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1.1放炮影响范围根据开发方案,采场每次布置3排钻孔,每排10个孔,排距4.6m,孔距5.6m,共布置30个孔,每孔深16.5m,超深1.5m,以确保爆破后台阶高度达15m。
1.2采矿可能引发的地质灾害影响范围矿山开采过程中采用自上而下台阶式分层开采,高度为15m;开采时工作台阶切向坡和反向坡最终开采的边坡角不大于55°。由此可确定采矿可能引发的地质灾害影响范围为矿区开采最终边界外延15m。综上所述:矿山开采影响范围为露天采场外延215m。
2地质灾害危险性预测根据开发技术方案,矿山开采后四周将形成5段高度为110m的边坡,边坡编号分别为AB、BC、CD、DE、EF,边坡位置详见福禄镇周家槽周家槽水泥用石灰岩矿山矿区范围及开采平面图
3水文地质预测矿区范围内开采三叠系下统嘉陵江组三段(T1j3)石灰岩矿层,开采标高均高于当侵蚀基准面;开采范围内无河流、水库等地表水体;地下水与地表水没有必然的水力联系。矿山开采对岩溶裂隙水的补给条件破坏小,矿山开采后不会对含水层结构破坏,不会造成地下水水位下降、疏干等。对矿山地质环境影响程度较轻。
4地形地貌预测按照开发利用方案,矿山开采后将形成高度0~105m的边坡,矿山采矿活动对地形地貌景观影响严重。
5土地资源影响预测璧山县福禄镇周家槽水泥用石灰岩矿不单独设置料场及废渣场,在矿区东侧采区50m外设置破碎站及运输道路,占用耕地资源4.41ha;工业广场修建占用耕地资源1.59ha;矿区为露天采场,占用耕地资源43ha;石灰岩矿山开采共占用耕地49ha。因此,璧山县福禄镇周家槽水泥用石灰岩矿开采后对土地资源影响严重。
6建(构)筑物影响预测矿山为露天开采,将会对矿区范围内的所有建(构)筑物全部破坏。根据计算的爆破地震波安全距离为158.45m,计算的爆破产生飞石最远飞散距离为200m;对矿区周边200m范围内的建(构)筑物造成较严重破坏。因此,璧山县福禄镇周家槽水泥用石灰岩矿开采后对建(构)筑物影响严重。
二、矿山地质环境防治
针对矿山开采影响范围及采后地质环境因素的影响预测结果,将矿山地质环境保护与治理恢复划分为重点区、次重点区、一般区,设计以下防治工程:1)矿山开采时应及时清除边坡上的掉块,特别是在BC边坡东段边坡可能会发生局部掉块。2)对矿山采坑四周形成的边坡采用生物工程护坡;对采坑坑底进行绿化或土地复垦。3)对矿区道路、破碎站和工业广场区域进行环境恢复。4)修建截排水工程。
1边坡防治工程
1.1边坡放坡根据开发方案矿山开采的最终边坡角为55°,自上而下台阶式分层开采,采高15m,台阶宽度约10.5m;AB边坡长约600m,高2~50m;BC边坡长约440m,高50~106m;CD边坡长约360m,高40~96m3;DE边坡长约526m,高17~42m3;EF边坡长约210m,高2~17m;放坡处理各段边坡。
1.2清理危石及时清理采场边坡上的危石,避免发生危石滚落伤人事故。按照“边采边治”的原则,对各边坡上的危石清理完成后,才能进行下一台阶的开采。
1.3截水沟矿区位于沥鼻峡背斜轴部,地形呈浑圆状的小型独立山包,自然排水条件良好,汇水面积小,在矿区DE、EF边坡顶部修建截水沟长约300m,以防治地表水进入矿区。在其余每个台阶坡面每隔50m,高差10~20m,设置横向和竖向的截排水沟,将边坡顶部的地表水汇入采坑内的排水沟,避免对坡面草籽植物造成冲刷,竖向的排水沟按急流槽设计。迎坡面沟壁需设置泄水孔。
2水文防治工程矿山开采后的采场地面标高高于当地侵蚀基准面,对地下水的影响小。对矿山地质环境影响程度较轻。故本次不对其进行处理。但未解决矿山生产、生活用水,需在工业广场内修建一个蓄水池。蓄水池尺寸为15m×15m×2m,墙体宽度为0.3m,预计砌筑工程量约为36m3。生产废水主要为清洗矿车及挖掘机所排除的污水,设计每个污水处理池采用尺寸为2.5m×2.5m×1.6m,容积10m3污水处理池3个,墙体宽度为0.3m。预计开挖工程量30m3;砌筑工程量约为14.4m3,污水经生化处理后由砼管排放。露天采石场的作业点应实行湿式作业和喷雾洒水,对采场及装载点设2台洒水器进行了洒水降尘,防止粉尘飞扬。
三、地形地貌景观防治工程矿山环境恢复治理设计方案图。
1露天采场采坑地貌景观恢复根据划定矿界和开发方案,露天开采结束后采坑的平面面积为302013m2,矿山开采前矿区土地主要为耕地,以种植果树为主;矿山开采难以恢复原来的地面植物,故矿山环境恢复治理主要以绿化为主。可采取治理方案如下:(1)回填土壤,平均厚度不得小于0.8m,预计回填方量为241610m3;(2)平整场地,场地平整应采坑中间高,四周低,便于地表水排入排水沟中;(3)植树,行距×株距为5m×5m,预计12080株,建议种植樟树或果树等经济类树木(4)排水,沿采坑边坡坡脚围绕采坑修建截排水沟,保证采坑内地表水排泄通畅,将矿区的地表水有序的排放到矿区东侧地形较低地段,用以灌溉耕地。排水沟采用梯形断面,底宽400mm,顶宽700mm,高800mm,壁厚300mm,预计长度约2350m。排水沟每隔10~15m设置一道伸缩缝,用沥青麻丝进行有效止水。
2采坑边坡地貌景观恢复采坑边坡采用坡面绿化+截排水的矿山环境恢复设计方案。对于采坑边坡主要采取分阶放坡+绿化处理。每级边坡分阶高度取15m,每阶平台宽度取10.5m,种植蔓藤类植物绿化坡面,在坡顶设置截排水沟。台阶边缘修砌墙体,墙体嵌入基岩0.1m,墙体截面0.3m×0.5m(宽×高)。墙背回填0.3m厚的土壤,蔓藤种植行距×株距为5m×3m。截排水工程在边坡防治工程中实施。
3矿区公路及破碎站矿区公路两侧及破碎站区域的空地进行植树绿化,预计植树60株。待矿山闭坑后,建筑垃圾清除干净,将表层1.0m范围土地掘松,种植樟树等经济类树木。矿区公路和破碎站的平面面积约为4410m2,可采用挖掘机松土,植树绿化,行距×株距为5m×5m,预计176株。
4土地资源的采后处理矿区主要的土地资源占用和破坏为矿区范围内的采场、矿区东侧的破碎站及工业广场,矿山闭坑后,采场及破碎站将对其进行地貌景观恢复,工业广场建(构)筑物提供给当地使用,不进行处理。
5地表建(构)筑物的处理矿山为露天开采,将会对矿区范围内的所有建(构)筑物全部破坏,对矿区周边200m范围内的建(构)筑物造成较严重破坏。为保护村民的人身财产安全,对在影响范围内的村民实施搬迁。
四、结论
1)分析了矿山地质条件,认为矿山开发技术条件的级别为中等;
二、煤矿开采地质问题研究现状
当前的煤矿开采过程中对环境地质带来的影响越来越大,加强各种环境地质问题的防范是当前采矿行业中研究的一个重要内容,因此当前煤矿开采领域的研究者与地质领域的研究者之间加强了交流,对煤矿开采以及地质灾害隐患进行分析,对于煤矿开采过程中的地质灾害的预防提供了相应的理论依据。比如当前煤矿开采过程中对环境地质带来的问题的评价体系得到了相应的完善,在对煤矿开采过程中对环境地质带来的问题进行调查时各种调查技术也变得越来越完善。尽管如此,但由于煤矿开采的巨大经济效益,当前很多煤矿在进行开采的过程中,对地质灾害的预防还是不够。在煤矿开采地质灾害问题的防治过程中存在的问题有两个方面,一方面,对煤矿开采过程中重大地质灾害隐患的发现能力不够强,当前很多煤矿开采地质灾害问题完全表现出来之前都会有一些具体的表现,而我国当前的煤矿开采地质灾害问题研究过程中对这些表现现状的研究还不够清楚,因此导致煤矿开采地质灾害问题的防治效率得不到提升。另一方面,对各种煤矿开采地质灾害问题进行监测的手段比较落后,没有建立相应的煤矿开采地质灾害问题监测网络,因此不能及时反映煤矿开采过程中的地质变化、各种地质隐患等,也不能对煤矿开采地质灾害问题进行预防,出现煤矿开采地质灾害问题的概率大大提升。
三、煤矿开采地区的地质灾害进行预防的方法研究
(一)对煤矿采空区进行监测
在煤矿开采过程中最常见的一个问题是出现采空区,即由于长期开采导致地下被采空而出现地表下沉现象,采空也是诱发其他地质问题的基础,为了防止采空区对地表上的生产生活带来较大影响,在煤矿开采过程中应该要加采空区的监测管理,在采空区监测过程中,一个重要的步骤就是要加强对监测点的合理布置,监测点的布置是否合理,对监测结果有很大影响。密度适当、均匀的监测点,可以对监测过程中各个位置的情况进行反映。对煤矿采空区进行监测的过程中,对于监测点而言,一般是将其设置在远离采空区的地段,防止采空区出现坍塌、沉陷等对监测点带来影响,也可以避免由于自身移动或者公路的施工导致监测点被破坏的现象的出现,对于监测点网络而言,要实现施工方案中的图形强度,形成合力的观测路线。在观测点的布置过程中,包括两个方面,第一是基准点的布置,第二是工作基点的布置。对于基准点的坐标设置而言,其坐标应该由两次连续测量的GPS设备观测数据进行软件处理并且对误差进行处理之后得出,在取值的过程中要尽量取平均值,使得基准点的坐标更加准确,误差更小。第二,对于工作基点的布置。工作基点的设置应该要选择位置比较稳定、视觉条件较好、不容易被破坏的地方。
(二)对煤矿开采地质问题进行有效的评价
在煤矿开采地质问题的解决过程中,首先要对煤矿开采地质问题进行相应的评价,确定地质问题处于何种等级,然后才能相应地建立多层次的评价模型,对不同煤矿开采过程中遇到的不同层次的地质问题有效地解决,也能为煤矿开采过程中各种地质隐患的监督和管理奠定坚实的基础。
(三)加强先进技术在煤矿开采过程中的应用
在煤矿开采过程中为了加强对各种地质灾害的防治,需要加强对各种先进技术的应用,比如遥感技术、地理信息技术、GPS技术等。在地质灾害的防治过程中,需要应用各种测绘技术进行灾害的检测,GPS技术、GPS-RTK、地理信息技术等,都是在地质测绘过程中必不可少的,地质测绘技术是应用最为广泛的一种测绘技术。应用先进技术对地质灾害进行预防的过程中,首先要应用测绘技术对煤矿开采工程中的地质灾害发生时的自然现象进行提取,其次,对煤矿开采工程地质灾害状况进行分析,第三,要及时对煤矿开采工程中地质灾害的危险程度进行评价。比如某煤矿在进行开采的过程中突然发生了坍塌现象,由于灾害限制,某些地方人不能达到,则需要立即使用这些测绘技术,比如卫星以及雷等对现场的情况进行了解,从而积极开展相应的营救。再比如有的煤矿开采过程中利用遥感技术对煤矿开采工程地质灾害的状况进行监测,对煤矿开采过程中的地质灾害的发展态势进行了解,从而将各种煤矿开采工程地质灾害相关信息传递给救灾部门,使得相关部门可以及时采取相应的措施进行救灾。
为统筹地质环境保护与治理工作,我们开展了地质环境问题调查,摸清了全市地质环境现状和存在的问题,并用近三年的时间先后修编完成了《焦作市矿山环境保护与治理规划(2006~2015年)》、《焦作市资源枯竭型城市矿山地质环境治理重点工程三年实施方案(2010~2012年)》、《绿色生态焦作矿山地质环境综合治理三年行动规划(2012~2014年)》、《焦作市矿山复绿行动实施方案(2013~2015年)》等规划文件。文件规划了近期和远期治理目标,提出了地质环境整治与城市功能完善、旅游发展、矿业开发、土地综合利用相结合的“一体化”综合整治的全新理念。我市通过建设游园、主题公园、经济林、高产田等方式,赋予地质环境治理区不同的功能与价值。
(二)落实资金,为矿山地质环境恢复治理提供保障
一是积极争取全国资源枯竭型城市矿山地质环境恢复治理资金。自2010年以来,我市共争取资金2.9亿元。二是积极争取全省两权价款地质环境项目治理资金。近年来,我市共争取省财政支持资金8000余万元。三是认真落实矿山地质环境治理恢复保证金管理使用制度,积极督促矿山企业缴存并及时使用矿山地质环境治理保证金。
(三)创新治理机制,发挥治理资金综合效能
一是坚持矿山地质环境治理与完善城市功能相结合,因地制宜实施项目。二是坚持矿山地质环境治理与土地整治、解决耕地灌溉条件、改善耕地质量、增加农民收入相结合。三是坚持矿山地质环境治理与旅游发展、恢复生态和改善环境相结合。四是坚持矿山地质环境治理与矿产资源开发利用保护相结合。
(四)精心组织,打造矿山地质环境治理示范工程
一是制定工作实施方案。每年年初对当年度拟实施的地质环境项目进行详细安排部署,明确责任人、责任单位、完成时限。二是健全组织领导机制。焦作市政府高度重视,成立了由主管市长任组长,市财政局、市发展改革委员会、市纪检委、市国土资源局等负责同志为成员的焦作市矿山地质环境治理恢复工作领导小组。各县(市)区政府也成立了相应的工作机构,组织协调项目实施工作。三是组建市地质环境治理项目办公室,抽调专人负责。发现施工中存在的问题和困难及时协调处理,确保各项地质环境治理工程按时、保质、保量完成,着力打造精品工程、样板工程、放心工程。
二、地质灾害防治工作措施到位
一是高度重视隐患的排查工作。每年于汛前和汛期多次组织各县(市、区)对全市范围内地质灾害隐患点进行拉网式排查,对排查出的隐患点制定应急预案和防治方案,并按照地质灾害点的基本特征、威胁对象,明确防范责任单位,实行目标责任管理。二是对全市地质灾害群测群防人员网络系统定期进行更新完善,健全地质灾害应急抢险救灾队伍。三是每年都与市气象局、省地质环境监测院签订技术服务协议,在主汛期联合开展地质灾害气象预警预报。四是在全市组织开展地质灾害应急演练工作,提高地质灾害隐患点广大群众对突发地质灾害的应急能力。
三、地质遗迹保护工作成效明显
一是强化地质遗迹资源保护工作。我们组织专家对辖区内重要地质遗迹进行调查和安全评估,对地质遗迹的危险地段实施了工程保护。二是积极推进地质遗迹保护项目实施。2010年批复的1160万元中国云台山世界地质公园典型地质遗迹保护项目基本完工。三是注重培训与信息交流。对各园区300余名管理者及导游员进行科普,通过课堂讲解和野外实地讲解培训,导游员对地质旅游讲解水平有了大幅提高,更好地发挥了科普宣传员的作用。四是加强地质公园建设管理,实现统一宣传、信息共享、互惠互利,促进各园区协调发展。
在矿山开采中所产生的废水污染,主要有以下几种:(1)矿山建设和生产过程中的矿坑排水;(2)尾矿、露天矿等受到的雨水冲刷、渗透溶解矿物中可溶成分的废水;(3)在洗矿过程中所用的药剂产生的废水;(4)其他生产、生活废水等。这些废水,大部分没有经过处理,这就造成了地表水、地下水的污染,给周围的土地、农田带来严重威胁,这些废水经过蒸发,有害物质混淆在空气中,造成了空气污染。
1.2地质灾害频繁发生
在露天矿的开采过程中,由于发生边坡失稳,会发生山体滑坡和地面塌陷、泥石流、水土流失等地质灾害。如辽宁大孤山铁矿、抚顺西露天、湖北盐池河磷矿等,都发生过一些地质灾害,给当地的生产或生活带来严重问题,造成建筑物坍塌,道路中毒,影响人民生命安全。矿山开采中所产生的大量废弃物,除了会占用大量土地,造成大气污染,还发生泥石流、塌方等危害,尤其在个人采矿场中,乱采乱挖、乱推乱放现象严重,把各种矿石放在河口、河床或者公路边,一旦发生暴雨,产生水土流失,就会产生泥石流。在山西省,煤炭面积占全省面积的36%,遍及范围较广。每年所产生的各种灾害问题也尤为突出,给环境和人民生活带来了严重影响。
2.在矿山地质环境调查中遥感技术的应用现状
先前已有同行以QulckBird多光谱遥感数据为主要信息源,采用遥感调查与地面核杏的方法,基本查明了江西德兴铜矿矿医尾矿、固(液)体废料类型、分布现状和排放渠道,形成了矿山地物遥感识别,尾矿库水下尾矿堆积医遥感识别,矿山地物面积计算、体积测算等遥感调查技术。还有采用大比例尺SPOT5卫星遥感影像,准确圈定出面积性的矿山环境地质问题,通过历史上多期影像对比,揭示出矿山地质环境的时空演化。
3.遥感技术在矿山地质环境调查中的作用
3.1遥感技术的涵义
遥感应用受地面条件限制少,使用的电磁波各波段之间,性质差异很大,用途也很不相同。而且还具有经济效益好,成本低,收益高等一系列特征。由此可见,遥感技术在自然灾害的调查、监测和预测中具有显著优势。
3.2资源损毁遥感监测
利用遥感技术对资源损毁进行监测,首先应该选择出监测因子,监测因子的选择比较宽泛,大体上可以分为两种,一种是选择矿石,另一种就是自然景观。利用遥感技术不仅能够扩大监测范围,还能提高监测的准确度,比如遥感技术具有高空间分辨率的功能,这种功能能够十分清晰的辨别出损毁的资源具体的空间分布,但是可以监测到塌陷坑;遥感技术还具有多光谱数据的功能,这个功能的主要作用就是辨别出没有得到妥善安置的固体废弃物的主要构成成分,并且准确的识别出其空间分布,最重要的是遥感技术能够实现高精度的DEM功能,其主要作用就是能够准确地分析出整个矿区的地形地势及其特征,这对我国的矿山地质环境调查帮助非常大,尤其是这个功能还能将分析出来的数据绘制成相关的数据图形,大大减少了调查人员的工作量,也减少了人工误差。煤(矸石)自燃区以及非自燃区的辐射热量存在着一定的差别。若不辨别其辐射热度,在矿山开发的过程中就可能会造成一定的资源浪费,甚至会出现伤亡事故。而遥感技术正好能够捕捉到这种差别,清楚的分别出矿藏的区域类型,这样调查人员就可以根据遥感技术分析出来的图像有选择进行调查,减少资源损失,也降低了对环境的损害程度。但是需要注意的是,目前,遥感数据源比较丰富,高、中、低分辨率和多光谱、高光谱数在资源环境调查中的优势不尽相同,在使用时可将二者优势有机结合起来。另外,还可以根据煤田的分布情况、当地矿山的地质条件,再加上适度的实地勘查,可以对检测结果进行恰当的修正,这样监测的准确度会更高。
3.3遥感监测地质灾害
3.3.1滑坡类地质灾害监测
遥感技术在这类灾害监测中,应用时间很长,因此与其他灾害监测相比积累了很多经验,针对这些灾害的监测其主要监测内容有两个:一个是灾害体本身,另一个是灾害体的具体信息。其涉及的技术主要有影像光谱信息、地形地貌覆盖等,其主要方式就是设备与人相互配合,然后其自动系统会识别出灾害体及其分布情况等信息。因为斜坡类地质灾害与周围普通物体在形态以及纹理等这些细微方面存在着很大的不同,这种差别利用遥感技术能够清楚的显示出来,专业遥感技术使用人员,能够通过遥感图像明确的辨别出矿山中存在的灾害体以及规模等具体的信息。对斜坡类地质进行检测,对遥感技术中的影像空间分辨率并没有过高的要求,通常情况下,在2.5米以上即可。
3.3.2地表变形破坏程度监测
传统监测这种地质灾害的方法有很多,只是这些方法都有一个劣势,那就是必须到野外工作,但是有些矿山的地质条件非常差,工作人员难以到达,所以也就降低了这些方法的操作性,也正因为如此,利用这些技术取得的效果并不显著。为了解决这个问题,近些年,发展了干涉了雷达技术,该技术的应用,大大提高了监测的准确度。该技术是在空间相干性估计等技术基础之上发展起来的。其主要应用原理就是雷达波相位差,因为研究区域中的物质不同,其SAR影像也不同,这种方式避免了大气效应的影响,对那些比较细微的地表变形遥感技术也能监测得非常清楚,目前这种技术已经发展成为高精度的普通使用的技术。
3.3.3地裂缝识别与监测
矿山开发产生的地裂缝改变了地表几何形态、地貌特征和光谱特征,如坡度、坡向变化等,这种变化造成了地物反射光谱的差异,产生的微弱变化信息在遥感图像上能够被反映。
3.4矿山地质灾害危险性评估与预警
遥感技术可以贯穿矿山地质灾害孕育、发生及发展趋势监测的全过程,因此遥感监测可包括矿山地质灾害的易发区、危险区及危险程度和预警3个层次。就危险性评估与预警的灾种而言,主要包括斜坡类地质灾害、地表变形及地裂缝。随着科学发展观战略的实施,矿区人与环境的和谐发展成为矿业城市发展的主旋律,开展矿山地质灾害危险性评估与预警,将成为矿山地质灾害遥感监测研究的重点。
3.4.1地质灾害危险性评估
地质灾害危险性评估是在查明各种致灾地质作用的性质、规模和承受灾害的对象社会经济属性的基础上,从致灾体稳定性和致灾体与承受灾害的对象遭遇的概率上分析入手,对其潜在的危险性进行客观评估。以滑坡为例,进行危险性评估的遥感监测工作是通过分析,找出影响矿山滑坡危险性的主要因子。该主要因子除了与滑坡密切相关的地质地貌指标、地理指标及生态指标外,还与矿产资源开发等人类活动的强度有关,为此选择如下监测因子进行遥感监测研究。
3.4.2矿山地质环境预警
这是遥感技术在矿山地质环境调查中的重要应用,因为矿山地质环境的主要特点就是区域性,而且地质灾害频发,正是因为这两个特点,才使得相关部门无法对矿山进行全面的治理,再加之,经费有限,没有足够的经济支持,很难实现矿山的全面治理。但是遥感技术的应用,却解决了这个问题。因为遥感技术可以对矿山地质环境进行预警,一旦发生突发状况,工作人员能够马上从遥感图像中发现,及时地对其进行治理。遥感技术的这项应用现已成为我国国土规划以及灾害预防的重要管理手段,为国家决策提供精确的数据。多期遥感影像监测能够获取矿山地质环境的变化信息,而利用遥感技术开展矿山地质环境预警工作,是对多期影像的监测结果进行综合分析和研究的过程,通过结合先验知识等辅助数据,可以获取一定的致灾因子,从而为矿山地质环境预警提供科学依据。
4.矿山地质环境遥感调查存在的问题
遥感技术之所以目前尚未得到广泛的应用,主要受限于以下两方面的问题:一是在矿山地质环境调查队伍中,技术人员对遥感技术比较陌生,使得遥感技术难以发挥应有的作用。二是矿山地质环境遥感调查工作需要多时相的实时或准实时的遥感信息源,但价格昂贵,目前只局限于重点地区与重点工程的地质环境调查。虽然存在以上问题,但我相信随着遥感技术的发展和广大地质工作者的不懈努力,以及政府部门日益加大的支持,广泛利用遥感技术进行矿山地质环境调查研究是必然趋势。
二、地质概况
海拉尔煤矿位于陈旗煤田宝日希勒勘探区东部详查区的东北部,处于向斜北翼东端,地层较平缓,倾向西南,倾角4°~6°;无岩浆岩活动,构造属简单类型。区内地层简单,上部均有第四系覆盖,中部为含煤地层,下伏地层主要为泥盆系上统的变质岩。第四系十分发育,广泛分布于煤系地层之上。主要由冲积、洪积的更新统和湖沼沉积、风积的全新统组成,厚度在19.35~32.90m之间。含煤地层为扎赉若尔群大磨拐河组(K1d5)的含煤段。含煤段主要由黑褐色煤、炭质泥岩、灰—深灰色泥岩、灰—浅灰色粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砂质砾岩等组成。井田内煤层自上而下发育有5层,其中21+2是该矿井开采煤层,最大可采厚度17.00m,最小7.46m,平均12.16m,结构简单;埋深在28.56~78.84m,平均55.39m。
三、自然环境
矿区地处呼伦贝尔草原深处,周围均是天然草场和耕地,地势较为平坦,地表被碱草等草原植被覆盖。地处干旱半干旱地区,降水稀少,气候寒冷,植被再生能力低。
四、塌陷区现状及危害
4.1塌陷区现状
地面塌陷是指地表岩、土体系在自然或人为因素作用下,向下陷落并在地面形成塌陷坑(洞)的一种地质现象。地面塌陷往往伴生地裂缝。地面塌陷、地裂缝具有发生面积大、危害性大的特点。海拉尔煤矿10对立井隶属于海拉尔煤炭开发总公司,生产规模小,开采煤层距地表距离28.56~78.84m。由于开采煤层距地表比较浅,采空区易塌陷,同时矿井在生产期间追求短期经济利益,实行掠夺式开采,采富弃贫,乱采滥挖,越界开采,这些无序、不合理开采对地表环境的影响更为明显,自2004年关闭后开始塌陷,在整个采区及邻近的区域内,形成了大小数十个塌陷坑和地裂缝,规模不等,一般塌陷坑直径约25m,深20~30m,最深的塌陷坑用肉眼看不到底。塌陷坑造成矿区内原有的建筑坍陷。虽然采区四周设置了围栏,但牲畜掉入坑内的现象时有发生,这对周围的村民和牧民的生命与财产的安全造成威胁。
4.2塌陷区对地质环境的影响
4.2.1水资源的危害
当地下煤矿开采面积达到一定范围,地层移动将引起地表变形,使地表产生大面积塌陷,从而导致塌陷区的水系遭到破坏,引发农业地质环境的变化,导致生态变化。周边大量耕地农作物不能得到及时灌溉,产量大面积减少,给农民的生活造成极大的损失。塌陷区内存放的大量矸石,在风化作用下粉碎,并随着雨水的冲刷,通过塌陷坑和地裂缝灌入地下,造成地下水污染。
4.2.2土地资源的危害
地下煤炭开采,常常引起地层的变形、裂缝,特别是大面积采煤塌陷区,破坏地表形态,使周围环境结构与土地功能发生改变。一方面占用和毁坏了土地资源,破坏了地表植被和土壤结构、土壤成分,使植被面积减少、生物环境破碎。生物多样性受损,造成土地贫瘠化,特别是对耕地的破坏,造成土地地表流失,加剧土地干旱;另一方面,煤矿开采时占用一定的土地面积堆放矸石,矸石污染土壤,直接导致土地生产能力的丧失。
4.2.3草原及植被资源的危害
塌陷区周围的地表产生裂缝,周边的草原植被生长环境被破坏,植被明显减少,地表产生张口裂缝、塌陷、漏斗,造成大量土层松散,加剧水土流失,破坏植物生长环境,加剧风蚀和沙化。煤矿地下开采过程需要疏干排水,导致区域性地下水水位下降,从而破坏了整个地表水、地下水系统均衡,使植物的生长明显受影响,甚至死亡,改变了原有生态系统,致使草原沙化。
五、塌陷区地质环境治理存在的问题
5.1矿山企业地质环境保护意识淡薄
海拉尔煤矿是在我国大力发展乡镇企业的经济背景下建设的,企业只顾经济利益,生产中重开发、轻保护,对保护地质环境意识淡薄。开采过程中造成矿区地表塌陷、水体污染、土壤植被破坏等环境问题,根本不进行矿山地质环境恢复治理。
5.2矿山环境治理投入不足
矿山地质环境治理往往需要投人大量的资金。企业在经济利益的驱动下,不愿意投入资金进行地质环境恢复治理。目前,该矿井停产遗留下来的矿山环境问题,由于资金投人少,矿山地质环境治理进展缓慢。
5.3矿山地质环境状况不明
该矿井在开采过程中,没有专门的地质环境专题调查和地质环境监测资料,所以矿山开采对地质环境的破坏情况、采空区和采掘巷道位置布置、地面塌陷状况等没有详细的技术资料,不能为编制地质环境恢复治理方案提供所需依据,为地质环境恢复治理工作带来了技术困难。
六、治理措施
采煤塌陷区的治理是一项复杂的系统工程,对此,应该结合实际情况,因地制宜采取多项措施,恢复和治理塌陷区的地质环境,修复周边的自然生态环境。
6.1加大治理力度
煤矿虽已关闭,但按照“谁开发、谁保护,谁污染、谁治理,谁破坏、谁恢复,谁使用、谁补偿”原则,应投入一定资金,完成历史欠账。因此政府和企业应多方努力,加快治理,恢复该区域的地质环境和生态环境。
6.2做好环境地质调查和勘查
在治理前必须对本区域进行测绘等工程勘查工作,对地质、水文地质进行调查,查明采空区的分布范围、埋深、厚度,查明塌陷区的分布,预测采空区塌陷发展的趋势,为治理工作提供依据。
6.3充填复垦
根据塌陷区无积水、塌陷坑深浅不一、大小不等的情况,可以采用“一填、二平、三复垦”的措施。“一填”是利用建筑垃圾、原有的矸石、采矿弃土,填埋治理区内塌陷坑。充分利用原有的地形,随坡就势,不要求治理区内按统一标高整平。这一过程中注意选用填充材料不要有污染,防止二次污染。“二平”是回填后要平整,使塌陷区地较平整并充分压实。“三复垦”是在整平的地表上覆盖0.3~0.5m的腐植土,给填埋区地表植被创造一个生长的环境,然后人工种草或种植易生长的农作物或林木栽植,这样可以逐渐改善塌陷区地质环境,恢复这一区域自然生态环境。
1.2系统开发的原则(1)先进性原则。采用微软最新开发平台.net4.0框架进行开发,采用系统工程思想,满足系统性能可靠,易于维护的要求。并充分考虑矿山企业的业务发展和信息技术的进步空间,将业务和信息技术有效结合。(2)统一性与规范性原则。在结构上实现开放,基于业界开放式标准,在国家相关标准和行业标准的指导下,采用遵循统一、规范的信息编码和坐标系统、规范的数据精度与符号系统等。(3)可扩展性原则。系统在设计的过程中,采用标准的API接口,满足客户后续的定制需求。同时底层数据接口已经预留了扩充升级的余地,为今后系统升级奠定了基础。(4)适应性原则。为应对今后不断发展和完善的统计核算方法、调查方法和指标体系,系统采用了组合建模方式,具有广泛的适应性。(5)实用性原则。系统结构应简洁,功能方便、灵活,用户界面友好,便于操作。
1.3系统体系结构设计
1.3.1系统基础设施架构设计矿山地质环境代价核算系统是以融合基础架构(HPCloudSystemMatrix)作为基础进行设计,从逻辑上划分为3层,普通用户通过资源请求层获取资源,包括创建或者访问矿山地质环境代价核算业务系统,管理员用户通过资源请求层实现对矿山资源地质环境代价核算业务系统实例的生命周期管理,包括增加CPU、内存、硬盘空间、启动关闭实例等。当用户确定提交服务目录的资源时,云控制器会调用工作流引擎检查资源的有效性,反之,则返回错误提示资源不足。如果资源满足要求,资源交付层将会通过工作流引擎,通知资源供应层供应资源。资源供应层根据资源交付层的要求分配计算资源、网络资源以及存储资源,同时会调用相应的安装源自动完成系统的安装与部署。底层的资源管理器利用虚拟化资源层将具体的硬件资源(服务器,存储,网络)进行池化,形成服务器资源池,存储资源池和网络资源池供上层使用。资源的池化利用VMware的ESXi或者Mircosoft的HyperV以及Linux的KVM实现的,因而本设计方案支持客户多种虚拟化选择,资源的监控借助HP的InsightDynamic软件实现。
1.3.2系统逻辑业务架构设计(1)矿山地质环境损失核算。在矿产资源勘查开发利用过程中,由于采矿活动的影响而产生的地质环境变异或破坏事件,主要包括矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡,含水层破坏损失补偿,地形地貌景观破坏造成的经济损失等。(2)矿山环境污染损失核算。在矿产资源开发过程中,所产生的废水、废气、废渣对环境造成损害,由此带来的经济损失。(3)水土流失损失核算。在矿产资源开发利用过程中,因施工或者开矿所产生的废石和矿渣引起土壤退化和植被破坏,造成土壤养分、水分损失等,由此带来的经济损失。
1.3.3系统空间数据库架构设计作为一个完整的矿产地质数据库系统,从业务的角度应该包含地质损害数据,未用矿产资源破坏数据,土地资源损失数据,森林生态系统破坏数据等,涵盖几乎全部进行地质环境代价核算业务技术工作数据。同时考虑到数据的易维护性和性能,将每个专题分别建库。另外,针对云平台的系统维护数据,譬如主机信息,系统资源池分配与回收信息等专门引入了一个云平台数据库进行保存。通过对整个系统进行总体分析,对数据进行层次划分,分别为基础数据层、专题代价核算数据层、专题空间数据层。基础数据层由云平台基础信息库、系统管理模块库组成,云平台基础信息库由HP云平台管理引擎自动维护和处理,主要维护数据包括云平台资源池信息,系统资源利用率信息,基础设施的生命周期信息等,系统管理模块库中主要包含用户权限信息,矿产资源信息,矿种信息,工业产值信息,人均GDP信息等;专题空间属性数据层能够对进行业务系统代价核算的成功数据进行查询,检索和保存。
2系统实现与自动化部署
2.1系统软件、硬件平台该平台采用HPCloudSystemMatrix(version7.2)作为底层资源平台,以C#作为主要开发语言实现,
2.2数据库设计
2.2.1空间数据库空间数据库存储图形数据,图形数据分为平面图形数据和遥感数据。建立平面图件库,首先利用计算机将平面图件数据栅格图形进行矢量化。平面图形数据又被拆分为3层———“图幅—层—目标”,根据地物分类和用户的实际需要,设计出相应的图层。并根据图形上不同的要素类型,将图形要素分为道路、水域、塌陷地、林(草)地、耕地、工矿用地、复垦区、地面建筑物、井下巷道、采掘工作面等10类,在矢量化过程中,将相同类别的图形要素放置在同一图层上,因此,一个平面图件被分为10个图层。遥感图像库存储的数据来源于利用遥感技术对矿山环境进行长期的动态监测获得的遥感数据,遥感数据包涵了地面物体的各种特征量,通过提取与分析这些数据实现对环境的监测与环境变化的反演,可为矿山环境管理提供直接、客观的数据支撑。
2.2.2属性数据库属性数据库主要存储矿山地质环境代价核算逻辑运算相关的数据和空间数据库中的图形上每一地物对应的若干属性数据。根据矿山地质环境代价核算的要求,设计各种表格,并规定各个数据项的类型、长度等,属性数据库具体的结构与矿山地质环境代价核算的逻辑业务关系表格一致。各数据表间通过ID号建立查询关系。
2.2.3成果数据库成果数据库主要为某地区矿产资源开发代价核算的成果数据,如:矿山地质环境损失代价核算、矿山环境污染损失代价核算、水土流失损失代价核算等。通过建设成果数据库可以系统地检查前期矿产资源开发环境影响评价工作过程中资料收集的完备性,提高下一步综合研究工作目标的清晰度,从而可以对该地区矿产资源开发的整体情况进行代价核算,为矿山地质环境保护工作奠定基础,为矿产资源开发和矿山环境的恢复治理工作提供决策依据。
2.3系统云图设计与自动化部署系统将业务处理模块部署在一台虚拟机(Min-eralApplication)上,将数据库服务器部署到另一台虚拟机(MineralDatabase)上,实现系统的自动化部署和升级。登录到云平台后,通过拖拽图标完成系统基础设施的构建,进行简单的连线与配置。通过该云图(矿产地质环境代价核算业务系统),普通用户就可以利用该云图进行自动化部署。系统自动化部署成功后,登录系统,进入各个系统模块进行相应业务的代价核算。
3系统安全设计
私有云计算安全涉及数据异地访问风险、数据存放地风险、信息管理风险、数据隔离风险、法律调查支持风险、持续发展和迁移风险等内容。结合该系统特性,云平台的安全控制方案为:(1)硬件层次上,将服务器、网络、存储采用冗余技术,保证运算平台的高可靠性,同时利用HPVC虚拟化技术来实现整个刀片的“热插拔”,提高系统的可用性。(2)在软件层次上,由于所涉及的矿业数据安全级别要求较高,将不同运行模块的数据分别建立子数据库,既确保数据的安全,又有利于数据的备份和维护。引入设置权限域和角色的方式,有效管控权限域内的数据源,根据权限隔离数据,防止误操作和越级行为,还可以采取数据加密和身份认证作为进一步的安全管控措施。(3)利用HP云平台提供的安全监控技术,实时监控平台的数据流向,记录操作日志,并定期分析数据异常,防止机密数据或信息被窃取或篡改,防止网络被恶意渗透或监听,确保系统安全稳定运行和数据安全。
(一)培养综合素质较高的矿山地质勘查队伍
我国矿山资源极为丰富,矿山地质资源的开发和利用,也成为我国重要的发展行业之一,对提高我国综合的经济实力有着极大的作用。但是,在以往矿山地质资源开采的过程中,却经常出现资源开采给环境带来了极大的破坏,主要问题出现开采技术以及工艺设计的不合理。在这里作者建议应培养综合素质较高的矿山地质勘察队伍,矿山地质勘察是综合多工种、多学科的一项极为复杂的工程,不仅需要勘察人员熟练的掌握工程学、地质学等知识,更需要工作人员经过野外实践系统训练,并具有丰富的实践经验,这样才能根据矿山地质的实际情况,因地制宜的设计合理的开采技术和工艺,从而将对环境的影响降至最低,从而有效的提高矿山地质开采效率。
(二)完善矿山地质环境管理法律法规
首先,应适当的提升矿山资源开采的准入门槛,转变传统的观念,要将矿山地质环境保护工作放在首要的位置,来对矿山资源开采队伍的资质进行全面的审核,主要包括安全生产能力、技术水平、企业生产规模、职工权益保护能力、环境治理能力、环境恢复能力等,都必须设立相应的指标,必须保证各项都能达到指标,才有资格获得准入证,如果有任何一项不达标的话,都不得必批准查权以及开采权。其次,要结合矿山地质环境管理的实际情况,不断的完善相关的法律法规,加强对矿山地质开采管理的力度,对一些违规开采、不正当开采的情况,必须给予一定的处罚,必要时采取法律措施追究其刑事责任,环境是我们赖以生存的根本,环境的破坏就是在破坏我们生存的空间,因此,对于矿山开采恶意破坏环境没有按照规范要求施工的必须严惩。
(三)推行奖励机制推进绿色矿山建设
为了提升矿产开采效率,降低对地质环境的污染,国家应通过奖励机制来扶持施工企业积极投入新的开采技术和开采工艺,全面提升矿山开采效率,而且对降低环境污染也有着一定的作用。另外,要推行鼓励政策,不断的鼓励相关科研部门对矿山开采设备、工艺的研制和开发,不断的替换落后的装备以及工艺,全面提升矿山开采的装备以及工艺水平,一方面做到提升矿山资源开采的效率,减少资源浪费,另一方面要通过先进的装备以及工艺来实现绿色矿山开采,降低对周边环境的破坏,同时要做好环境治理和环境恢复的工作。
水库在建成蓄水以后,因为其水位的变化和波浪的作用,原来岸坡极有可能会失去平衡,发生山体滑坡或者塌滑破坏现象。三门峡大坝在蓄水两年期间发生了多次塌岸事件,所以,在水库蓄水前,要对岸坡进行削坡,发现可能会出现滑坡的山体时,要事先进行排水,并且对其进行加固等措施,也可以事先对这些山体进行清除。
水库在修成蓄水后,坝基承受较大水压,可能会出现渗透。在水库边缘的薄弱山脊、缝隙、溶洞、溶槽或者断裂带等等,漏水量可能会很大,这就影响着水库的使用,还能影响周边地区的水文和地质条件。
从实践来看,不只是水利工程对地质环境会造成一定的影响,相反地质环境也会对水利工程产生一定的影响。地质环境对水利工程的影响主要有滑坡和泥石流等动力工程的地质现象,土地沉陷、沙土液化、黄沙湿陷以及边岸再造等各种各样的地表的变形破坏,还有地表的岩土体性质的改变等等,这些问题的存在,可能会对水利工程造成非常严重的后果。我们要调查和研究这些现象的发展速度和规模以及趋势,针对不同的现象做出不同的技术措施,用以防止和削弱这些变形造成的破坏。具体主要表现在以下几个方面:
1.水体环境导致的坡体滑动
在我国古代就有治坡先治水的说法,这其中的主要原因是水和水的作用,会减少岩土体的抗剪的强度,加大裂缝的水压和上浮力,从而减小了坡体原本的稳定性。如果没有谁的作用力,那几乎不会产生滑坡动力工程带来的地址破坏的现象,除了一些特殊的地质构造会对形成滑坡造成一定的影响。软弱的夹层,风化作用下形成的裂缝、夹层地下水作用下的泥化夹层等等,都很容易构成滑动面的构造。这些构造面,再结合水的作用,就会使动力工程地质的破坏更加剧烈。滑坡一般都与地表和地下的水系分布和运动的方向以及趋势,还有存在的方式等各个方面存在密切的联系。
2.水位问题
一般水利工程都是把水位提高,造成原有的土体饱和并且软化,使含水量增大,内摩擦角和内聚力降低,抗剪能力减小,使土体出现了剪切破坏,出现地面的不均匀沉降或者沉陷等等,这些现象与水位下降时出现的土体有效的应力加大造成的地面沉降现象不同,所以,在建筑工程的设计上存在很大的区别,对临近水系的工程测量与设计方面也要考虑这些因素的影响。
3.地质环境的沙土液化问题
水库在建成蓄水以后,饱和后的粉土在经过地震的作用后,孔隙的水压力增强,有效应力会逐渐降低,甚至会归零,这时,沙粒会在水中悬浮,承载力和抗剪性都会大幅下降,造成冒砂或者喷水现象的出现。这其实是液化的地震现象,所以,水利建筑必须要进行抗震和预防的设计。
4.地质环境对水库周边岸坡的边坡再造问题
边岸的坡体因为坡脚被冲蚀造成局部的失稳状态,会造成大的崩塌红着是滑坡现象,这不仅会危及水库,还会对周围的建筑物造成危险,产生大量的固体径流物,造成水库淤积的加速,从而减小水库的库容量,严重的情况下,会造成崩塌涌浪,酿成灾难性的结局。
5.地质环境对蒸发强烈地区的影响
随着水利建筑工程的兴建,地下水位会逐渐升高,埋藏深度变浅,使得地下水在毛细作用下上升到土地表层,然后蒸发。造成地下水和土壤中的盐分上升到土地表层,从而凝聚,造成土壤的盐渍化。
2矿山地质环境影响评估的主要内容
矿山地质环境影响评估的主要内容有:评估采矿活动对水环境、水资源造成的影响,如地下水资源枯竭、水质污染、地表水漏失、水均衡破坏等;评估采矿活动引起的山体滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝和地面塌陷等地质灾害程度;评估采矿活动对土石环境、土地资源造成的影响,如土石污染、土地沙漠化、土地利用情况改变等;评估采矿活动对重要工程设施、自然环境等造成的影响;评估矿山工程及设施可能受到的地质灾害;根据各项评估结果,制定相应的环境治理措施及矿山土地恢复方案。
3矿山地质环境影响评估技术
3.1矿山地质环境现状评估
在进行矿山地质环境影响评估时,要对矿区存在的土地资源破坏、山体滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝、地面塌陷、地下水资源枯竭、水质污染、地表水漏失、水均衡破坏等各种地质问题进行详细的调查,分析这些地质问题的危害程度、发展趋势。在评估矿山地质环境现状时,要充分掌握当地的气象条件、地形地貌、水文环境、地质构造、地层岩性等相关资料,从而对矿区的地质环境问题种类、特征、规模、发展趋势进行评估,并分析相邻矿山在采矿过程中的相互影响情况。由于不同的地质因素在局部区域存在一定的差异性,为保证评估结果的精准度,可以将评估区域划分为几个子单元,相同的评价单元其地质环境一致,这样就能保证不同的评价单元之间具有对比性。根据各个评价区域的地质环境条件,赋予评价单元不同的属性,最后根据这些属性对各区域进行地质环境影响评估。为保证地质环境评价指标的权重,在选取评价指标时,要坚持简明性、针对性、普适性、指标量化性、数据易取性、动静结合性的原则。选取好评价指标后,建立相应的数学模型,评估当前矿山地质环境情况,并预测采矿活动对矿山地质环境的影响。
3.2矿山地质环境预测评估
在矿山地质环境现状的基础上,根据矿山的类型、开发方案等确定矿山的开采深度、开采范围、废弃物治理方案,并预测接下来的采矿活动可能引起或者加剧的地质环境问题,评估矿山建设造成的地质灾害危害对象、影响程度、发展趋势、治理难度。矿山地质环境影响评估主要包括:评估采矿活动造成的地质环境问题种类、原因、规模、危害程度;分析采矿活动引起的地质环境问题的恢复治理难度等。
4矿山地质环境治理措施
4.1矿山废弃物治理
矿山废弃物治理是矿山地质环境治理的基础,矿山废渣、弃土、废石等对矿山的地质环境有很大的影响,矿山废弃物的长期堆积很容易对矿山周围的植被、土地造成破坏,对矿山原来的地形地貌及水文环境造成影响。同时重金属的废弃物经过长期的雨林、曝晒,会逐渐析出重金属元素,从而对矿山周边环境造成影响,因此,加强矿山废弃物治理是十分重要的。在实际工作中,可以利用废弃物回填矿坑,同时还可以配制废气矿石和砂石混合物,进行矿坑回填,这样不仅能减少矿坑回填的成本,还能达到矿山废弃物治理的目的,对矿山地质的恢复有很大的帮助。
4.2矿山地质灾害治理
在以往的矿山开采中,很少对矿坑进行回填处理,极容易引起地质坍塌等现象,根据矿山地质灾害的发生快慢程度,可以将矿山地质灾害分为突变性地质灾害和缓变性地质灾害两种情况,突变性地质灾害包括地震、山体崩塌、泥石流、水土流失等,缓变性地质灾害包括地裂缝、地面塌陷、土地沙漠化等。在采矿过程中,地下岩石的应力会发生变化,岩石的应力平衡受到破坏,加上矿山废弃物的随意堆放,当外力诱发时,很容易发生泥石流、崩塌等灾害。对于矿山地质灾害的治理,首先应先查明该地质灾害的成因和发展趋势,科学合理地采取相对应的地质灾害防治措施。其次要加快矿山植被的恢复速度,可以采用移植树木的方式恢复矿山周围的植被,从而减少泥石流、水土流失等灾害的发生。土地沙漠化也是矿山地质环境问题的一种,引起土地沙漠化的主要原因是在采矿过程中,水资源逐渐减少,河流干枯,植被的生存环境受到破坏,植被逐渐减少,造成土地沙漠化,土地沙漠化的治理是一个长期的工程,需要缓慢恢复矿山周边的土壤水分和植被。为保证矿山环境治理工作的顺利进行,还要加快矿山环境保护与治理人才的培养,从而利用先进的科学技术进行矿山环境治理,这不仅能提高矿山环境治理效率,还能减少矿山环境治理过程中的资源浪费。
1固体废弃物的治理和利用
20世纪70年代以来,我国对矿山固体废弃物的利用给予了重视,并取得了显著成绩。据统计,国有重点煤矿利用煤研石3470万吨,占当年排出量的48.5%,其中用于发电、燃料800万吨,建材原料590万吨,筑路材料360万吨,充填材料990万吨。尽管取得了一定成绩,但我国矿产资源和固体废弃物的综合利用水平还比较低,两者的利用率都只有30%左右。目前,我国矿产资源综合回收的矿种只占可综合利用矿种的一半,综合利用指标为50%,比国外低30个百分点左右,采主弃副、采富弃贫的现象仍较为普遍。
2废水治理
我国矿山排放的废水主要有酸性废水、含悬浮物废水、含盐废水和选矿废水等。煤炭采选业矿井水的处理和利用能力提高较快。1990年外排达标率为90.56%,利用量为12亿吨;洗煤水排放量及煤泥流失量减少,实现洗煤水闭路循环的洗煤厂1990年为100个。有色金属工业废水治理从单项治理发展到全面规划、综合治理。工业用水复用率逐年提高,1973年仅12%,1987年达到了58%,从废水中回收有价值金属己初见成效。
3废气治理
据统计,矿业采选行业中采盐和黑色金属废气处理率最高,高于40个行业的平均水平(406%),煤炭采选业处理率则最低,整个采选行业处理率为17.24%,低于全国40个行业的平均处理率。
4土地复垦
目前,我国政府每年拨专款加速矿山土地复垦工作。2001-2003年国土资源部共安排国家投资土地整理复垦项目731个,组织开展了矿山环境治理恢复工作,完成了河北省鹿泉市、江苏省盯胎县等18个典型矿山的生态环境恢复治理示范工程,项目建设总规模47.39万公顷。江苏省、浙江省矿山生态环境恢复治理取得实质性进展。
二矿山环境恢复治理存在的问题分析
1固体废弃物污染
矿山开采过程中产生的固体废弃物,由于没有经过规划而任意堆积,也没有结合实际进行及时有效的处理和合理利用,不但占压矿山边缘土地,毁坏地表植被地貌,而且受不良气候影响时容易产生安全隐患。
2废水污染
采矿活动使矿区周围地表水及地下水系遭到严重污染,由于矿井废水中含有各种有害物质,未经处理超标排放会对地表植被!农作物等造成破坏;矿井排水疏干了地下裂隙水,引起地下水位下降;采空区灌浆导致当地水资源日益匮乏,从而打破了整个区域水均衡系统,造成水资源逐步枯竭及河水断流等生态环境问题和矿山水资源短缺问题。
3废气污染
矿山开采中产生废气!粉尘等多种有害气体,使得长期坚守生产一线的职工成为矽肺患者;另外矸石山自燃,煤层自燃排放的大量有毒有害气体对矿区人体健康带来很大威胁;还有冬季采暖排出严重超标的烟尘、二氧化碳、二氧化硫等大气污染更不容忽视。
4地表环境的破坏
由于生产技术水平落后,多数矿山开采之后都没有进行有效回填矿坑,导致矿区采空区地表沉陷,严重破坏了部分建设用地和耕地,造成了我国大量土地荒废,生态环境恶化。同时也破坏了周边很多民用建筑和自然地貌景观,不仅使矿区与周围居民纠纷不断,而且极大影响了整个区域环境的完整性。在矿山投产建设和资源开采过程中,由于剥除和大量占用矿体表层土壤,严重破坏了矿区地表植被;对不断产生的固体松散废弃物(废石、废渣等)也随意堆放,长期经受雨水冲刷和风化影响极易发生流失,从而加速了对周边土壤的破坏,也使岩体失稳造成塌方和滑坡等地质灾害,给人们的生活和财产带来极大损失。
三治理措施与建议
1对矿山地质环境进行调查与评价
通过对矿山地质环境进行调查与评价,能够有效了解矿山地区地质环境和自然环境,为矿山地质环境监测、进行矿山生态环境治理工作提供有效的数据资料,也有助于相关部门决策提供科学合理的理论依据。
2对矿山地质环境进行监测
随着矿山环境破坏日趋严重,使得矿山环境污染程度加剧,进而引发多种地质灾害#针对这种情况,政府部门必须高度重视,加大对矿山环境和灾害源头的监管和治理力度,避免产生新的安全隐患。矿山企业在开采过程中要严格按照相关规范化、制度化、管理化及科学化的行业标准进行开采,合理开发矿产资源,促进矿山资源开采可持续发展。矿山企业要加强矿山地质灾害的防治措施,做好各方面预防控制工作,协调各方面的关系,加大先进技术和开采工艺的应用,减少矿山环境污染源,修建污水处理厂,减少废水排放量,保证矿山环境质量得到有效控制。
3加快矿山环境恢复治理
a)对已经封闭的矿山,政府机构要加大宣传力度,鼓励和支持社会企业投资开矿,相关部门要实行招商引资政策,通过租赁承包等方式,吸收社会资金进行矿山环境治理和生态环境改造,也可以向国家申请专项治理资金,对一些闭坑矿山的生态环境进行改造和治理,确保矿山环境质量得到有效控制,进而降低地质灾害发生率;b)政府部门和矿山企业要加强矿生态环境治理新技术、新方法的开发利用,根据不同的受污染程度,制定科学合理的治理方案。对多种地质灾害发生的特点,采取有针对性的预防治理措施,确保生态环境得到恢复,保证矿山环境地质灾害不再发生。要学习国内外先进的治理经验,结合自身实际情况,积极开展矿山生态环境保护和治理工作。
二、枣庄市矿山地质环境代价核算指标及方法
1、矿山地质环境代价核算方法选取原则由于矿山地质环境价值存在确定性、半确定性和不确定性,在损失核算过程中,可灵活采用直接市场核算法、替代市场核算法和意愿价值核算法等多种方法。其中,直接市场法运用货币价格计算可量化的环境代价,如土地性能破坏对农作物造成的损失、地质灾害造成的人员伤亡损失。替代市场核算法是对没有市场价格的环境使用替代物的市场价格来估算其隐含价值。防护支出法、回填法在矿山地质环境破坏损害核算中最为常用。对价值不确定的矿山地质环境可选用意愿价值核算法,通过调查对环境改善的支付意愿或环境恶化希望获得的补偿意愿来解释环境价值损失。
2、枣庄市矿山地质环境代价核算指标及方法根据枣庄市矿山地质环境破坏现状,将地质环境代价划分为地质灾害损失、含水层破坏损失、地形地貌破坏损失、土地资源破坏损失和土地生态价值损失五大类。矿山地质灾害损失主要取决于两个方面:一方面是致灾体本身的破坏力、活动程度、危害范围等;另一方面是受灾体本身,包括受灾体类型、抗破坏能力、数量,以及社会经济中的人口、建筑、设备设施、农作物等分布情况。根据这两方面的情况,矿山地质灾害损失可有两种计算方式,即地质灾害直接经济损失核算法和防治工程费用支出法。如疏干排水引起地下水位下降、水系破坏,储水能力下降,加大取水难度,造成用水困难,增加用水成本,其代价核算的方法可以用地下水污染恢复费用核算法、地下水资源价值损失核算法、地下水位下降经济损失核算法、含水层储水功能恢复费用核算法等。地形地貌价值包括旅游景区经济价值和景观环境价值,可用旅行费用法衡量人们对旅游景区的支付意愿,从而计算地质地貌景观、地质遗迹、人文景观等的经济价值。地形地貌破坏带来的景观环境价值损失则可以用恢复工程费用法进行核算。枣庄市土地资源破坏包括煤矸石、露天采坑对土地资源的占压和地面变形、土地质量变化引起的资源价值损失。这两种损失均可通过土地基价计算得出。此外,由于土地资源具有生态系统服务功能,土地质量和利用方式的变化会影响生态系统的生产力和生物多样性,引起生态环境的改变。因此,土地资源破坏还会引起间接的环境代价。通过对土地生态价值代价的核算,可定量表示土地资源破坏对生态系统服务功能的影响。枣庄市矿山地质环境破坏代价核算指标和可选核算方法。
三、枣庄市矿山地质环境代价核算选用
上述矿山地质环境代价核算方法,对2012年枣庄市矿产资源开发地质环境代价进行核算。
1、地质灾害直接损失采用直接核算法,地质灾害损失=人员伤亡损失+家庭财产损失+公共基础设施损失+其他财产损失。其中,家庭财产损失包括房屋建筑损失和非建筑损失(如农作物)。基础设施损失主要体现在道路交通、水电、通讯等方面。2012年,枣庄市发生崩塌、滑坡和泥石流等多种地质灾害。其中,山亭区崩塌损毁树木11000多棵,损毁道路(含指示牌、防护栏等)200多米,造成经济损失125万元;北岭自然村滑坡损毁各类果树农作物,造成经济损失约50万元;3次泥石流地质灾害毁坏农田32亩、果林20亩,直接经济损失100万元。全年无矿山地质灾害人员伤亡记录,矿山地质灾害代价共275万元全由财产损失引起。
2、含水层破坏代价核算按照地质资源价值评估方法,地下水资源开采价值指未被污染时的总价值,一般按水资源销售价格的6%~10%计算。根据枣庄实际情况,该值取7%,则:地下水资源开采价值=7%×地下水资源开采量×水资源价格。枣庄市现有42家采煤企业,地下水资源开采总规模为3495.98万吨/年。当地水资源价格按照3.25元/m3计算,采用地下水资源价值损失评估方法,该地区采煤活动每年造成795万元地下水资源开采价值损失。
3、地形地貌破坏代价核算枣庄市受矿产资源开发影响最大的为塌陷地貌。当地露天开采塌陷区和井下开采塌陷区内不存在地质遗迹和地质地貌景观保护区,无旅游消费价值。采用塌陷回填治理费用法核算景观环境价值损失。塌陷坑回填费用=直接费工程费+措施费+间接费+利润+税金+其他费用+不可预见费。其中,措施费、间接费、利润、税金和不可预见费分别按2.4%、5%、3%、3.22%和2%计提。枣庄市塌陷区总面积90.9km2,平均深度约为2m,按60%工程量回填,回填量为10908×104m3。工程施工以机械为主,按33元/m3计算直接工程费,则塌陷回填治理费用为409339万元。
4、土地资源破坏代价核算在土地资源破坏代价核算中,判断土地是否遭受永久性破坏是关键。若土地资源可以通过一定的措施加以部分甚至完全恢复,可在评估损失时只需要考虑对其进行清理恢复的费用,具体计算时用灾害破坏面积与该种土地类型基价的1%来进行估算;若土地资源破坏严重以致于无法恢复,则损失直接按照土地基价估算。枣庄矿山土地资源破坏代价包括两部分:一部分是煤矸石、采矿坑等对土地资源占压破坏引起的,这部分的代价可以用清理费来估算损失;另一部分是地面变形、地面积水等导致土地的质量、用途发生改变,这部分可通过不同土地利用方式变化前后的土地基价差计算。土地资源占压代价=∑(各类土地资源基价×占用土地面积)×1%土地质量变化代价=∑变化前各类土地资源价值-∑变化后土地资源价值2012年枣庄市矿山土地资源破坏情况全市煤矸石、露天采坑等占压工矿地、农田、林地分别为27.9公顷、363.9公顷、12.4公顷,共造成经济损失836.53万元。矿产资源开发导致土地质量下降、用途发生改变,原有803.8公顷农田和11公顷林地变成草地131.6公顷、湿地131.4公顷、水域540.4公顷和荒地11.4公顷,土地用途变化造成经济损失约82620万元。该地区矿山土地资源破坏造成损失共计83457万元。
5、土地生态功能破坏代价核算土地生态功能破坏代价即土地资源生态系统服务功能的价值变化量,等于矿产资源开发后不同土地类型生态价值之和与矿产资源开发前不同土地类型生态价值之和的差。土地生态价值=∑(各类土地生态服务价值×各类土地面积)根据表2的土地破坏变化面积和各类土地生态服务价值,土地生态功能破坏损失为399万元。
四、核算结果
由以上核算可得,2012年枣庄市矿产资源开发地质环境破坏损失共计494265万元,其中直接经济损失493866万元,间接生态价值损失399万元。在核算过程中,地面塌陷未造成人员伤亡、财产毁坏等直接经济损失,地质灾害代价中不核算该项损失内容。在地形地貌破坏损失核算中,以塌陷回填治理工程费用估算其景观环境价值的损失。含水层破坏损失只有煤矿开采对地下水资源破坏的部分,缺少对含水层水位下降和其他矿种开采对地下水影响,地形地貌损失也只考虑了塌陷坑的回填,缺少露天采坑治理(面积3.225km2)的相关统计,因此实际损失要比上述计算结果大。