淺析露天煤礦開采引發(fā)的環(huán)境問題及環(huán)境保護對策

露天煤礦作為煤炭開采的一種重要形式，因其開采規(guī)模大、產(chǎn)量高，—直在煤炭行業(yè)及在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮著舉足輕重的作用。但基于歷史原因，認識自然的局限性及法律法規(guī)的不完善，露天采煤業(yè)迅猛發(fā)展的同時，也帶來了一系列的礦山環(huán)境問題和生態(tài)破壞，已嚴重影響地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。

1 露天煤礦開采引發(fā)的環(huán)境問題

露天煤礦對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在對地表的破壞及其所造成的水土流失、水體污染和空氣污染。隨著露天煤礦數(shù)量的增加和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，對環(huán)境特別是對土地資源的占用和污染將日趨嚴重。

同時，露天采煤形成的凹坑，由于地質(zhì)構造、邊坡巖體、地表水地下水作用等原因誘發(fā)滑坡、塌陷、水土流失、泥石流等一系列地質(zhì)災害，可能危及周邊地區(qū)的工業(yè)企業(yè)和居民建筑的安全。既造成巨大的經(jīng)濟損失又破壞了原來的生態(tài)環(huán)境。

1.1 露天煤礦開采對土地的破壞

露天煤礦區(qū)對土地資源的破壞主要表現(xiàn)在露天采場的直接挖損、外排土場壓占土地和工業(yè)廣場的占用等。挖損是對原地表形態(tài)、淺部地層、生物種群的直接摧毀，致使原土地不復存在，壓占是挖損過程中產(chǎn)生的廢棄巖土堆置于外排土場上造成原地貌功能的喪失一挖損和壓占等工程活動直接破壞了表層的植被，導致這一區(qū)域原先處于相對穩(wěn)定的系統(tǒng)受到干擾，使區(qū)域內(nèi)的土地利用、植被覆蓋、地貌、保水力等生態(tài)因子發(fā)生巨大的變化，占用使原有的土地利用類型變?yōu)槿菁{廠房、選煤場、運煤鐵路、排土道路、供電線路以及排水管道等工礦用地。

據(jù)不全完統(tǒng)計，我國露天開采平均每萬噸煤破壞土地0.24 hm2，其中采場挖損破壞0.08hm2，外排土場壓占0.16hm2。尤其是傾斜煤層的凹陷露天礦因不能內(nèi)排或內(nèi)排量較小，剝采區(qū)不可能在開采閉坑時恢復為原始地形，剝離廢石外排占用土地量更為巨大。

如撫順西露天礦形成的礦坑東西長6.6km，南北寬2.1km，面積達10.87km2，3個廢棄矸石排土場面積達20.2km2；阜新海州露天礦長4km，寬2km，深350m，面積達8km2，排土場面積達14.7km2。露天開采活動在如此廣大的范圍內(nèi)延續(xù)幾十年至近百年，對生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的影響之大、危害之多、治理之難可想而知。

1.2 地表水和地下水污染問題

露天煤礦閉坑后，對地表水和地下水污染最嚴重的是露天煤礦排土場淋溶水。排土場的煤矸石中富含堿金屬、堿土金屬和硫等，大氣降水淋溶了煤矸石中的無機鹽類，含無機鹽類的淋溶水流入地表水體會對地表永體造成污染，滲入地下含水層，也會污染地下永體。阜新新邱露天煤礦排土場附近于家溝地區(qū)的地下水體就是由于露天煤礦排土場淋溶水滲入地下使其受到了嚴重的污染而導致不能飲用的。

此外，露天煤礦閉坑后，采場周圍水體和大氣降水匯入采場礦坑，也會由于礦坑積水浸潤采場的殘煤露頭，而使煤層中的硫和重金屬等污染物質(zhì)溶入水體而使地下水受到污染。

1.3 大氣染污問題

露天煤礦排土場污染最嚴重的因子為剝采區(qū)、排土區(qū)和運輸?shù)缆穬蓚纫欢ǚ秶鷥?nèi)的粉塵(TSP)。另外含有因少量煤矸石和殘煤在大氣中慢慢被氧化而可能發(fā)生自燃，產(chǎn)生一定量的CO、SO2、和NOx等有毒有害氣體，對大氣造成，污染。

對某露天礦區(qū)的現(xiàn)場監(jiān)測結果顯示：大氣污染物主要是總懸浮顆粒物(TsP)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)。研究表明；TSP的含量遠遠超出二級國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準，因此為主要污染物。在每年春夏之交和秋冬之交兩個時期會出現(xiàn)兩個污染高峰期，表現(xiàn)出明顯的季節(jié)特征，與氣象條件緊密相關；氣體污染物高峰期均處在冬季前后，在每年的夏季濃度最低，CO、SO2的濃度與煙霧出現(xiàn)次數(shù)呈正比關系，主要是由于殘煤自燃引起的。

此外，我國露天煤礦排土場大多沒有土地復墾和再植被，每個露天煤礦的外排土場都會形成一個幾百到幾千公頃的人為荒漠化土地，春秋時節(jié)，荒漠化的排土場所產(chǎn)生的揚塵等亦會使周圍大氣造成嚴重的TSP污染。

1.4 露天礦閉坑前環(huán)境地質(zhì)問題與災害

我國露天煤礦開采至閉坑前環(huán)境地質(zhì)問題與災害主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

(1)露天采礦形成的礦坑邊坡及排土場邊坡，由于地質(zhì)構造、邊坡巖體、地表水及地下水作用、采礦工程活動等原因誘發(fā)一系列諸如滑坡、塌陷、泥石流等突發(fā)性或緩變性地質(zhì)災害，危及該地區(qū)周邊工業(yè)企業(yè)與民居建筑的安全，造成人員傷亡及巨大的經(jīng)濟損失。如撫順西露天礦，從20世紀50～80年代共發(fā)生滑坡、塌陷、泥石流等災害達90次，并使周邊石油一廠發(fā)電廠的廠房與重要設施受到破壞，損失超過數(shù)億元。阜新海州露天礦從1953年投產(chǎn)1990年止，共發(fā)生滑坡等災害75次，造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡；其它露天礦的滑坡也不少，而小規(guī)模的地質(zhì)災害更是屢見不鮮。

因此，滑坡、塌陷等地質(zhì)災害貫穿于露天礦開采的始終，并有可能延續(xù)到閉坑卮

(2)露天礦開采還引發(fā)許多生態(tài)環(huán)境惡化及緩變性的災害。如礦坑裸露的煤、可燃礦物，排土場排放的煤矸石等有可能造成局部區(qū)域自燃，引起溫室效應影響小氣候，有害氣體污染地區(qū)大氣環(huán)境。危害人們健康，排棄物中的有害元素通過地表水、地下水滲透，造成水質(zhì)污染和周圍農(nóng)田鹽漬化；礦坑、排土場裸露的廢巖土，經(jīng)剝蝕風化，受風力作用產(chǎn)生大量粉塵及有害氣體，危害人民健康等等。這些問題日積月累就變成了長期污染空氣、水質(zhì)、農(nóng)田的緩變性災害而影響人類生存環(huán)境，而且如不及時治理，則在露天礦閉坑后仍將繼續(xù)產(chǎn)生影響。

1.5 露天礦閉坑后地質(zhì)環(huán)境的變化與環(huán)境地質(zhì)災變發(fā)展趨勢

露天礦閉坑后地質(zhì)環(huán)境將發(fā)生改變，環(huán)境地質(zhì)災變有進一步發(fā)展的趨勢，主要體現(xiàn)在水文地質(zhì)環(huán)境的變化。露天礦閉坑前為維持正常生產(chǎn)與邊坡安全的全套疏干排水系統(tǒng)，在采礦結束后不可長久維持，一旦停止，則地表水、地下水將向礦坑匯集，原來的疏干邊坡(簡稱為干邊坡或干坑)將逐漸充水成為濕邊坡，使邊坡巖體含水量增大，強度大幅下降，地下水水位上升，邊坡穩(wěn)定性下降，從而發(fā)生滑坡、塌陷等地質(zhì)災害。

許多露天開采的礦山，下部曾由地下開采過，巖體受到擾動、破壞發(fā)生沉陷，再在露天開采與地下開采的復合作用下，邊坡巖體被切割、再度破壞與擾動，隨著終采閉坑，邊坡將加陡至最終幫坡角，這樣脆弱的邊坡在自然與人工營力如暴雨。地震或礦震等作用下更易發(fā)生滑坡、塌陷。

所以，如不能提前采取合理的治理措施，則露天礦閉坑后地質(zhì)環(huán)境必然惡化，環(huán)境地質(zhì)災害發(fā)生的危險性也必然增大。

2 露天煤礦開采引發(fā)環(huán)境問題的原因

我國露天煤礦開采環(huán)境問題復雜、多樣、特殊、敏感，由于特定歷史因素對礦業(yè)城市地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的影響和破壞非常巨大。隨著國家環(huán)保意識增強，80年代以來建的新礦區(qū)環(huán)境狀況有所改善，有的礦區(qū)達到了較好水平，如神華集團神東公司的馬家塔露天礦就比較好地解決了露天開采中環(huán)境恢復和治理問題。因此總結這方面的經(jīng)驗教訓意義是重大的，對搞好露天煤礦開采環(huán)境問題的防治是非常必要的。

在計劃經(jīng)濟時期，煤礦企業(yè)利潤都上繳國家而很少投人由開采造成的環(huán)境問題治理經(jīng)費。如撫順西露天礦、阜新海州露天礦這樣的國有大型礦山企業(yè)，所產(chǎn)煤炭、所創(chuàng)利潤和效益基本上均上繳國家，而幾十年來開采帶來的嚴重的環(huán)境危害卻留給了地方，露天煤礦開采初期和中期環(huán)境危害的范圍均較小，沒有引起決策者、管理者和采礦者的注意。加上環(huán)保意識薄弱而使環(huán)境隱患越積越多，幾十年后造成了環(huán)境的惡化和災害的發(fā)生。無法回避的是，歷史沉淀這些環(huán)境問題。只有依靠各級政府加大投入或積極組織才能逐步地治理和恢復。

以往傳統(tǒng)的地質(zhì)、采礦、管理學科沒有或很少將礦山環(huán)境勘查、評價、預測、管理、立法、執(zhí)法與露天煤礦勘查、露天煤礦建設、設計、生產(chǎn)、閉坑有機地貫穿始終結合起來。各學科均有自己的側重點，如露天采礦學就追求剝離最少、采煤最多，只要不滑坡，邊坡越陡越好，很少考慮地面變形或閉坑后災害，很少以綜合的長遠的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益作為本學科研究追求的出發(fā)點。

露天煤礦開采環(huán)境問題根本上說是人類采礦工程活動使環(huán)境發(fā)生變化或惡化。這就需要決策者、管理者、生產(chǎn)者有戰(zhàn)略眼光和戰(zhàn)略胸懷，不僅僅關注自身的、近期的經(jīng)濟效益和繁榮，還應從保持社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、愛護_人類居住的家園的高度去從事露天煤礦開采，主動地、積極地利用開采工程改善、美化周邊環(huán)境，變有害為無害。變不利為有利，實現(xiàn)資源開發(fā)和環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 露天煤礦開采環(huán)境問題的治理對策

(1)區(qū)分環(huán)境問題歷史舊賬和新賬，從而明確環(huán)境恢復治理的主體和責任人。要由目前的礦山企業(yè)來承擔歷史遺留的環(huán)境問題的治理顯然是不現(xiàn)實的。因此盡早區(qū)分歷史舊賬和新賬，是明確環(huán)境恢復治理責任、內(nèi)容、資金來源和實施主體的重要前提。

對于歷史舊賬，應主要由政府承擔，主要依靠國家、省市政府投資、組織治理。而新賬必須主要由企業(yè)承擔，嚴格執(zhí)行“誰破壞誰治理、誰負責”的原則。撫順西露天礦、海州露天礦這樣的老礦，由于歷史原因造成的環(huán)境問題主要由國家、政府承擔治理恢復，而進入市場經(jīng)濟后由于露天開采引發(fā)的新的環(huán)境問題則必須由企業(yè)承擔，進入企業(yè)生產(chǎn)成本，負責治理恢復；而新建礦山則必須從勘察、立項、設計、建設、生產(chǎn)開始就從法制上、管理上明確責任人，并負責到礦山閉坑，確保環(huán)境得到恢復和改善。

(2)完善、修改的制定包括露天煤礦開采在內(nèi)的有關標準、規(guī)范，使礦山開采的環(huán)境管理和治理具有可操作性、規(guī)范，使礦山環(huán)境管理和治理具有可操作性、針對性和科學性。實現(xiàn)露天煤礦開采從勘查、建設、生產(chǎn)、閉坑全過程的管理和監(jiān)督有法可依。實現(xiàn)露天煤礦開采環(huán)境的改變—破壞一恢復—重建的良陛循環(huán)。促進可持續(xù)發(fā)展。這就從源頭避免、減少了環(huán)境問題的危害和地質(zhì)災害的發(fā)生。

(3)露天煤礦建設開采的規(guī)劃要充分考慮開采至最終境界可能帶來的環(huán)境問題和災變。規(guī)劃和設計中要充分考慮不要在可能的環(huán)境災變區(qū)設計民用與工業(yè)建筑。這一條對新建露天煤礦是必要的。

(4)在地質(zhì)環(huán)境問題較嚴重的露天礦，建立環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)站和地質(zhì)災害預警系統(tǒng)。主要針對已經(jīng)建設和正在生產(chǎn)的露天煤礦且環(huán)境災變問題已經(jīng)存在并影響、危害地面建筑和人民生命財產(chǎn)安全情況下建立。如撫順發(fā)電廠及地面興平路等均建有地面變形監(jiān)測線網(wǎng)，實時監(jiān)測并預測變形趨勢，為及時采取災害防治措施，避免損失提供依據(jù)。

(5)老的露天煤礦開采已幾十年，造成的環(huán)境地質(zhì)災害已成事實的情況下，防治對策建議遵循兩條原則：一是避讓原則。不要在災害區(qū)內(nèi)布置工程建設和居民建筑，已有的盡量考慮搬遷·二是針對性治理原則，對不宜搬遷的重要設置和建筑，采取針對性治理措施，如加固、屏蔽、采礦回填、邊坡壓腳等。宣進行幾個方案的技術經(jīng)濟比較，要綜合考慮技術可行性、經(jīng)濟臺理性和安壘風險性。

(6)對于新建露天煤礦，決策者、管理者，采礦者應站在保護生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，主動的通過采礦工程活動改善和重建周邊地區(qū)的環(huán)境。如平朔安太堡露天煤礦就做出了有益可喜的成績。通過開露天采礦、修水庫、改河道、改變地形和地層層位、調(diào)整土壤結構、防止水土流失、復墾種植等，不但避免了環(huán)境的惡化，而且通過露天煤礦開采，建設生態(tài)環(huán)境更好的新礦區(qū)。

4 結語

露天煤礦開采所誘發(fā)的種種環(huán)境問題產(chǎn)生的影響是直接的、深遠的，尤其是對生態(tài)環(huán)境的影響，而對這些環(huán)境問題的防治也是一項復雜的、綜合的、龐大的系統(tǒng)工程。要應用環(huán)境地質(zhì)學、環(huán)境科學、采礦學、水土保持學、系統(tǒng)工程、工程經(jīng)濟學等學科的原理和思路研究防治對策，追求最優(yōu)的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。實現(xiàn)煤炭開采與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

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