礦山地質環(huán)境保護與治理研究

杜 波

礦山地質環(huán)境保護的過程中，應重點采用現(xiàn)代化的無廢開采技術、地質巖層控制技術、災害預警技術，同時，制定完善的地質環(huán)境問題治理方案，有效避免地質環(huán)境問題帶來的影響，為礦山產業(yè)與生態(tài)環(huán)境的健康穩(wěn)定發(fā)展夯實基礎。

1 礦山地質環(huán)境的保護措施

1.1 采用先進開采技術

為確保在礦山開采的過程中有效進行地質環(huán)境的保護，應積極采用現(xiàn)代化的無廢開采技術，秉承著綠色、環(huán)保的生產理念，杜絕礦山開采過程中廢水或是廢渣的排放，維護生態(tài)環(huán)境的平衡性、優(yōu)美性，發(fā)揮無廢開采技術的作用價值。

1.1.1 完善開采工作機制

礦山開采的過程中，采用無廢開采技術，應積極構建較為完善的無廢開采工作機制，以工業(yè)生態(tài)學為角度，將采礦生產作為中心，保護礦山的人文生態(tài)資源與經濟環(huán)境，構建較為完善的有機工業(yè)系統(tǒng)，以最低的污染物和廢棄物排放量，最大程度上開發(fā)金屬礦產資源，待開采生產工作結束之后，利用最小的末端治理方式維護礦山的地質環(huán)境。其一，在制定無廢開采工作機制的過程中，需要按照金屬礦山開采工藝技術的特點，消除潛在的危害源，重點提升資源的利用率，減少廢料的排出量，杜絕對地表環(huán)境造成破壞性影響；其二，在充分利用礦產資源的同時，還需進行資源的有效保護，杜絕出現(xiàn)地表塌陷的現(xiàn)象，降低固體廢料的排放量，盡可能實現(xiàn)零排放的目的；其三，實際的開采生產期間，應保持礦山生態(tài)系統(tǒng)和人文環(huán)境的完整性，完成開采生產之后，只需要使用少量末端治理方式或是無需使用末端治理方式，即可保證地質環(huán)境不會受到破壞；其四，實際的開采生產工作中，所采用的工藝技術，必須要避免對金屬礦山周圍地質環(huán)境造成負面影響。

1.1.2 合理選用開采技術

從本質層面而言，礦山無廢開采的過程中礦山充填技術屬于工藝技術部分，不僅能夠幫助礦山開采企業(yè)提升資源的回采效率，還能保護地表環(huán)境不會受到破壞，提升礦山固體廢棄物的利用效率，具有一定的重要意義，因此在選用無廢開采技術的過程中，應重點關注礦山充填技術的使用。其一，礦床開采過程中會產生廢石與尾礦的固體廢棄物，此情況下可采用全尾礦膠結充填技術或是廢石膠結充填技術等，將礦山開采所形成的固體廢棄料作為有用資源，使得資源能夠和環(huán)境經濟之間協(xié)調發(fā)展。與此同時，還需重點采用全尾礦脫水技術、現(xiàn)代化的活化制備技術、膏體泵壓輸送技術等進行處理，使得礦山開采企業(yè)更好地將固體廢棄物開發(fā)成為具有應用價值的資源，確保資源的有效利用；其二，上個世紀末期，我國鉛鋅礦已經進行了高濃度全尾礦膠結充填技術的實驗，近年來，在全尾礦脫水技術和高濃度泵壓輸送技術不斷創(chuàng)新和成熟的過程中，高濃度全尾礦膠結充填技術也開始廣泛應用，在礦山開采期間使用倉式沉密脫水技術，能夠不斷提高尾砂的利用效率，利用率高達96%，這樣不僅可以將尾砂作為有用資源，還能避免廢棄物對地質環(huán)境造成破壞，起到良好的地質環(huán)境保護作用；其三，礦山開采生產的過程中也可以采用自然級配廢石膠結充填技術，借助礦山采空區(qū)的落差條件，使用低標號的充填體結構，將礦山生產的廢石當作是填充的主要材料，使得礦山掘進的過程中實現(xiàn)零廢石排放的目的。與此同時，也可以使用充填料分流輸送技術、自淋混合技術等，增強填充效率、提升填充技術的應用效果，改善填充結構的強度和穩(wěn)定性。

1.2 地質巖層控制技術

由于在礦山開采的過程中會對巖體結構原始應力狀態(tài)造成破壞，導致巖體內部應力出現(xiàn)重新分布的現(xiàn)象，使得采空區(qū)域周圍的巖體結構失去原本的平衡性，發(fā)生巖體移動、變形的現(xiàn)象或是破壞的問題，而在礦山開采期間所采用的開采生產方式不同，所引發(fā)的地質災害類型和災害程度也有所不同，因此為有效進行礦山地質環(huán)境保護，應在選擇開采生產技術的過程中，合理使用地質巖層控制技術，維護礦山的地質環(huán)境安全性。首先，礦山開采生產期間，應重點分析礦山賦存條件特征，強化工程地質調查研究的力度，做好巖石物理力學性質的檢測工作，使用巖石質量分級評價的措施明確礦山巖體的力學參數，構建三維模擬模型，通過三維數值模擬技術方式，提前預測可能會發(fā)生的地質災害問題，合理采用巖石穩(wěn)定性控制的技術，從根本層面上維護巖體結構的穩(wěn)定性。其次，重點進行結構參數的研究，分析礦柱尺寸情況，使用巖層支護和加固基礎，有效進行地質巖層穩(wěn)定性的控制，預防因為巖層結構不穩(wěn)定對地質環(huán)境造成破壞。

1.3 采用災害預警技術

礦山地質災害預警技術應用的目的就是能夠快速了解地質災害的風險隱患問題，提前進行防控，避免災害問題的發(fā)生，有效進行地質環(huán)境的保護。因此，在金屬礦山地質環(huán)境保護的過程中應重點使用災害預警技術，從根本層面避免地質環(huán)境災害所帶來的影響。①礦床開采期間由于會受到各類因素的影響，發(fā)生突發(fā)類型的地質災害問題，所以應做好各類影響因素的監(jiān)測工作，構建地質災害引發(fā)因素的監(jiān)測預警系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)有能夠誘發(fā)地質災害問題的因素，就要快速做出預警和警告，杜絕災害問題的發(fā)生；②礦山開采期間所出現(xiàn)的地質災害問題，一般情況下，會具有破壞性、繼發(fā)性、突發(fā)性和災難性等特點，而由于礦山開采的環(huán)境非常復雜繁瑣，會導致地質災害問題的控制和防災工作難度增加，但是因為礦山的地質災害問題發(fā)生之前會有非常明顯的預兆，所以可以采用現(xiàn)代化的地質災害監(jiān)測方式合理進行預警，長期有效開展災害預警監(jiān)測工作，開發(fā)建立因地制宜的預警系統(tǒng)，能夠提前預報地質災害問題，有助于礦山企業(yè)使用合理的方式預防和應對災害，避免對地質環(huán)境造成破壞；③當前，我國尚未構建非常成熟的礦山地質環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，整體的災害監(jiān)控和預警能力偏低，無法全面有效識別各類地質災害問題，因此在實際工作中，應重點研究開發(fā)非常完整的地質環(huán)境災害問題的監(jiān)控系統(tǒng)和預警系統(tǒng)，提升災害預報的成功率，增強地質災害的預警能力，全面有效進行各類信息的共享，重點研究不同地質災害的發(fā)生機理和控制措施。例如：采用灰色理論、反函數模型、非線性動力學理論與分形理論等，綜合性進行礦山地質環(huán)境的監(jiān)測分析，準確做出地質環(huán)境災害的預警，使得礦山企業(yè)能夠按照地質環(huán)境監(jiān)測結果、災害預警信息等，采用科學合理的方式預防地質環(huán)境問題，應對地質災害現(xiàn)象，增強地質環(huán)境的保護效果。

2 礦山地質環(huán)境治理的措施

礦山地質環(huán)境問題的發(fā)生，對礦山生態(tài)環(huán)境和礦產經濟健康穩(wěn)定發(fā)展會造成嚴重的危害，因此應重點關注對礦山地質環(huán)境的治理，提高環(huán)境治理的有效性、可靠性。主要的治理措施為。

2.1 土地的復墾措施

礦山開采的過程中如果對周圍的土地環(huán)境造成了破壞，就要使用土地復墾的措施進行治理。2.1.1 采用土壤重構的措施

礦山土地復墾期間應著重采用土壤重構技術措施，對土壤結構和機制進行重構處理，有效開展修復和重建工作。首先，對土壤的酸堿度進行修復，著重恢復團粒結構，改善土壤的保水性能，有效進行生物特性的修復，借助現(xiàn)代化的生物學類型、化學類型、物理學類型與生態(tài)學類型等技術，構建適合生物進行生存的土壤結構。其次，建議在土壤重構期間采用生物修復措施，利用植物微生物和動物活動的方式，配合施加有機肥料改善土壤的肥力和性質，與此同時還可通過動植物和微生物的活動進行土壤污染物降解，提升土壤結構質量，保護水環(huán)境和大氣環(huán)境，避免污染物對生態(tài)環(huán)境或是人類生存造成危害，降低復墾過程中的成本支出量。最后，因地制宜結合礦山土壤、地域和氣候的特點，選擇具備一定土壤結構修復作用的植物，盡量選用生長速度較快、固土能力較高、根系十分發(fā)達的植物，達到土壤結構重構的目的。

2.1.2 采用土地復墾的措施

（1）廢棄區(qū)域的土地復墾。通常情況下，我國礦山開采之后，由于廢棄地區(qū)土壤污染十分嚴重，不適合植物的生長、動物的生存，而為有效進行治理，應重點使用土地復墾的措施，通過土地復墾的方式，有效進行地質環(huán)境治理。首先，礦山的土地復墾期間，應使用回填技術方式，將礦山開采過程中所產生的尾礦與廢石等，及時回填到周圍的地區(qū)，等待回填結構沉降之后，通過碾壓機設備反復性地進行壓實處理，合理進行平整和夯實。其次，利用覆巖離層注漿減沉的措施，研究分析高層裂隙內部漿液材料的具體流動規(guī)律和特點，然后明確鉆孔操作的位置和具體數量，每個孔之間的距離控制在一百米，然后根據導水裂隙帶的情況、沖擊層井的直徑指標等設置套管，通過鋼管材料進行注漿。實際操作的過程中應注意到，礦山開采期間所殘留的金屬殘渣可能會導致注漿的質量受到影響，因此需要在排漿管的出口位置安裝振動篩，直徑超出3mm的金屬廢渣，在進入泵體設備之前會被過濾出去，以免影響注漿施工效果。最后，在土地復墾的過程中，應嚴格控制漿液材料的水灰比，使其在5：6左右，確保在復墾之后土壤適合生物生長、動物生存。

（2）塌陷區(qū)域的土地復墾。礦山被采空后，由于土壤結構發(fā)生變化，肥力、水分受到破壞，加之地表發(fā)生嚴重的塌陷現(xiàn)象、裂縫問題，會導致土地復墾的工作難度增加，對地質環(huán)境治理造成不良影響。因此在金屬礦山的地質塌陷區(qū)域土地復墾的過程中，應重點分析塌陷特點和情況，合理使用現(xiàn)代化的塌陷治理措施，例如：采用井下充填的治理方式，嚴格進行地表不均勻沉降問題的控制，首先，選擇礦山周圍的矸石作為核心材料，利用粉煤灰材料與之相互混合，二者比例控制為1：0.62，確保填充材料具備一定的強度和穩(wěn)定性。其次，在地質塌陷的位置進行鉆孔，孔徑為50cm，在鉆孔的下部分設置深度50m、直徑3m的儲料倉，設置緩沖類型、防堵塞類型的設備，利用皮帶、計量器定量并且定時輸送矸石材料，使得材料能夠輸送到儲料倉的位置。最后，需要設置填充施工的支架，同步性開展金屬礦山的開采生產活動和填充活動，以此增強塌陷治理的效果，使得塌陷地區(qū)的土地更為平整。完成塌陷地區(qū)的土地復墾操作之后，應在其中種植沙棘、灌叢等植物，固留植物所產生的掉落物質或風蝕物質，以此改善地表土壤，達到良好的地質環(huán)境治理目的。

2.2 采用生態(tài)恢復的治理方式

2.2.1 水土流失的治理

水土流失對礦山的地質環(huán)境會造成嚴重破壞性影響，因此在礦山的地質環(huán)境治理過程中，應重點進行水土流失方面的治理。例如：采用建設擋墻的措施、建設排水系統(tǒng)的措施等，對礦山的水流進行攔截、對漏水進行阻斷。同時還需分段性進行危險坡面的處理，在各個區(qū)域設置排洪渠設施或者是截水溝設施，栽種當地區(qū)域的植物、樹木等，建設能夠避免發(fā)生水土流失問題的防護林。

2.2.2 廢水的有效治理

礦山開采生產的過程中會排放出大量重金屬污染物，不僅會對地質環(huán)境造成污染，還會危害水資源，影響生態(tài)環(huán)境。因此應做好礦山廢水的治理工作，制定較為完善的廢水治理工藝方案，減少礦山廢水的排放量，例如：采用現(xiàn)代化的污水治理措施、廢水回收二次利用措施、水循環(huán)措施等，提升廢水治理的效果。再如：積極借鑒其他國家的成功經驗，引進現(xiàn)代化排水技術，在礦山廢水中添加適當的生石灰，改善廢水的PH值，使得廢水內部的重金屬物質沉淀，收集所沉淀的重金屬物質之后，將澄清的水分排放到周圍地表，以免影響地質環(huán)境。另外，在廢水治理期間，還可通過生物膜類型、生物氧化類型、濕地處理類型等先進技術，提升治理工作的有效性，使得礦山地質環(huán)境和水環(huán)境恢復到良好狀態(tài)。

2.3 完善地質環(huán)境治理技術模式

礦山的地質環(huán)境治理過程中應積極采用先進的技術，制定完善的技術方案、技術模式，提高地質環(huán)境治理工作水平。①采用先進的物理治理技術。此類技術主要應用在礦山開采的過程中，對周圍地質環(huán)境破壞進行處理，在重金屬污染問題不是非常嚴重的狀態(tài)下，可利用生物化治理技術方式，使得地質環(huán)境能夠快速恢復到非常良好的狀態(tài)，例如：通過機械設備深耕復墾的措施，將已經出現(xiàn)重金屬污染問題的土壤深翻到地下區(qū)域，而原本地下土壤則能夠深翻到地表面區(qū)域，這樣在一定程度上可以進行微生物土壤淺表分散，通過土壤本身所具有的自凈能力，達到地質環(huán)境恢復的目的，同時，還可以選擇具有金屬吸附性的植物，將其種植在礦山地區(qū)，從而快速進行礦山地質環(huán)境的恢復；②使用化學類型的治理技術。通常情況下，礦山開采生產期間，頻繁進行生產活動，會產生很多廢水和廢渣，如果不能科學進行處理，隨意對其排放，就很容易出現(xiàn)地質環(huán)境污染問題和破壞問題，因此，應積極采用化學治理技術，例如：礦山周圍土壤酸性較高，就可在其中添加堿性化學試劑，改善土壤的酸堿度，在此之后設置適當數量的氮肥和磷肥，提升土壤的肥力，加快土壤的恢復速度。而如若礦山周圍地質的重金屬離子污染物含量很高，就可設置銀離子吸附劑或是活性炭等材料，利用化學反應的方式，快速凈化地質環(huán)境中的重金屬污染物；③采用生物治理技術措施。生物治理技術在金屬礦山地質環(huán)境治理中的應用，主要就是根據礦山周圍地質環(huán)境特點，選擇具有重金屬吸附性能的植物進行種植，或是引進相應的微生物，在完成植物種植和微生物引進之后，在土壤中設置生石灰材料或硅酸鈉材料，避免出現(xiàn)礦山尾礦散沙的問題，營造較為良好的地質環(huán)境。除此之外，也可在礦山周圍土地中設置適當的蚯蚓，改善土壤結構的性能，起到地質環(huán)境治理作用和恢復作用。

3 結語

綜上所述，礦山地質環(huán)境的保護和治理非常重要，是促使礦產企業(yè)和當地經濟健康穩(wěn)定發(fā)展的基礎保障，因此，在礦山開采的過程中，應重點采用現(xiàn)代化的開采技術，合理使用地質巖層控制技術和地質災害預警技術，全面進行地質環(huán)境的保護。同時，在地質環(huán)境治理的過程中重點使用土壤重構措施，土地復墾措施，生態(tài)恢復治理措施等，增強地質環(huán)境治理的效果，加快地質環(huán)境的恢復速度。