山西煤矿开采对地质环境影响及防治措施.pdf

科学之友 F d e n do fS c i e n c eA m a t e u r s2 0 0 9 年0 2 月 0 5 国 山西煤矿开采对地质环境影响及防治措施 王启亮 L U 西水利职业技术学院，山西运城0 4 4 0 0 4 摘要煤矿无论是开发过程还是利用过程均对地质环境产生危害，因此对山西来说，加强 因煤矿开采而引起的对地质坏境影响的防治显得尤为重要。 关键词煤矿开采；地质；环境影响；防治措施 中图分类号X 1 4 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 - 8 1 3 6 2 0 0 9 0 5 - 0 1 5 0 - 0 2 山西是我国主要的能源化工基地之一，煤炭资源丰富，含煤 面积达5 ．7 万k m ，占全省面积的3 7 ．5 ％，自北而南分布有大同、 宁武、西山、霍西、河东和沁水六大煤田。长期以来，山西煤矿开 采为工农j 眦生产和经济发展提供了丰富的资源，但同时煤矿开 采过程中所排出的“三废”污染了矿山和企业周围的土壤、地下 水和地表水，各种土法采、选、炼焦给环境所造成的后果更为严 重。因采空煤层引起的地面沉降、塌陷、裂缝、崩塌、滑坡、泥石流 等灾害的频率高、范围广。 1 煤矿开采对地质环境的影响 1 ．1 对矿区地表稳定的影响 这类影响主要包括矿山开采过程中产生的边坡失稳、滑坡、 泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝、矿震等。最直接的是受害 者是矿区的房屋、道路等基础设施。这使原本十分脆弱的地质环 境在长期大量的煤炭开采活动影响下，加之降雨集中，人为诱发 的地面塌陷、地裂缝时有发生，使岩土体的稳定性遭受严重破 坏，加剧了崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降乃至陷落、水土流失等 一系列地质灾害的发生。受这些灾害的影响，全省已有1 4 5 个村 庄被迫搬迁，有2 5 0 个自然村的居民房屋遭到不同程度的破坏。 由此引起的民事纠纷不断增多。生态环境损害面积2 4 37 6 4h m 2 。 地面塌陷面积5 29 0 4h m ，滑坡、泥石流损害面积1 52 3 0h m 2 。 1 ．2 对矿区水资源及水环境的影响 主要表现为矿区排、供水及矿坑突水造成的区域水均衡破 坏、地下水疏干、井泉干涸、水资源危机等；酸性污染物、有机物、 有毒有害重金属及放射性物质等对水的污染及对食物链的破 坏。 山西省本来就是一个水资源十分紧缺的省份，多年来大范 围、大深度的煤矿开采。大量排放矿坑水、塌陷破坏了天然含水 层，导致水资源供需矛盾更加突出。一方面矿区人畜吃水十分困 难，另一方面煤层采空区大量积水，给煤矿生产造成安全隐患。 1 ．3 对矿区土地资源及环境的影响 主要表现为矿区煤场、废石 含煤矸石 、土堆积物、尾矿库 及地表废弃坑、疏排等工程占地；固体废物排放和淋滤对土壤的 污染；矿山型水土流失、荒漠化、植被破坏等。 2 煤矿开采对地质环境影响的防止措施 2 ．1 管理制度途径 2 ．1 ．1 建立明晰的矿山环境资源产权制度 这就是给矿产资源找一个法定的主人和管理者，给矿山的 环境保护找～个责任人。在我国环境资源存在着不完全市场。外 一1 5 0 _ 都性、非排他性、非竞争性、非凸性和不对称信息的市场失灵特 征。由于环境资源市场失灵、产权不明晰和缺乏产权主体，矿山开 采者将矿山环境破坏的代价转移给社会而自己不承担后果，其追 求经济利益最大化时不断破坏环境。所以必须建立明晰的矿山环 境资源产权制度，同时加强对与之相配套的管理措施的制定和政 策引导，使矿山的主人既成为矿产资源开发的权益者，也成为矿山 环境保护的责任人，从而从根本上改变山西煤矿环境保护的现状。 2 ．1 ．2 完善矿山生态环境保护的法律体系 矿山环境问题涉及气、水、土、岩体及生态等各方面，是个复 杂的生态环境系统，目前我国法律、法规条文中有关矿山环境的规 定大多偏重于“三废”污染，涉及矿山生态环境保护的较少，在中 华人民共和国环境保护法中，只有第1 9 条规定“开发利用自然资 源，必须采取措施保护生态环境。”而在法律责任一章中没有明确 的关于生态环境破坏的责任追究条款；在中华民族共和国矿产资 源法中只有第3 2 条规定“开采矿产资源，必须遵守有关环境保护 的法律规定，防止污染环境。开采矿产资源，应当节约用地。耕地、 草原、林地因采矿受到破坏的，矿山企业应当因地制宜地采取复垦 利用、植树种草或者其他利用措施。开采矿产资源给他人生产、生 活造成损失的，应当负责赔偿，并采取必要的补救措施。”也没有关 于矿山生态环境破坏的责任追究条款；在中华民族共和国矿产资 源法中只对探矿权、采矿权作了规定，而根本没有提及矿山生态 环境权。其他法律几乎也没有明确的关于生态环境的条文。笔者认 为，国家环保部门和地方政府应该出台关于生态环境环保的管理 条例。有必要研究和制定以矿山生态环境保护为目标的完善的矿 山环境保护法规体系，使矿山环境的管理和保护建立在法治基础 上。 2 ．1 ．3 实施矿山环境准入制度 在煤矿开发利用过程中，严格执行矿山生态环境资源收费制 度、矿山环境影响评J f f r 静l 度、矿山建设用地地质灭害危险性评估制 度“三同时”制度、土地复垦制度和排污收费制度。在矿山开采项目 的可行性研究报告中必须含有以上内容并达到各项法律法规的要 求。还要附有评估机构或评估专家的评估报告，行政管理部门方可 批准通过。 2 ．2 技术途径 2 ．2 ．1清洁生产 清洁生产意味着对生产过程、产品和服务持续运用整体预防 的环境战略以及增加生态效率并减降人类和环境的风险。煤矿开 采过程中对生产技术和工艺进行改造，减少污染物排放或无污染 排放，实现清洁生产，如改浮选工艺为生物浸出工艺，可避免粉尘、 噪声、热害等污染，从而改变采选工作条件，确保工人的身心健康 万方数据 科学之友2 0 0 9 年0 2 月 0 5 国 和生命安全。采用清洁生产技术，可以减少“三废”排放、减轻环境 污染破坏程度、避免地质灾害发生，是彻底根治环境污染的主要途 径。实施煤矿开发清洁生产技术减轻矿产资源开发对环境影响的 清洁生产技术有加固地下采空区综合利用技术、充填采空区控制 地面沉陷技术、条带开采技术、钻孔溶解开采技术、原位浸出开采 技术、无尾矿选矿技术、固体废弃物的处理处置及回收再利用技术 等。 2 ．2 ．2 “三废”治理 随着国家对环境保护的重视以及我国矿山开采技术的发展． 矿山企业对“三废”治理亦越来越莺视。对于煤矿固体废弃物，可以 利用煤矸石发电、造地与铺路、利用煤矸石生产建筑材料等。对于 矿山废水可采取循环利用，这在一定程度上可以解决山西省水资 源缺乏的问题，对于难循环利用的矿山废水应使其处理达标后排 放，部分酸、碱废水可用于以废治废。煤矿开采产生的大气污染主 要表现为燃油设备废气、粉尘、扬尘等，可采取的主要措施有路面 洒水、种植防护林等。 2 ．2 ．3 废弃地生态恢复 贫瘠的矿山废弃地是山西煤矿开采存在的主要问题之一，矿 山废弃地复垦率较低。例如，大同地区矿山土地复垦率仅为 1 3 ．3 ％。与发达国家比，我们还存在很大差距。矿山废弃地复垦是目 前全世界研究的热点问题。矿山废弃地复垦难点主要在于废弃地 物理结构不良，持水保肥能力差；极端贫瘠，N 、P 、K 及有机质含量 较低；重金属毒性大，抑制植物的正常生长；极端p H 值 强酸或强 碱性 ；干旱或盐分过高引起的生理干旱；表层不稳定性和表层温 差变化大。由于矿山废弃地土壤条件比较恶劣，如复垦则必须改善 土壤环境，废弃地基质改良的措施有表土转换、填土造田、微生物 修复、植物修复 植物提取、植物降解、植物稳定化 、灌溉和施肥等， 还可以施加化学改良物和有机质改良废弃地。 2 ．2 ．4 加强管理，预防地质环境恶化 1 下大力保护好有限的水资源。因山西浅部煤层已不多，大 部分重点煤矿都在向中层和深层次开采。由于浅部煤层的开采已 将地表水疏干，随着煤层的向深部开采，中层水层也在大幅度衰 减。为了保护深层水资源，必须做到合理开发利用，严禁各地工矿 企业与乡镇村办企业对深层水源的乱采乱掘，充分认识水资源保 护的重要性，其次是加速各污水站 厂 的建设，实行废水资源化。 2 加强老矿、新办煤矿的建设管理，建立统一的煤炭开采审 批监督管理机关，根据全省各地的实际环境地质状况，权衡利弊选 择开采工艺和开采能力，减少对煤炭资源的浪费。 3 引进外资发展山西特色的净水工程。山西是煤的主要产 地，为了保护好资源，不开采煤炭是不可能的。为此山西一水多用 工程就显得特别重要，但也存在资金不足等问题。所以要积极引进 外资和先进的净水技术与设备，提高山西煤矿区的废水净化利用 率，减少对深层水源的超量开采。 4 强化法制手段。真正做到有法必依、执法必严、违法必究， 按照环保法与矿山资源保护法等法规，保护好山西的地质环 境与治理好污染源。 3 结束语 在经济高速发展的今天，环境已成为一种稀缺的资源，一旦破 坏很长时间内难以恢复，基于山西省煤矿开采对地质环境带来的 一系列问题，已经严重影响到人民生活和社会经济等方面，产生了 不少负效益，因此应高度重视煤矿开采带来的环境问题，应在开采 煤炭的同时最大限度地做好地质环境的保护工作，处理好资源开 发与社会、环境之间的相互关系，不断研究并开发采空区充填技 术、地下气化技术等煤炭绿色开采技术，从根本上解决煤矿开采对 地质环境的影响问题，保持矿区经济和山西经济的可持续发展。 E f f e c to nG e o l o g i c a lE n v i r o n m e n to fC o a lM i n i n ga n dP r e v e n t i v eM e a s u r e si nS h a n x i W a n gO i l i a n g A b s t r a c t W h e t h e rc o a lm i n i n gp r o c e s so rc o a lU ep r o c e s sd o e sh a r mt og e o l o g i e a le n v i r o n m e n t , t h e r e f o r e ，i ti sp a r t i c u l a r l yi m p o r t a n t t oa v o i dh a r m f u li n f l u e n c eo ng e o l o g i c a le n v i r o n m e n tc a u s e db yc o a lm i n i n gi nS h a n x i ． K e yw o r d s c o a lm i n i n g ；g e o l o g y ；e n v i r o n m e n t a li m p a c t s ；p r e v e n t i o na n dc o n t r o lm e a a u r e g 上接第1 4 7 页l 5 结论 1 针对本文实验区域的特殊情况，计算地形改正时，选择 1 5 1 5 * 1 5 1 5 k m 的计算范围，以求达到理想的实验效果。再 由S u r f e r 软件对各分辨率D E M 数据进行三维可视化处理，得出 的地形图形状基本一致，可以判断由D E M 分辨率为1 0m ，内插 出的不同分辨率的D E M 数据，经过分析发现，在分辨率为2 0 m 、 3 0m 时，地形改正值效果较理想，与实际地形比较相符。 2 结果表明，采用分辨率为2 0 m ～3 0 m 的D E M 数据进行 地形改正所得到的高程异常拟和的精度较高，说明由该分辨率 的D E M 数据所计算的地形改正值较准确。 T h eI m p a c to fD E MR e s o l u t i o no nt h eC a l c u l a t i o n o fH e i g h tA n o m a l yC a u s e db yH y p s o g r a p h y Y a n gC h a n g g e n 。G g oJ i a n g ，Y o uW e i A b s t r a c t T h e r ea I em a i n l yt w oa s p e c t sa f f e c t i n gt l l eG P Sh e i g h tc o n v e r s i o nA c c u r a c y t h es h o r t - w a v ec o m p o n e n to ft o p o g r a p h i cc o 卜 r e c t i o na n dt h em e d i u m a n dl o n g - b a n dc o m p o n e n to fg r a v i t a t i o n a lf i e l d ．T h i sp a p e rc a l c u l a t e st h ee l e v a t i o nu n u s u a lv a l u e s , o fc o n t r o l p o i n t sw i t hd i f f e r e n tr e s o l u t i o nD E Md a t ao fd i g i t a le l e v a t i o nm o d e l s D E M o fam o u n t a i na r e ao fS i c h u a n ．T h e nu s et I l e ”r e m o v e t o r e s u m e ”t e c h n o l o g yt of i tt h ee l e v a t i o nu n u s u a lv a l u e s o fc o n t r o lp o i n t s ．T h er e s u l t so b t a i nt h a tt a k i n g2 0m 一3 0mw h e nt h eD E M r e s o l u t i o ni nt h e1 0m 一1 0 0mc a ns i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h ea c c u r a c yo fG P Sh e i g h tc o n v e r s i o n ．I ti sa d v a n t a g ef o rt h ew i d e ra p p l i c a t i o n o fn e wt e c h n o l o g i e so fG P S h e i g h tm e a s u r e m e n tw h i c hh a sh i g hp r e c i s i o n ，q u i c k l ys p e e d ，n e tf l e x i b l ec l o t ha n dm a n yo t h e ra d v a n t a g e s ． K e yw o r d s G P SE l e v a t i o nM e a s u r e m e n t s ；D i g i t a lE l e v a t i o nM o d e l s ；E l e v a t i o nU n u s u a l ；T o p o g r a p h i cc o r r e c t i o n - 1 5 1 万方数据