豐城市煤礦開發對礦區環境的影響及控制

田有元

（江西省煤田地質局一九五地質隊，江西豐城331100）

豐城市煤礦開發對礦區環境的影響及控制

田有元*

（江西省煤田地質局一九五地質隊，江西豐城331100）

豐城市煤礦開采所造成的環境污染和生態破壞是整個生態系統退化的重要因素，占用和破壞土地、污染水資源、造成生物多樣性損害等。從政策和技術層面分別探討礦區生態修復問題,旨在恢復礦區的生態平衡。

礦山開采；生態環境；開采控制；生態修復

中國有95%以上的一次能源、80%以上的工業原料和70%以上的農業生產資料來自于礦產資源。礦產資源的開發利用,有力地支撐了我國經濟社會的快速發展。但我國礦業在推動經濟發展的同時,也給生態環境帶來了嚴重的問題。

1 礦山開采對生態環境的影響

1.1 占用和破壞土地

礦產資源開發利用必然占用和破壞土地,包括采礦場破壞土地、廢渣堆放破壞土地、地面塌陷破壞土地、礦區修路及建設廠房占用破壞土地等,礦山對土地的破壞存在于礦產資源開發的各個環節。根據煤礦開采工藝流程可以看出，在生產過程中對土地造成的損毀可分3個環節：

(1)主要是發生在礦山基建期和擴建工程建設期，其主要表現形式為直接占用和井口挖損，地面大規模碾壓，以及建設產生的土石方和井巷工程產生大量固體廢棄物將占壓大量土地，造成地表形態和功能發生根本改變。

(2)主要集中在生產運營期產生的矸石臨時堆放期間如果管理不當，其淋溶滲漏液會流入周邊土地，對周邊的水體、土壤以及生態造成破壞；矸石的風化物由于風力作用可能產生大量的粉塵，覆蓋在周邊的植被上，影響植被的正常生長。

(3)土地在礦產開采期間發生塌陷改變區域地形地貌和巖層的穩定性對土地利用方式和類型產生影響，使得諸如水土流失、滑坡及泥石流等地質災害發生的可能性增大。采礦活動本身遭受上述地質災害的可能性較大，危險程度較大；在采空區影響帶，采礦活動引發和遭受地裂縫、地面塌陷的可能性較大，危險程度較大。

豐城市煤礦開采主要為井下開采，井下開采對土地造成的損毀形式主要為挖損、壓占、地表裂縫及地表塌陷、污染等。

(1)挖損：挖損主要指工業場地剝離大量表土及巖石，使得區內土壤消失或減少，土壤與其母巖的上下繼承關系也不復存在，結果不但改變了原有用地類型，也改變了原有自然土壤的存在狀態，同時對地表的植被造成徹底破壞。

（3）壓占：儲煤場、棄渣場、聯絡道路等對土壤的壓占所造成的后果是原地表植被將不復存在，堆積廢石形成的自然表面將無植被覆蓋，容易導致泥石流和水土流失，有惡化當地生態環境的風險。

（3）地表裂縫及地表塌陷：由于煤礦為井下開采，可能會使地表局部出現地表裂縫及不同程度的塌陷坑。礦區屬低丘陵區，原礦井開采范圍內煤層厚度變化大，但由于開采范圍較小，對地表影響較小，隨著礦區面積的增大，開采范圍逐漸增加，但開采深度也逐漸加深，對地表影響有限。

采空塌陷區在對土地的損毀是隨著采礦工作面的推進而逐漸發生的，因而在時間上是一個動態的過程，在空間上也有一定的影響范圍。當開采活動停止后，上覆巖石和地表的移動、變形、沉陷和破壞亦將在一定時間逐漸終止于一定范圍之內。

對裂縫、塌陷區的處理主要是加強觀測、及時充填裂縫，防洪排澇，并加強綠化，防止水土流失，防止發生泥石流。

1.2 造成水資源污染

礦山開采造成水資源污染包括地表水資源污染和地下水資源污染。地表水資源污染主要是指選礦水和選礦廢水排入地表水體所造成的污染。在采礦生產過程中，露天開采或地下開采疏干排水和廢石淋溶水都含有較高的懸浮物及重金屬等，排入水體后往往造成地表水體的有機污染和重金屬污染,并且增加水體的混濁度，影響水體納污能力。另外，矸石及露天堆煤場遇到雨天時所排放的大量廢水也很容易使礦區周圍的河流、湖泊變成黑色死水。相對地表水資源污染，地下水資源污染更具有隱蔽性，且影響深遠,難以恢復。礦產資源開采強度和延伸速度的不斷加大提高，使得礦區地下水位大面積下降，導致缺水地區供水更加緊張，影響當地居民的正常生產生活。

1.3 造成生物多樣性損失

廢渣排放、植被清除、土壤污染與退化都嚴重影響著礦區動植物的生存，對生物多樣性造成的破壞往往是不可逆的。生物多樣性喪失后，雖然一些耐性物種能在礦地實現植物的自然定居，但形成的植被質量也通常是相對低劣的，因為礦山廢棄土地土層薄、生物活性差，受損的生態系統恢復又非常緩慢，往往要50～100年。所以，礦山開采對生物多樣性的破壞往往是致命的。

另外生產運營期內由于礦山生產掘進可能會引發地表塌陷。塌陷會改變塌陷區地形地貌，破壞土壤和水分循環，破壞植被的根系和水分、營養物質吸收的途徑，從而影響植被生長。且地下水、地表水的變化，會對植被造成影響，地表土壤缺水，會導致需水多的植被被需水少的植被取代。

2 礦區生態修復

礦區生態修復實際上就是礦區的復墾。礦區生態修復是指對采礦引起退化的礦區生態系統，通過重整地形和表土，采取植被和其他適宜的土地利用方式，恢復其生態平衡的過程。土地復墾適宜性評價在詳細調研項目區自然條件、社會經濟狀況以及土地利用狀況的基礎上，依據國家和地區的法律法規及相關規劃，綜合考慮土地損毀分析結果、公眾參與意見以及周邊類似項目的復墾經驗等，采取切實可行的辦法，確定復墾利用方向。

2.1 復墾土地評價原則

（1）符合土地利用總體規劃，并與其他規劃等相協調的原則。土地利用總體規劃是從全局和長遠的利益出發，以區域內全部土地為對象，對土地利用、開發、整治、保護等方面所做的統籌安排。土地復墾適宜性評價應符合土地利用總體規劃，避免盲目投資、過度超前浪費土地資源。同時也應與其他規劃相協調。

（2）因地制宜和農用地優先原則。土地的利用受周圍環境條件制約，土地利用受方式必須與之相應的配套設施和環境特征相適應。根據被破壞前后土地擁有的基礎設施，因地制宜、揚長避短，發揮優勢，宜農則農，宜林則林，宜牧則牧，宜漁則漁。因此按照《土地復墾條例》第四條規定，復墾的替代應應當優先用于農業。

（3）自然因素和社會經濟因素相結合原則。在進行復墾責任范圍內被損毀土地復墾適宜性評價時，既要考慮其自然屬性（土壤、氣候、地貌、水資源），同時也要考慮社會經濟屬性，（如種植習慣、業主意愿、社會需要、生產力水平等）。確定損毀土地復墾方向需綜合考慮項目區自然、社會經濟因素以及公眾參與意見等。復墾方向的確定也應該類比周邊同類項目的復墾經驗。

（4）主導限制因素與綜合平衡原則。影響損毀土地復墾利用的因素很多，如塌陷、積水、土源、水源、土壤肥力、坡度以及灌排條件等。根據項目區自然環境、土地利用和土地損毀情況，分析影響損毀土地復墾利用的主導性限制因素，同時也兼顧其他限制因素。

（5）綜合效益最佳的原則。在確定土地的復墾方向時，應首先考慮其最佳綜合效益，選擇最佳的利用方向。根據土地狀況是否適宜復墾為某種用途的土地，或以最小的資金投入取得最佳的經濟、社會和生態環境效益，同時應注意發揮整體效益，即根據區域土地利用總體規劃的要求，合理確定土地復墾方向。

（6）動態和土地可持續發展的原則。土地損毀是一個動態過程，復墾土地的適宜性也隨損毀等級與過程而變化，具有動態性，在進行土地復墾的適宜性評價時，應考慮礦區工農業發展的前景、科技進步以及生產和生活水平所帶來的社會需求方面的變化，確定復墾土地的開發利用方向。復墾后的土地應既能滿足保護生物多樣性和生態環境的需要，又能滿足人類對土地的需求，應保證生態安全和人類社會可持續發展。

（7）經濟可行與技術合理性的原則。土地復墾所需的費用應在保證復墾目標完整、復墾效益達到復墾標準的前提下，兼顧土地復墾成本，盡可能減輕企業負擔。復墾技術應能滿足復墾工作順利開展、復墾效果達到復墾標準的要求。

2.2 技術層面:清潔生產、修復與開采同步

（1）工業場地防制措施。根據工業場地的土壤條件和地形等特點，應采取綜合防護措施，從根本上控制水土流失。首先，為防止工業場地平臺上的積水沿邊坡下泄引起水土流失，在堆放時有意將平盤筑成具有一定內傾角的內凹平面，同時在周圍修筑擋水堰，以控制平盤積水沿邊坡外流現象，從而擴大平盤的積水面積；其次，對平臺進行土地平整、覆蓋表層剝離土、進行植被防護；邊坡采取穩定措施、實施開級削坡、坡腳用草袋護坡、坡面進行魚鱗坑整地、并營造灌木防護林；工業場地周邊修筑擋土圍堰、擋土圍堰營造灌木防護林。

（2）減少及整治土地塌陷。 對于厚煤層可利用水砂充填管理采空區頂板,有效減輕地表沉陷。對薄及中厚的煤層群,應采用離層帶高壓注入泥漿技術,減緩和減少地表沉陷。對于劣質煤層或結構復雜的煤層,可采用柱式或房柱式采煤法及條帶式采煤法回采,以減少采后的地表塌陷量,減輕對地表環境的影響。

對于已塌陷的土地,在復墾技術上應使用綜合整治的方式。如淺層采煤塌陷區的挖塘造地復墾,多層采煤塌陷區水產養殖復墾,煤矸石充填區造地基建復墾，深淺交錯尚未穩定的塌陷區魚鴨混養復墾以及粉煤灰充填區的覆土造林復墾等。

（3）地面生產系統防治措施。由于建筑物地基開挖以及硬化場地等施工活動，擾動和破壞了原地貌及植被，增加了水土流失強度。同時，又是辦公、放置各種材料的地方，主體工程應設計排水工程，水土保持應以增加綠地面積及營造周邊防護林、改善和保護環境為主。對公路（如礦井場外公路等）視采動影響和破壞情況，及時進行整修，保持路面平整，使公路能正常行車暢通。

（4）協調開采方法。根據井工開采地表水平變形的動態分布規律，在采煤工作面的交接處，地表影響分別為拉伸與壓縮，拉伸產生的裂縫較小時，可能由地表壓縮變形而自動愈合。因此，當多個工作面開采時，通過在推進方向上合理地布置工作面及開采順序，抵消一部分地表變形，使被保護對象處于沉陷區的中間部分或壓縮變形區，防止裂縫出現。

（5）利用和治理煤矸石。據統計，所有的洗矸、煤泥和部分的采掘出的煤矸石，都具有一定的發熱量(300～3500kCal/kg),可以用于循環硫化床鍋爐燃燒發電，真正毫無熱值的白矸只有15%左右。煤矸石、洗矸、煤泥中的不可燃物質部分，經過循環硫化床低溫燃燒后，同時具脫炭和活化作用，其灰渣是很好的建材原料，部分可以直接摻入水泥中，部分可用于制磚，其經濟效益和環境效益十分可觀。礦山開采過程中，盡量將井下的棄渣、廢石用于采空區的填充，剩余的棄渣、廢石運出礦井后，盡量運走用于道路修建、維護、攔矸壩的修建及塌陷區的充填，以減少廢石、廢渣占用土地面積，減少復墾資金。

[1]劉起霞,李清波,鄒劍峰.環境工程地質[M].黃河水利出版社，2002.

[2]何國清，楊倫，凌賡娣，等.礦山開采沉陷學[M].中國礦業大學出版社,1991.

[3]蔣仲安.礦山環境工程[M].冶金工業出版社，2009.

[4]郎咸民,許治國.礦山地質與災害防治[M].中國勞動社會保障出版社，2011.

[5]尹國勛.礦山環境保護[M].中國礦業大學出版社，2010.

[6]劉傳正.地質災害勘查指南[M].地質出版社，2002.

TD167

B

1004-5716(2015)06-0143-03

2014-06-26

2014-07-02

田有元（1966-），男（漢族），江西吉安人，工程師，現從事水工環地質研究工作。