废弃矿山地质环境问题及治理研究

摘要

我国是矿产资源的大国,对于矿产资源的开采就有数千年的历史。矿山开采为社会经济的发展做出很大的贡献,在开采的过程中和开采后对于人类赖以生存的环境破坏力度非常之大。由于过去有一些长期粗放开采的工程来说,不仅破坏了环境,也同样忽略了矿山环境治理和保护,使我国留下了无数废弃的矿山,造成严重的污染和破坏生态环境,同时也在一定程度上制约了我国社会的经济发展。

因此我国需要大力度加强治理废弃矿山对环境的灾害。本文分析了废弃矿山对地质环境产生所产生的灾害,进一步提高我国对废弃矿山的治理与研究,有效的处理地质灾害所带来的问题,提升废弃矿山环境的地质水平,提高我国的生产经济。

关键词:废弃矿山;环境;地质;治理研究

一、概述废弃矿山地质环境灾害种类

我国是矿产资源十分丰富,多种矿产资源的储量使我国位居世界前列,被誉为“矿产大国”。我国拥有矿山数量较多因此矿产资源也较为丰富,随着经济的快速发展,社会各界对矿产资源需求不断增大,以至于矿产资源被不断的开采,矿山开采规模不断增加,盲目的开采也使废弃的矿山在不断增多,地质环境得到不断恶化,而被废弃的矿山对于地质环境的灾害也越来越多,越来越严重,比如地面塌陷、污染水文地质、空气污染、滑坡,岩崩、场库失稳等等。人们在开采的同时对于环境受到的灾害也不重视,使得地质环境也来越差,严重影响了我们的生态环境,给人类社会带来了不可必要的损失。

(一)地面塌陷

废弃矿山产生的地面塌陷是一种常见的环境地质灾害现象,主要发生在竖井开采区域,由于一些矿体只出现在地表浅层,在开采之后,导致地表受到破坏,矿产被采掘一空和地表之间产生了极大的空隙,时间长了就会形成采空区。采空区临近地面,如果矿山在使用过程中,矿山企业会对其支撑力进行一定的检查和维护,从而确保采矿区的安全。而一旦矿山废弃,就不会再有人来维护,所以整体的承载力较差,从而会向下弯曲和移动,如果再受到外力影响,超过了承载范围,那么就会发生地面塌陷。或者,因为长时间经过地下水的冲刷,也会导致采矿区因有采空区而塌陷,进而形成盆地。地表塌陷问题具有较大的影响力和破坏力,一旦发生地表塌陷问题会直接影响附近的农业和建筑、水利等各项设施问题,生活在废弃矿山周围的人们生活和财产也会受到一定的危害。以下示例图片为废弃矿山图片:

我们从图片中可以看出废弃的矿山无人管理,其里面的支撑物也十分老旧不堪,长年无人失修,安全问题存在巨大隐患,时间一长随时可能发生坍塌灾害,一旦发生对于其附近的生态环境和附近居民的生活产生重大影响。

(二)污染水文地质

废弃矿山经常会发生水污染问题,如果采矿工作在地下水系统或者地表水周围进行开采,在采矿底部的水需要不断的降地下水位,而地下水又分为不同的含水层。水是相互流通的,它与地表水、大气降水有着密切的关系,从而处于相对平衡的状态。在矿山废弃之后,被抽走的地下水会慢慢逐渐回升水位,呈网络状被分布在地下,形成酸性环境。如果接触到矿山污染物,会发生一系列的化学作用、生物作用从而会水发生变质受到污染。地球上的水是相互流通的,如果水发生了污染之后,矿山发生了地面塌陷问题,会严重影响各项资源,河流会不断涌进被污染的矿坑里,一旦污染水发生外溢,大量农田会受到破坏,引发土壤沼泽化问题,周围的生态环境也会受到严重的破坏。

以下示例图片为废弃矿山造成的河流污染:

(三)空气污染

在目前我国的矿山开采技术水平工作中依然在使用大量的大型移动机械设备和一定规模的大爆破工程,在一些大型机器运行的过程中会产生很多废气和有害气体,如爆破和采用柴油机的设备等。在矿山的挖掘过程中会使用大量的炸药,这些炸药在爆炸之后会产生大量有害气体,在使用大型机械是通常都会用柴油,柴油的燃烧也会产生大量有毒气体,这些气体漂浮在矿区上空,使矿区上空的有害气体不断累积,再加上矿区地处偏僻环境,常常伴有大风,粉尘及有害气体通过大风传播,加剧了矿区空气污染问题。在矿山周围的采矿区内会发生集中污染空气,常见的主要污染物质有粉尘、有害有毒气体和放射性气溶胶。有原则的矿区会给工人佩戴防毒面具。在开采过程结束后,如果矿山废弃没有继续集中维护和采取相应的措施,采空区很有可能会发生裂缝,导致地面塌陷。地层裂缝中的有害气体会随时间问题不断蔓延、上升,时间久了会严重影响当地空气质量。如果在密闭空气中有害气体和矿物会发生化学反应,这些有毒气体进入到空气中,时间久了会伤害当地居民的身体健康。

(四)滑坡和岩崩

滑坡和岩崩也是废弃矿山特别容易发生的环境地质灾害类型。我国开采技术有限,有些企业往往不按照国家规定开采,很多企业在开采的过程中,如果出现过量开采和采剥失衡等问题或者违反开采顺序进行不合理开采,这些都会影响滑坡和岩崩的重大灾害事故发生,会影响采矿场的边坡稳定性,比如采石场、露天煤矿、铁矿等。再加上土体、岩石本身的质量和体积问题,也会引发滑坡和岩崩等问题。崩塌是指在采矿的过程中矿体本身发生了岩体结构,导致地质构造完整的岩体被分割或者分裂引发形成崩塌。自然环境和工程施工的严谨也有着非常紧密关系。如果开采时间过长、采矿场的边坡角度较陡,将会影响采矿场岩体的稳定性。另外开采矿石会对周围的山体进行一定程度上的破坏,影响植被的稳定性,大量碎石堆积在山体表面,没有植被对山体进行稳定,在发生久雨或者暴雨的时候,会出现山体滑坡,在滑坡过程中碎石会被冲在低洼的地方,对附近居民造成危险和经济损失,所以在发生崩塌和岩崩的地质灾害往往是十分突然,令人猝不及防的,所以我们应做好相应的防护措施,避免灾害发生。

以下示例图片为矿山因各方面原因产生滑坡和岩崩的灾害:

2000年7月,在中国陕西省安康市平利县八仙镇松雅堆积层滑坡,具体原因是因连续暴雨引发的自然灾害造成7人死亡;

正在下滑的堆积层滑坡,严重影响人们的正常生活和财产生命安全;

(五)场库失稳

场库失稳的主要原因是因为尾矿坝决堤或崩塌引发泥石流发生而产生的危害。场库失稳的危害会给矿区居民和矿区工作人员的生命财产安全带来危害,同时也会对当地的生态环境造成破坏和污染。

二、废弃矿山地质环境灾害的成因

我国不仅是矿产资源储量大国,还是地质灾害多发的国家之一。随着社会不断进步,无论是工业还是人民群众的日常生活都离不开对资源的需求,又因为我国的地质灾害种类多,分布广,影响大,造成损失较为严重。矿山地质灾害也变成地质灾害的其中之一。虽然我国开采行业与时俱进,繁荣不断,但是由于开采技术比较粗狂,再加上有些部门管理不到位,开采的设备也相对落后,所以在开采过程中对矿山的破坏较为严重,开采的过程也存在很多问题,导致采矿区环境不断恶化。近年来,因采矿区发生的灾害数不胜数。

(一)开采技术水平低

采矿的时候一定会对地质结构产生影响发生改变,同时会对地下水以及地表水生态环境产生巨大的影响,进而造成采矿区和附近区域的地下水层发生影响。我国矿山主要是在浅层地表和岩石圈落实开采活动,有些中小型矿山企业片面追求经济利益,在开采的过程中没有详细的勘察当地的地质结构不进行全方面考量,没有遵守科学性原则,总是“不该采、盲目采”,落后的开采技术没有根据采取针对性措施,影响到地壳物质的稳定性,势必会对当地的地质结构产生破坏,影响当地的生态环境。在矿井废弃之后,因为没有排水渠道,再加上后期矿区无人管理,污水会渗到其他地方,破坏当地的地下水和空气,引发滑坡等灾害问题。

(二)环保意识较差

矿山主体单位才开采的过程中只注重经济效益,没有环境保护意识,不在环境治理上投入资金加大管理制度,忽视了开采工作带来的环境污染问题,造成当地环境日益破坏,富余了别人,影响当地居民的生态环境。此外因相关职能单位的监管不到位,各地不断落实采矿工作,在过去很长一段时间里,有些地方在利益的驱使下兴起了采矿热的风潮,许多人加入到采矿的行业当中来,多地出现无证开采,开采技术十分恶略,没有考虑到对环境的破坏。在利益的驱使下,出现过渡开采、乱采乱挖、破坏地质环境的现象,后期没有及时处理废弃矿山的问题,增加了废弃矿山的数量,加剧对生态环境的影响。

(三)环境因素的制约

矿山地质条件非常复杂,通常处于野外山地或者高原地区中,这些环境以及地质地貌都很复杂,具有较大角度的陡坡,地面高低不平,有些地方还处于断层,在自然风化侵蚀的长期影响下,导致山体不断分离破碎,容易发生滑坡,引发落石等危害。更会因为采矿主体单位只注重经济效益,不注重环保意识,在开采阶段植被和岩体遭到破坏,相关单位没有生态环境保护措施,引发水土流失。如果再加上汛期长期下暴雨,经过雨水不断的浸泡下,矿区的采空区会塌陷,甚至会出现逆水流和滑坡等自然灾害,给当地生态环境和人民造成生命和财产的双重威胁。

三、废弃矿山地质环境灾害治理的原则和思路

废弃矿山地质环境灾害治理目前我国在有序展开,废弃矿山地质环境灾害治理的原则是:坚持“依法保护”原则;坚持“资源开发与环境保护双重,在保护中发开,在开发中保护”原则;坚持“预防为主、防治”结合的原则;我们还需从原则角度出发,对自身工作进行梳理,让矿山资源的开发应推行废弃物“减量化、资源化,再利用”的循环经济和最大限度减轻“视觉污染”的原则;坚持“谁开发谁保护、谁破坏谁治理,谁投资谁受益”的原则。

(一)治理原则

1、以人为本:在废弃矿山环境地质灾害治理过程中,要去实地调研尊重当地居民的需求,在开采前做好相应的准备工作,采矿区应躲避措施生产活动较多和地质灾害显而易见的地区,确保当地居民和施工人员的生命财产安全,考虑当地居民的意见,在满足自己需求的同时,以人为本,建立有针对性的躲避措施。如果发生突发灾害,应设立相应躲避的地方。

2、因地制宜原则:废弃矿山地质环境条件具有一定的特殊性的,有的地区适合养鱼,有的地区适合耕地,有的地区适合种植树木。在治理废弃矿山环境地质灾害之前,应请专业的技术人员对废弃矿山土地环境进行全面的思考和调研,也可以经过多次会议探讨和研究,对废弃矿山环境引发的地质灾害治理的重难点进行明晰,应聘请专业治理团队进行讨论和深究,在讨论后采取相应的措施,对自身工作进行梳理,也可以咨询相关科研人员,从而恢复废弃矿山的生态系统和当地居民环境,这样过程下来环境治理效果会有明显的凸显。

3、利益协调原则:在处置废弃矿山环境地质灾害时,需要多方参与,因为这项工作关系到各单位、各部门的利益,需要协调各方在环境治理工作中的矛盾。在大量矿山关闭后,许多废弃的矿山资源没有得到相应的整治,造成土地闲置,政府相关部门应发挥纽带的作用,及时处理和监督废弃矿山的环境地质灾害问题,避免造成巨大浪费和损失。

4、资金节约原则:在治理废弃矿山地质环境的过程中,专业技术人员需要设计各种不同的治理方案,再进行选择最终的工作方案时,既要选择成本低,效率高的,还要选择具有先进技术,可以大大缩短治理时间,指导各项治理工作,利用最有效的办法解决最大的问题,办实事,维护全体参与方的利益。

(二)工作思路

废弃矿山环境地质灾害治理工作主要是针对土地利用和边坡处理两个方面,废弃矿山边坡往往属于高陡型边坡和低缓型边坡,角度较大的边坡通常是可以使用多级爆破法,可以有效降低边坡的角度,从而使边坡的角度变小更加稳定。角度较缓的边坡可以利用整平措施。在治理工作中要融合绿色生态理念,结合当地生态环境,可在环境事宜的情况下在废弃矿山周围设置水塘,观察水塘的生态环境,和结构变化,也可以为了防治水土流失问题,在水塘周围种植树木,对于边坡也可以起到养护作用。

四、废弃矿山地质环境灾害治理措施

废弃矿山地质环境灾害治理工程,不仅工程量大而且地域性强。我们要对其灾害进行合理的类型化分析,需要治理人提供治理矿山生态环境提供哥哥方面有效的资料和数据,在明确废弃矿山环境地质灾害类型的基础上,对其成因和机理进行多方位系统研究之后,结合我国废弃矿山区域的各种有效便捷的自然条件,以科学性原则、实用性原则为基础,同时也可以搜集网上资料,借鉴国外先进经验,采取高效的地质灾害治理措施,实现废弃矿山地质环境灾害治理的预防。

(一)治理重点防治区

治理人要提前明确了解废弃矿山环境地质灾害的类型,要结合科学性和多元化的原则的框架下,通过大量信息了解废弃矿山环境地质情况,综合治理技术手段,整理废弃矿山的治理流程灾害类型和治理条件及规模,加强边坡监测,做好边坡加固和预防工作,厘清地质灾害治理的核心诉求,尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。避免在废弃矿山中随意堆放废土废渣,合理利用渣场,严禁随意弃渣(特别在公路沿线),及时向渣场运输废土废渣,避免发生安全事故。治理人员需要合理设计档土墙保护边坡的具体参数,并在边坡附近设置大规模的挡土墙,建设专门的工程地质勘察小组,通过这种方式可以有效预防山体滑坡和泥石流,做好挡墙设计。在建设挡墙的过程中一旦发生挡墙开裂问题,要积极开展应对措施,避免裂缝扩大和滑坡的现象发生。要合理设置监测点,做好监测和记录工作,并划定易发地质灾害的地段进行标注和观察,对这一段进行系统性的观察合理规划矿山工作,开展复垦工作,着力恢复废弃矿山的生态环境,保障废弃矿山环境地质灾害治理达成显著效果。

(二)次重点防治

在废弃矿山的进场公路以及生活区建设当中,会形成大量的边坡和一定数量的弃渣和废土,如果有这种情况就会出现边坡失稳,这样很容易引发边坡和塌方等问题,沿途不合理的废渣可能造成水土流失,因此在防治治理的过程中,工作人员应科学合理设计边坡参数,并进行合理支护和加固,对整个矿区产生的大量废渣和弃土进行优化合理的处理,也可以提前设置废土废渣处置点,避免废渣和其他工程物资混淆,提升处理工作的有序性,避免发生水土流失和山体滑坡等问题出现。在具体的施工实践操作阶段,可以在边坡上方设置排水沟,做好地表水的引流工作,减少地表水严重冲刷边坡破坏当地环境,影响当地居民生活。

(三)治理一般防治区

废弃矿山环境地质进行一般防治时,如果没有重要的建筑物和工程项目建设,但因为人为因素的影响下发生的地质灾害。技术人员可以通过工程防治及生物防治等进行一系列保护措施。小型以上滑坡处理过程应该采用工程防治措施。生物防治措施包括植树造林、开垦耕种,组建小规模的生态圈等措施,生物防治措施的优点是可以改善废弃矿山周围的自然环境,缺点是花费时间较长而且在短期内无法保障工作效益。在一般防治的过程中,要形成固定的监测体系系统,加强监测管理,可以用全站仪进行监测,根据不同的季节、不同时期,全方面开展监测工作,确保对废弃矿山地质的情况实现全面掌握。

(四)完善风险评估和预报系统

通常矿山开采工作风险性较高,同样废弃矿山也具有很大的风险,因此在废弃矿山停止工作阶段,相关技术人员有必要完善风险评估和预报系统研究全面评估废弃矿山的风险,为了保障体系质量,需要完善技术手段。

(五)完善废弃矿山风险识别系统

废弃矿山环境地质灾害主要分为两方面:人为原因和客观原因。人为原因指的是矿山开采过程中因人为安全工作怠慢原因所导致的地质安全事故。客观因素指的是因自然环境引发的地质灾害。对于废弃矿山环境地质灾害的治理措施,相关技术人员需要对风险识别系统进行相应完善,从而确定废弃矿山环境地质灾害所发生的实际问题,对相关问题采取针对性措施。治理人因启动必要的资金,组织技术人员利用高科技技术手段对废弃矿山的含水层特征和地质结构进行研究和分析,并建立相关资料数据库,可以将传统的治理方式和现代治理方式相结合,进一步完善废弃矿山风险识别系统,从而对废弃矿山准确的判断其风险等级。

(六)完善地质灾害预防体系

建设废弃矿山环境地质灾害预防制度,可以引进国外先进设备,通过学习,研究落实各项安全预防工作。我国各地政府也可以加大力度投入资金,申请专项基金,落实相关预防防治工作,建立监测矿山地质环境中心,为废弃矿山环境地质灾害治理工作提供充足的资金,同时也要协调好各方面的主要关系。结合当代发展水平,相关治理人员应拥有相关先进技术手段来治理工作,例如在治理工作中可以通过利用污水净化工程来进行填充,动态分析和研究地质环境的状况及预测矿山的将来发展状况提供有力的证据,从而避免废弃矿山环境地质灾害污染面不断扩大,通过治理来优化预防效果。

(七)监测废弃矿山地质环境

在废弃矿山附近各个边坡上设置相对应的监测点,根据监测并且预报治理工程的视觉功能过程,从而通过相应的技术措施来保护工作人员生命财产安全。通过设置监测仪器来确定监测方式,相关数据信息也能通过精准测试得到及时反馈。在爆破工程的过程中应落实安全监测工作。在监测过程中可以利用全站仪设备,详细的记录每次监测结果,也可以通过拍照记录和摄影方式记录,经常进行实时对比。在发现有异常问题出现时,需要及时向上级反馈问题。如果在工作过程中遇到久雨和暴雨等情况,监测工作更应该加大,确保安全工作顺利进行。

五、结论

总而言之,废弃矿山是我国治理和保护的重要工程之一,矿山治理是一个复杂又系统的工程,随着矿山地质环境恢复治理工作的全面展开,文章立足于矿山环境地质灾害的具体类别,明确发生原因与研究治理,以科学性、实用性作为研究框架,采取针对性措施,从而实现更高效的治理方案。废弃矿山引发的地质灾害破坏性大、波及面广,切不可弃之不顾。现今我国对废弃矿山环境地质灾害的治理还存在很多问题,比如技术投入,财力投入方面还欠缺,制度方面的力度还不强,必须加强对废弃矿山环境灾害的形成机理和预防、防治技术加以研究,这些问题尤为重要。也可以通过大量文献总结分析,对废弃矿山环境地质灾害进行稳定性评价方法、监测技术、治理措施展开针对性总结,方能处理好废弃矿山的环境地质危害。因此深入研究废弃矿山造成环境影响产生的地质灾害研究尤为迫切,应收集各种应对办法,找到针对性的防治技术,在新时期显得尤为重要。

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