礦山地質環境監測對象及要素研究

孫 偉，王 議，張志鵬，何培雍

(中國地質環境監測院，北京 100081)

我國礦山數量多、分布廣，所處的礦山地質環境背景條件千差萬別，加之開采種類、方式、階段，以及采掘工藝等也不相同，因此評估和判斷礦產資源開采對地質環境的影響和危害程度必須經過專業、系統地監測才能實現。而在礦山地質環境監測工作中，準確判定監測對象和監測要素至關重要，是客觀、真實地監控礦山地質環境動態變化特征的保證，更是制定礦山地質環境保護與恢復治理措施的技術依據。正確地判斷礦山地質環境監測對象和要素可以提高監測工作效率，事半功倍。否則，不僅浪費人力、物力，而且可能錯過礦山地質災害預防的最佳時期，造成生命、財產嚴重損失。本文基于國家級礦山地質環境監測示范成果，探討礦山地質環境監測對象和要素的選取原則，以及礦山地質環境監測的影響因素。

1 礦山地質災害和地質環境問題類型

由于礦床賦存的地質條件和開采的經濟技術條件不同，采礦方法種類繁多，即使相同的采礦方法，其采礦工藝流程、采礦機械設備、采區巷道布置和開采順序也不同。因此，開采礦產資源對地質環境影響和破壞的過程及結果較為復雜，引發的地質災害和地質環境問題的類型劃分，也因目的不同出現多種分類方法。以導致結果作為分類的依據，即劃分為地面塌(沉)陷、地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流、含水層破壞、水土環境污染、地貌景觀破壞等類型，有利于礦山地質環境監測對象的確定。

2 監測對象及要素選取原則

2.1 預判性

礦山地質環境監測不能只針對地質災害和地質環境問題現狀監測，而是應綜合考慮礦山地質環境背景條件、開采礦種、開采方式、礦山生產現狀等，預判可能產生地質災害和地質環境問題的分布范圍、種類、危害程度和發展趨勢，合理確定監測對象。其目的是重點監控潛在的礦山地質災害和地質環境問題，為其預防和治理提供依據。例如，井工和混合開采的礦山，應關注采空區和疏干排水影響到的巖溶分布區，而不是僅僅把地面出現塌陷的區域作為監測對象。露天和混合開采的礦山，應關注開挖形成的不穩定邊坡，或者堆放表土、礦渣及其他固體廢棄物形成的不穩定邊坡，而不是僅把已經發生的崩塌、滑坡、泥石流作為監測對象。

2.2 聚類性

在確定監測對象時，應從探尋機理的角度出發，把次生的礦山地質災害和地質環境問題采用從主歸類的辦法一并表述，避免分類繁雜，混淆主次。由于礦山地質環境監測的目的是預防礦山地質災害和地質環境問題，也為礦山地質環境恢復治理提供依據，因此，礦山地質環境監測對象的確定必須針對主體，突出重點，有利于礦山地質環境變化趨勢分析和恢復治理方案制定。應針對礦山地質災害和地質環境問題的產生機理、治理措施歸集成類，作為整體考慮。否則，會造成舍本求末，抓不住要害。例如，礦山地裂縫一般伴隨采空(巖溶)塌陷和不穩定邊坡，不應單獨列為監測對象，而應根據其發生的位置，作為研究采空(巖溶)塌陷和不穩定邊坡動態特征的要素和判斷其變化趨勢的判據。

2.3 可測性

確定礦山地質環境監測要素，應保證具有可測性。充分考慮在目前的經濟、技術條件下，選擇科學的監測方法，兼顧監測儀器設備的性能、精度、對環境的要求條件，能夠采集到監測要素。例如含水層破壞的表現形式有含水層位置的變化，隆起、下落、錯動等，監測其變化最直接的方法就是開挖剖面，揭露含水層。這種方法在調查與研究中可行，在監測中采用這種方法既不經濟，又不現實。

2.4 易測性

礦山地質環境的監測頻率相對于以年度為周期的調查工作要高的多，在現有的經濟、技術條件下，確定的監測要素應該方便獲得，具有容易測量的特點，而通過實驗、模擬等方式獲得的周期較長的監測要素建議慎重選擇。因為一旦選擇了不易測量的監測要素，礦山地質環境監測的時效性很難保障，其預防、預警作用更難以實現。

3 監測對象

3.1 含義界定

礦山是指有一定開采境界的采掘礦石的獨立生產經營單位，亦是指采掘礦石的生產經營單位所處地理位置。礦山地質環境監測可以理解為監測由采礦活動引發的對地質環境的影響或破壞，也可以理解為在礦山境界內開展地質環境監測。目前，無論是行政主管部門，還是專業研究領域，從預防礦山地質災害，治理恢復礦山地質環境角度出發，普遍認為礦山地質環境監測是監測由采礦活動引發的對地質環境的影響或破壞。所以，礦山地質環境監測不僅是礦山境界內所有的地質環境需要監測，還有位于礦山境界外的受采礦活動影響和破壞的地質環境也應監測。根據影響與誘發原因、致患機理、表現形式、危害特點等確定礦山地質環境監測對象。包括地下水環境、土壤環境、采空(巖溶)塌陷、不穩定邊坡、含水層破壞、地下水污染、土壤污染、地形地貌景觀破壞。見表1。

3.2 影響因素

監測對象受礦山開采礦種、礦山生產現狀、開采方式等因素影響。在礦山在建階段，礦山地質環境監測監控的重點為地質環境背景條件，即需要掌握采礦活動未對地質環境擾動和破壞之前，礦山的地下水環境、土壤環境等特征。在礦山生產階段，礦山地質環境監測監控的重點為礦山地質環境問題，即需要掌握采礦活動對地質環境的擾動和破壞程度過程中產生的各類礦山地質環境問題的影響范圍、危害程度、動態特征、發展趨勢等。在礦山閉坑之后，礦山地質環境監測監控的重點為礦山地質環境的治理成效，即需要掌握通過工程治理和自然恢復雙重作用，礦山地質地下水環境和土壤環境的恢復情況，以及采空(巖溶)塌陷殘余形變的動態特征。

開采礦種根據成礦特征、賦存條件及產出狀態，分為煤炭、金屬和非金屬、水氣油礦產三大類；礦山生產現狀根據基礎建設及是否有礦產資源產出，分為在建、生產、閉坑，其中閉坑礦山為礦產儲量委員會已經下達批準決議書同意閉坑的礦山，停產礦山作為階段性的過程，參照生產礦山；開采方式根據取得礦產資源的開拓方式分為露天、井工、混合開采；監測側重方向根據監控重點分為礦山地質環境背景、礦山地質環境問題、礦山地質環境治理成效。綜合上述12個影響因素，確定地下水環境、土壤環境、采空(巖溶)塌陷、不穩定邊坡、含水層破壞、地下水污染、土壤污染、地形地貌破壞等8個礦山地質環境監測對象，見表2。

4 監測要素

礦山地質環境監測要素決定于礦山地質環境監測對象的類型、發育特征、變化特點等，體現和影響監測對象特征和組成，由于體現和影響的方式和程度不同，各個監測要素對監測結果的貢獻權重不等，所以確定監測要素時應充分認識它們之間的差異。把監測要素劃分為直接體現、間接體現、直接影響、間接影響四種類型，直接體現、直接影響要素的監測結果直接表明監測對象的形態、位置、組成的變化和誘發作用，是應該進行測量的，而間接體現、間接影響要素的監測結果只是給出推斷佐證，可根據實際需要，選擇是否測量，參見表3。

表1 礦山地質環境監測對象名稱與定義

表2 礦山地質環境監測對象

表3 礦山地質環境監測要素

5 結論

礦山地質環境監測對象和要素的確定，受對礦山地質環境的認識程度和研究水平影響，也受經濟、技術條件制約。本文確定的8個監測對象和27個監測要素，難免存在不全面或者不準確之處。相信隨著礦山地質環境研究水平的提高，也借助于監測技術方法的革新和儀器設備的研發，礦山地質環境監測對象和要素會不斷得到補充完善、優化調整。

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