污染）六位一體的地質工作。

西北地區(qū)礦產(chǎn)資源蘊藏豐富，潛力巨大，礦業(yè)經(jīng)濟是各省區(qū)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，是保障“一帶一路”倡議的物質基礎。由于氣候干旱缺水，生態(tài)環(huán)境脆弱，崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、土地沙化、草地退化等區(qū)域性自然問題普遍存在。由于歷史認識的局限性，以往礦產(chǎn)資源開發(fā)利用時，只重視了礦業(yè)的經(jīng)濟效益，忽視了礦山地質環(huán)境損害的負面效應，加之技術、人才、資金等因素的制約，加劇了礦區(qū)地質環(huán)境的破壞程度。另一方面，干旱-半干旱礦山地質環(huán)境恢復治理工作與成效較其他地區(qū)更加困難，適應于溫暖、濕潤氣候區(qū)的生物技術措施由于缺水導致成效差，所以，研發(fā)生態(tài)脆弱區(qū)礦山地質環(huán)境治理恢復的關鍵技術和示范具有重要意義。

1 礦山地質環(huán)境調查研究及防治回顧

1.1 礦山地質環(huán)境調查評價

2000年以來，中國地質調查局部署了一系列礦山地質環(huán)境調查工作，涉及全國性礦山地質環(huán)境調查與評估、全國性圖件編制、區(qū)域性礦山地質環(huán)境綜合研究、典型礦山環(huán)境地質問題專題調查和礦山地質環(huán)境調查方法研究等項目，是國土資源大調查拓展的新的、特色業(yè)務領域之一。

西北地區(qū)的礦山地質環(huán)境工作早于全國專項工作。2001年，中國地質調查局西安地質調查中心（以下簡稱“西安地質調查中心”）開始了“西北地區(qū)不同類型礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境地質調查”工作，開啟了礦山地質環(huán)境調查工作。2003～2009年，西安地質調查中心承擔了《大型礦山地質環(huán)境調查技術要求》和《典型礦區(qū)地質環(huán)境調查方法》2個規(guī)范的編制任務；先后開展了“陜西潼關金礦區(qū)環(huán)境地質專題調查”、“陜西大柳塔煤礦區(qū)環(huán)境地質專題調查”、“小秦嶺金礦帶礦山地質環(huán)境調查評價”等典型礦山地質環(huán)境調查工作，詳細查明了礦山環(huán)境地質問題及其形成因素。同時，還開展了“全國不同類型礦山地質環(huán)境研究”、“中國礦山環(huán)境地質圖”及《1∶5萬礦山地質環(huán)境調查評價規(guī)范》等綜合研究、標準研制工作。2010～2015年，針對西北地區(qū)干旱-半干旱條件，西安地質調查中心實施了《西北地區(qū)典型礦山地質環(huán)境治理的關鍵技術示范》工作，通過總結礦山治理技術示范，形成了干旱-半干旱地區(qū)礦山地質環(huán)境治理模式，申報建立了國土資源部礦山地質環(huán)境陜西潼關野外觀測研究基地（2021年更名為“自然資源部陜西典型礦山地質環(huán)境野外科學觀測研究站”）。2012～2015年，實施了生態(tài)脆弱區(qū)“青海礦業(yè)開發(fā)地質環(huán)境效應研究”項目；2016～2018年，開展了寧東大型煤炭基地及秦嶺東部鉬、釩、鉛鋅礦帶礦山地質環(huán)境調查工作，支撐服務國家重要生態(tài)屏障的生態(tài)文明建設（圖1）。

圖1 西安地質調查中心承擔的主要礦山地質環(huán)境調查評價項目圖Fig.1 Map of mine geo-environmental survey and evaluation work hosted by Xi’an Center of CGS

1.2 礦山地質環(huán)境防治

2001年以來，原國土資源部、財政部通過探礦權、采礦權兩權價款費用，開展了歷史遺留礦山地質環(huán)境綜合治理工作，內容包括了礦山地質災害防治、采煤塌陷區(qū)治理、廢棄土地復墾、煤矸石山治理等。2009～2016年，原國土資源部進一步加大了礦山地質環(huán)境治理工作力度，西北地區(qū)大約有300余處礦山是這一政策的受惠對象。例如，陜西潼關及銅川資源枯竭型城市地質環(huán)境治理、陜西銅川焦坪煤礦區(qū)、紫陽瓦板巖礦區(qū)、鳳縣鉛鋅礦區(qū)、甘肅廠壩鉛鋅礦區(qū)、華亭煤礦區(qū)、窯街煤礦區(qū)、寧夏石嘴山煤礦區(qū)、青海三江源砂金礦區(qū)和新疆烏魯木齊市六道灣煤礦區(qū)等。

2007年，原國土資源部發(fā)布了《礦山環(huán)境保護與綜合治理方案編制規(guī)范（DZ/T223—2007）》的行業(yè)標準，從管理及規(guī)范上推進礦山地質環(huán)境防治工作。截止2014年6月，西北五省區(qū)全部建立了礦山地質環(huán)境恢復治理保證金制度，完成了省區(qū)級礦山地質環(huán)境保護與治理規(guī)劃（2006～2015年），健全完善監(jiān)督管理制度，建立技術支撐體系，加快生產(chǎn)及歷史遺留礦山地質環(huán)境治理恢復，歷史遺留的礦山地質環(huán)境問題逐步得到治理，礦山地質環(huán)境質量整體轉好。

另外，國家礦山公園建設將礦山地質環(huán)境綜合治理與保護珍貴的礦業(yè)遺跡結合起來。甘肅白銀火焰山國家礦山公園和青海格爾木察爾汗鹽湖國家礦山公園是原國土資源部首批批準建設的國家礦山公園。隨后，甘肅金昌金礦國家礦山公園、寧夏石嘴山國家礦山公園、甘肅玉門油田國家礦山公園、新疆富蘊可可托海稀有金屬國家礦山公園及陜西潼關小秦嶺金礦國家礦山公園也相繼獲得建設資格。2011年開始，隨著綠色礦山建設工作的開展，西北地區(qū)共申請綠色礦山111個，其中陜西省22個，甘肅省27個，青海省8個，寧夏自治區(qū)14個，新疆自治區(qū)40個。國家礦山公園和綠色礦山建設促進了區(qū)域礦山地質環(huán)境防治工作。

2 礦山地質環(huán)境理論與方法研究

礦山地質環(huán)境研究工作經(jīng)歷了實踐到理論再到實踐的過程，創(chuàng)建了礦山環(huán)境地質問題分類體系、礦山環(huán)境地質問題評價指標體系、礦山環(huán)境地質編圖理論與方法、礦山環(huán)境地質問題的形成機理研究、礦山地質環(huán)境治理關鍵技術、標準規(guī)范以及全流程一體化研究。

2.1 礦山地質環(huán)境問題分類體系研究

2001年，中國地質調查局開始在國土資源大調查中部署礦山地質環(huán)境調查工作, 標志著中國基礎性、公益性、系統(tǒng)性的礦山地質環(huán)境調查工作的開始（徐友寧，2008）。面對礦產(chǎn)資源開采產(chǎn)生的眾多環(huán)境問題，西安地質調查中心礦山地質環(huán)境團隊將礦山地質環(huán)境問題歸為3大類、23項指標，以指標指數(shù)作為劃分地質環(huán)境問題危害程度等級的依據(jù)，給出2類指標評價指數(shù)的計算方法，以及各指標相應的權重。再用模糊數(shù)學綜合評判法評定礦山地質環(huán)境問題的歷史、現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢的影響程度。在考慮礦山區(qū)位條件和恢復治理難度的基礎上，最終給出礦山地質環(huán)境問題的綜合評價等級，該等級也同時反映了礦山地質環(huán)境恢復治理的優(yōu)先順序（徐友寧等，2003）。之后的研究多在此分類的基礎上深化，例如基于ArcGIS 技術、模糊綜合評判法，對區(qū)域地質環(huán)境評價的指標體系建立、等級劃分、量化賦分、權重確定以及地質環(huán)境評價區(qū)劃等進行了探討（李美忠，2018）。另外用23個因素為評價目標建立了以指標加權分值分析法、模糊綜合評價法、灰色局勢決策分析法等數(shù)學方法為評價手段的礦山地質環(huán)境問題綜合評價指標體系（郝志賢，2015）。同時對23項指標做了精簡，構建了礦山地質環(huán)境問題現(xiàn)狀綜合評價體系（趙朝賀等，2013）。2011年，原國土資源部發(fā)布《礦山環(huán)境保護與綜合治理方案編制規(guī)范》，將礦山地質環(huán)境問題分為地質災害、含水層破壞、地形地貌景觀破壞、土地資源占壓與破壞等（圖2）。隨著生態(tài)文明建設的加強，研究者更注重高質量發(fā)展視角的綠色礦山建設評價指標體系研究，構建了一批融合 “環(huán)保、高效、安全、節(jié)約集約利用、健康地質”理念的礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀評價指標體系（雷明等，2019；尹剛偉，2019）。

2.2 礦山地質環(huán)境問題調查評價體系研究

建立科學、實用的礦山地質環(huán)境問題評價指標體系，具有促進礦山地質環(huán)境監(jiān)管及預警重要作用。礦山地質環(huán)境調查內容和對象的復雜性，導致調查方法錯綜復雜，要充分借鑒和吸收環(huán)境地質、災害地質、生態(tài)環(huán)境、環(huán)境科學等多學科的調查研究方法。2003年，西安地質調查中心編制了《大型礦山地質環(huán)境調查技術要求》（徐友寧，2008）；2004年，原國土資源部環(huán)境司制定了《全國礦山地質環(huán)境調查技術要求》（張進德等，2007）；2014年，中國地質調查局頒布了《礦山地質環(huán)境調查評價規(guī)范（1∶50 000）》，促進了礦山地質環(huán)境調查與評價工作。游占軍等（2006）從傳統(tǒng)的地質調查方法考慮調查技術原則與技術方法；徐友寧等（2008）提出了調查工作程序涉及資料收集、遙感解譯、野外調查、資料整理、綜合研究、圖件編制、數(shù)據(jù)庫建設等工作，對調查方法做了詳細的闡述，以傳統(tǒng)的地質調查方法和先進技術相結合，調查與研究結合，一般性調查與重點解剖相結合，調查與動態(tài)監(jiān)測相結合, 野外調查與試驗研究相結合的原則，調查數(shù)據(jù)化、評價定量化、結果科學化、過程規(guī)范化。之后的調查技術多在此基礎上發(fā)展與延伸（韓穎韜，2017；李嘉，2018），例如，奧維互動地圖和91衛(wèi)圖助手在礦山地質環(huán)境調查中的應用（林洪等，2021）。

礦山地質環(huán)境評價方法是在礦山環(huán)境地質問題調查的基礎上，定性和定量地評價礦山地質環(huán)境質量優(yōu)劣或礦山環(huán)境地質問題的嚴重程度。按照評價目標、對象的不同，可分為礦山環(huán)境地質問題評價（徐友寧，2008）、礦山地質環(huán)境風險評價（王顯煒等，2009；陳華清等，2015）和礦山地質環(huán)境質量評價（LIU Ruiping et al.，2020）。依照評價階段可分為礦山地質環(huán)境歷史評價、現(xiàn)狀評價和預測評價。按照評價問題的數(shù)量多少可分為單問題評價、多問題綜合評價等（徐友寧等，2003；武強，2006）。

（1）礦山地質環(huán)境問題評價：以礦山地質環(huán)境問題作為評價的對象，在劃分礦山地質環(huán)境問題種類指標等級的基礎上，直接以“問題”的多少、嚴重程度作為評價對象，將其評價結果分級（徐友寧等，2003；魏迎春等，2004；LIU Ruiping et al.，2021）。

（2）礦山地質環(huán)境質量評價：以礦業(yè)開發(fā)導致的主要地質環(huán)境問題作為主要評價對象，同時考慮了礦山地質環(huán)境背景、植被、氣象水文、礦業(yè)開發(fā)的強度、開發(fā)方式及人口密度等因子（張進德等，2007；LIU Ruiping et al.，2018），評價劃分礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)地質環(huán)境質量分級。

（3）礦山地質環(huán)境風險評價：結合礦山地質環(huán)境影響評價與地質災害風險評價的理論基礎上，對生命安全和財產(chǎn)損失的潛在后果開展量化評價。對礦山開發(fā)所引起地質環(huán)境問題的風險性進行評價，可以指導礦山科學地開采、有針對性地保護礦區(qū)地質環(huán)境，從而實現(xiàn)礦區(qū)資源開發(fā)利用和地質環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展的綠色礦業(yè)之路（劉靜，2019）。

無論何種評價，最關鍵的問題是確定礦山地質環(huán)境問題的指標等級，主要有3種方法：①直接引用國家或行業(yè)標準，如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等災情指標。②依據(jù)有關資料設定的指標，如土地壓占與破壞、水資源破壞、水土流失、土地沙化等指標。③依據(jù)礦山地質環(huán)境調查數(shù)據(jù)制定有關比率指標或絕對指標（徐友寧等，2014）。目前，礦山地質環(huán)境評價方法較多，包括指標加權分值綜合評價法（何芳等，2008；徐友寧等，2010）、地球化學累積基線法（LIU Ruiping et al.，2013）、模糊數(shù)學綜合評判法、灰局勢評判法、環(huán)境污染指數(shù)法、層次分析法（郁文等，2021）等。

2.3 礦山地質環(huán)境編圖技術方法研究

由于礦山地質環(huán)境調查研究的目的、對象、范圍及用途的差異，需要針對性地編制不同尺度和內容的礦山地質環(huán)境圖系。重點是中、小比例尺圖件的圖面“點”、“線”、“面”如何更科學地表達問題，規(guī)范省區(qū)、區(qū)域性、全國性等中、小比例尺圖件的編制。

西北地區(qū)礦山地質環(huán)境調查始于2001年，礦山地質環(huán)境圖件的編制是調查成果的重要組成部分。2001～2018年，隨著編圖思路的創(chuàng)新和經(jīng)驗的積累，先后完成了“西北地區(qū)區(qū)域性圖件”、“ 典型礦山地質環(huán)境調查圖件”及“全國礦山地質環(huán)境圖件”的編制工作。2014年7月，發(fā)布的《礦山地質環(huán)境調查評價規(guī)范》（DD2014-05）對圖件編制的基本要求，圖件類型、常用圖例進行了規(guī)范。編圖時力求將收集的資料、野外實地調查成果、采樣分析成果在平面圖上展示出來，編制了各類基礎性圖件、評價性圖件、預測性圖件、防治性圖件。

區(qū)域性礦山圖件：通過創(chuàng)新編圖思路、表達方式、嵌表內容、圖式圖例，編制了6張區(qū)域性礦山地質環(huán)境問題及防治系列圖件，解決了點狀礦山的面狀規(guī)律性表達，形成了集科學性、美觀性、實用性為一體的小比例尺編圖方法。

典型礦山圖件：在國內外尚無大比例尺典型礦山地質環(huán)境編圖方法的背景下，編制了陜西潼關金礦區(qū)1∶2.5萬、1∶5萬、1∶12.5萬基礎性、評價性和對策性系列圖件84張、圖集1本，在圖件種類、表達形式、圖面結構、圖式圖例等方面進行了積極創(chuàng)新，體現(xiàn)客觀性、科學性、易讀性和實用性。典型礦山圖件還包括小秦嶺金礦區(qū)、陜西大柳塔煤礦區(qū)、青海典型礦區(qū)、寧東煤炭基地、秦嶺典型礦區(qū)等圖件，涵蓋實際材料圖、遙感影像解譯圖、地質環(huán)境問題現(xiàn)狀圖、污染評價類圖件、礦山地質環(huán)境質量評價類圖件、礦山地質環(huán)境預測評價類圖件、對策性圖件和防治規(guī)劃性圖件等。

全國礦山圖件：主要為《中國礦山環(huán)境地質圖》（1∶400萬），是中國第一份中英文對照版的反映中國礦山環(huán)境地質問題嚴重程度分布規(guī)律的綜合評價性圖件。該圖首次依據(jù)地質環(huán)境條件，將影響礦山環(huán)境地質問題形成的地質環(huán)境背景劃分為6大地質環(huán)境區(qū)和30個地質環(huán)境分區(qū)，主圖反映了不同類型礦產(chǎn)資源開發(fā)造成的土地占用與破壞、廢水廢渣排放及地質災害等礦山環(huán)境地質問題的分布及其嚴重程度，劃分了礦山環(huán)境地質問題嚴重區(qū)122處、較嚴重區(qū)209處、較輕區(qū)184處。嵌圖表達了中國大中型煤礦山、金屬礦山、非金屬礦山、礦山土地占用與破壞嚴重點、大中型崩塌滑坡泥石流及地面塌陷地裂縫災害點的分布，礦山崩塌、滑坡、泥石流發(fā)生次數(shù)變化情況（1955～2005年）等內容。

2.4 礦山地質環(huán)境問題的形成機理、治理技術及標準研究

科技創(chuàng)新是推進地質調查工作轉型升級的兩大引擎之一。西安地質調查中心礦山地質環(huán)境領域通過創(chuàng)新工作機制，聚合高層次人才，加強干旱-半干旱地區(qū)礦集區(qū)礦山地質環(huán)境的重大科技問題攻關，圍繞卡脖子關鍵性防治技術問題的研究和科技平臺建設，取得了多項創(chuàng)新性成果。

（1）構建了不同類型礦產(chǎn)、不同開采方式、不同地質環(huán)境條件下，礦產(chǎn)資源開發(fā)礦山地質環(huán)境問題的分類體系以及影響和控制的主要因素。形成了礦渣型泥石流形成機理及防治技術，生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)資源開發(fā)生態(tài)環(huán)境演化機制，金屬礦山土壤重金屬累積的環(huán)境風險評價技術，廢棄尾礦渣場土地復墾安全經(jīng)濟的技術方法，構建了礦產(chǎn)資源勘探、開發(fā)、閉坑不同階段礦山地質環(huán)境問題的模型和綠色勘探開發(fā)防治理論，創(chuàng)新、發(fā)展和豐富了礦山環(huán)境地質學，為礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)利用提供了理論依據(jù)。

（2）構建了礦山地質環(huán)境問題及效應鏈：①采空巖移塌陷-崩塌滑坡-泥石流地質災害鏈。②礦硐排水-廢渣堆場浸淋水-地表水污染-地下水污染-土壤污染及其人體健康效益；構建了金屬礦區(qū)重金屬地球化學累積風險的評判模型等。

（3）通過野外調查、直槽式放水模擬試驗，研究了礦渣型泥石流啟動機理及臨界參數(shù)，提出了堵潰型礦渣型泥石流形成模式，據(jù)此構建了攔渣、疏浚行洪通道的礦山泥石流防治技術。

（4）創(chuàng)新了尾礦渣場復墾還田安全經(jīng)濟的技術方法，形成了2項發(fā)明專利和1項新型實用專利：一種尾礦渣場復墾還田隔離層的制造方法，一種含有毒重金屬的尾礦渣場復墾還田安全經(jīng)濟的方法等和一種含有毒重金屬的尾礦渣場復墾還田的隔離層。突出干旱-半干旱、高寒、高海拔地域特色，構建了西北地區(qū)礦山地質環(huán)境治理模式。發(fā)明專利“蛇紋巖廢石渣場植被恢復的無土化基質改造方法”。

（5）制定礦山地質環(huán)境動態(tài)監(jiān)測技術要求、礦山地質環(huán)境評價指南、礦山地質環(huán)境編圖指南、礦山地質環(huán)境恢復治理技術規(guī)范、礦山地質環(huán)境損害鑒定賠償管理辦法等，為科學調查、依法監(jiān)管、合理賠償提供技術依據(jù)。

2.5 礦產(chǎn)資源勘探、開發(fā)及閉坑一體化研究

在生態(tài)文明高度建設的今天，礦產(chǎn)資源的勘探開發(fā)再也不能重蹈“先開發(fā)、后治理”的老路，必須走資源開發(fā)與環(huán)境保護并重的綠色礦業(yè)之路。應樹立全新的資源勘查評價、開發(fā)理念，在礦產(chǎn)資源評價與勘查過程中，注重提取礦山開采前的環(huán)境背景信息，為評價資源開發(fā)對水土、植被生態(tài)的累積影響提供歷史背景資料。將礦床環(huán)境模型和礦山環(huán)境地質問題的響應模型有機結合，為開發(fā)前預防、開發(fā)中治理、開發(fā)后恢復提供理論依據(jù)。提出源頭預防-過程治理-閉坑恢復的全流程、一體化、綠色開采利用的新理念（圖3）。構建了基于源頭保護的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案。在綜合評估礦體埋藏特征、開采技術條件、安全采礦的因素基礎上，編制礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案，充分考慮開采對地質環(huán)境影響因素，從而實現(xiàn)礦產(chǎn)資源開采從源頭減輕地質環(huán)境的負面影響，將現(xiàn)今的被動治理變?yōu)槊魈斓闹鲃臃乐巍?/p>

圖3 礦產(chǎn)資源開采全過程一體化防治圖Fig.3 Integrated prevention and control of the whole process of mineral resource mining

3 典型礦山地質環(huán)境調查成果

3.1 小秦嶺金礦區(qū)

小秦嶺金礦帶是中國重要的巖金產(chǎn)地。20世紀80年中后期至90年代末，小秦嶺金礦帶是中國礦業(yè)秩序混亂、環(huán)境破壞嚴重的典型區(qū)帶之一。2004～2005年、2007年、2009年，西安地質調查中心在國內外無規(guī)范、無參照的情況下，開展了包括陜西潼關縣、河南靈寶市在內的小秦嶺金礦帶礦山地質環(huán)境調查研究，同時承擔了國家自然科學基金面上項目1項和原國土資源部公益性行業(yè)科研專項2項，為1∶5萬礦山地質環(huán)境調查技術評價規(guī)范的制定奠定了重要基礎。全面系統(tǒng)地查明了小秦嶺金礦帶主要礦山地質環(huán)境問題，獲取了30 000余個第一手實際調查數(shù)據(jù)，形成了一批原創(chuàng)性成果；研究了礦渣型泥石流啟動的臨界條件，構建了堵潰型、礦渣型泥石流成災模式，提出了固渣、排水、疏浚行洪通道的防治新理念，豐富了礦渣型泥石流防治理論與技術；系統(tǒng)地揭示了金礦區(qū)水土環(huán)境重金屬污染的嚴重性及其人群健康環(huán)境效應，創(chuàng)新礦區(qū)土壤重金屬累積影響的評判方法，為礦區(qū)水土污染早期預警提供理論支撐；創(chuàng)新形成尾礦渣場安全、經(jīng)濟的復墾還田技術方法，支撐了潼關縣尾礦渣土地復墾示范工程，豐富和發(fā)展了土地復墾技術。

3.2 青藏礦山

3.2.1 礦山地質環(huán)境問題分布特征

2012～2015年，實施了青藏高原礦山地質環(huán)境調查。調查表明，受高原氣候寒冷、缺土缺水等自然條件的制約，較為嚴重、且難以恢復治理的礦山地質環(huán)境問題是露天采礦造成的地形地貌景觀、高寒草甸破壞問題。截止2015年，青海大型礦山土地損毀面積累計142 km2，占礦業(yè)開發(fā)全過程土地損毀的51.8%（表1）。

表1 青海礦山地質環(huán)境問題分布及特征表Tab.1 Distribution and characteristics list of geological environmental problems in Qinghai-Tibet mines

3.2.2 礦山地質環(huán)境影響程度

青海、西藏全區(qū)有35個地質環(huán)境影響嚴重區(qū)、16個影響較嚴重區(qū)。礦山地質環(huán)境問題嚴重區(qū)主要分布在德爾尼銅礦、甲瑪?shù)V區(qū)、羅布莎礦區(qū)、大場金礦、木里煤礦、江倉煤礦和默勒煤礦，主要是礦山地質災害、植被草甸及地形地貌景觀損毀和含水層破壞等。礦山開采產(chǎn)生的地質環(huán)境影響較輕；青海省煤炭資源開采采空區(qū)占全省總面積的0.02%，總體礦山地質環(huán)境質量良好，發(fā)展趨勢總體在可控，但部分礦區(qū)問題嚴重，亟待綜合防治。

3.3 寧東煤炭基地

3.3.1 礦山地質環(huán)境問題分布特征

寧東煤炭基地突出的礦山地質環(huán)境問題主要是地下煤炭資源開采地面塌陷、地裂縫地質災害，以及地面塌陷造成的草地資源損毀。地面塌陷、地裂縫主要分布于馬蓮臺煤礦、任家莊煤礦、羊場灣煤礦、梅花井煤礦、棗泉煤礦、石溝驛煤礦、清水營煤礦、任家莊煤礦、靈新煤礦和金鳳煤礦區(qū)等。截止2018年，寧東煤炭開采區(qū)形成的采空區(qū)面積合計為101.15 km2，其中，可觀察到的地面塌陷面積達25.73 km2。

3.3.2 礦山地質環(huán)境問題影響程度

寧東煤礦區(qū)地面塌陷、地裂縫礦山地質災害問題嚴重，土地損毀類型包括堆煤場地、矸石場、其他廢渣場等，壓占損毀土地面積合計為13.86 km2，主要以矸石山壓占土地為主，評價等級均為嚴重；寧東煤礦區(qū)規(guī)劃總面積為3 484 km2，目前采空區(qū)占全區(qū)面積的2.9%，寧東煤礦區(qū)總體地質環(huán)境質量良好，但局部問題嚴重。

3.4 陜西大柳塔煤礦區(qū)

2005年，開展了以陜西大柳塔煤礦為核心的370km2的礦山地質環(huán)境調查。調查表明：①地面塌陷、地裂縫的影響范圍大，但相對于人口密集區(qū)，其塌陷對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、地表建筑物的破壞程度相對較輕。②采煤對礦區(qū)地下水位變化影響顯著，部分泉水枯竭，但沙地植被生態(tài)影響有限。③河水受到硫化物、氟化物普遍污染，河流底泥重金屬累積較為嚴重，農(nóng)田土壤雖具有較大的重金屬環(huán)境容量，但累積污染不容忽視。④調查區(qū)及主要采煤塌陷區(qū)土地沙漠化逐年減輕，其原因主要為年均降雨量的增高、“退耕還草圍攔圈養(yǎng)”的國家政策以及神華寧東公司有利的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護工作。其中煤礦塌陷區(qū)地質環(huán)境調查結論為政府科學決策神府國家級億噸煤炭生產(chǎn)基地開發(fā)提供了科學依據(jù)，同時通過調查實踐系統(tǒng)總結了礦山地質環(huán)境調查與評價方法。

4 成果轉化與服務

西安地質調查中心礦山地質環(huán)境團隊積極踐行將論文寫在祖國大地上的行動，利用豐富的地質調查、科學研究成果，打造了地質調查-科學研究-成果轉化-科普宣傳四位一體模式，以地質調查為基礎，以科學研究為提升手段，以社會服務為轉化途徑，支撐服務礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)和高質量發(fā)展。

4.1 服務地方

20年來，積極轉化地質調查和科學研究成果，先后成果轉化23項，對資源枯竭型城市轉型發(fā)展、廢棄礦山地質環(huán)境治理發(fā)揮了重要作用。2010年編制的《陜西省銅川源枯竭型城市礦山地質環(huán)境治理重點工程實施方案》、《河南靈寶資源枯竭型城市礦山地質環(huán)境治理重點工程實施方案》及2011年編制的《陜西潼關金礦區(qū)地質環(huán)境治理示范工程實施方案》獲中央財政治理經(jīng)費累計7.25億元。2006～2008年，針對潼關縣歷史遺留的礦渣型泥石流隱患、澄城縣堯頭煤礦及蒲城縣烽火煤礦地面塌陷地質災害和韓城市桑樹坪煤礦煤矸石山自燃等問題，提交了相關的礦山地質環(huán)境恢復治理可行性方案，得到中央財政3 600萬元的經(jīng)費支持，有力地促進了歷史遺留礦山地質環(huán)境問題的解決和礦區(qū)環(huán)境的改善。制定土壤重金屬污染修復與監(jiān)測任務，并指導治理示范工程的實施。2020年7月以來，完成了紫陽縣蒿坪河流域廢棄石煤礦污染場地調查及綜合治理方案，為促進南水北調工程漢江上游水源水質安全發(fā)揮了積極作用。

4.2 科研平臺

依托地調科研成果，2011年，獲批了原國土資源部野外科學觀測研究基地——陜西潼關礦山地質環(huán)境野外基地（2021年更名為自然資源部陜西典型礦山地質環(huán)境野外科學觀測站），圍繞地質災害、水土環(huán)境污染、生態(tài)修復問題，持續(xù)獲取礦山地質環(huán)境變化數(shù)據(jù)，開展礦山地質環(huán)境變化機理科學研究、防治的關鍵技術試驗，為礦山地質環(huán)境科技創(chuàng)新提供了重要的平臺。

4.3 深化研究

推動了礦渣型泥石流和土壤重金屬污染防治的科學研究工作。以地質調查項目為基礎，2009年獲取國家自然科學基金面上項目《礦渣型泥石流啟動機理及臨界條件研究》，深化了礦渣型泥石流防治技術的深度研究；2008年與2012年分別獲批原國土資源部公益性行業(yè)科研專項《金礦區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染風險評估及阻斷研究》和《礦集區(qū)地球化學環(huán)境累積效應與預警方法研究》，深化研究了金屬礦區(qū)土壤重金屬污染及其環(huán)境效應，豐富和發(fā)展了金屬礦山水土環(huán)境污染防治理論與技術。

4.4 團隊建設

20年來，西安地質調查中心通過一系列礦山地質環(huán)境項目的實施，培養(yǎng)了一批高水平的青年技術人才，累計發(fā)表相關專業(yè)論文200余篇，出版專著5部，授權發(fā)明專利13項，主編及參編技術標準7項，獲省部級科學技術二等獎4項。以項目為依托，與中國礦業(yè)大學、長安大學、西北工業(yè)大學、西安科技大學、中國地質科學院等高校、科研機構聯(lián)合培養(yǎng)研究生共20余名。

5 建議

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用是中國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質基礎，礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)利用是實現(xiàn)資源開發(fā)地質環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展的重要之路，是建設生態(tài)文明的重要舉措。20年來，團隊開展礦山地質環(huán)境防治研究、西北各省區(qū)開展了眾多礦山地質環(huán)境防治工作，均取得了重要成效，積累了豐富生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)礦山地質環(huán)境保護與治理經(jīng)驗保護。但是面對生態(tài)環(huán)境脆弱、經(jīng)濟基礎較差的局面，在礦山地質環(huán)境保護的源頭，需要構建基于開采源頭地質環(huán)境主動防治理論，創(chuàng)新干旱-半干旱礦山地質環(huán)境防治理論與技術，引導實施可推廣的礦山地質環(huán)境治理工程；地方政府應積極探索引進社會資金參與或主導廢棄礦山地質環(huán)境治理，破解既缺資金又缺管理創(chuàng)新的制約礦山地質環(huán)境治理的困局；編制出臺適合于西北地區(qū)的礦山地質環(huán)境監(jiān)測規(guī)范，治理與驗收技術要求等。

致謝：謹以此文慶祝中國地質調查局西安地質調查中心成立60周年。