煤礦開采對環境影響及礦山地質環境評價

楊明　楊文芳　馬小紅

【摘 要】礦山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，從多角度探討礦山開采引起的地質環境問題，通過遙感監測成果，借助造成環境破壞各類因子，利用模糊數學綜合評價法評定礦山地質環境問題，從而作出礦山地質環境問題的綜合評價等級，該等級反映了礦山地質環境恢復治理的優先順序，為礦山環境問題防治提供參考依據。

【關鍵詞】礦山開發；生態環境；環境評價

煤炭是寧夏回族自治區的主要礦產資源，已探明煤礦儲量300多億噸，僅寧東煤田儲量就達270多億噸，煤質優良，低灰、低硫、發熱量高等特點。隨著新的設備與技術的引進，寧夏的原煤產量快速增長至每年2000萬噸以上，帶來30多億元的經濟收入。根據寧夏自治區規劃：到2020年寧夏地區的煤炭產量將突破億噸。一次能源結構中煤炭約占74%，煤炭提供了78%的發電能源，70%的化工能源和60%的民用商品能源[1]。寧夏區政府在將煤炭工業做大做強的同時，也積極開展煤炭的深加工、增加附加值等方面的項目。目前在建與建成的電廠、煤炭液化、煤基二甲醚等項目。但隨著開采范圍的擴大和開采深度的增加，煤炭開采引起的地質災害、土地荒漠化、土地污染、環境污染等問題，已嚴重制約了寧夏煤炭工業的可持續發展。

1 礦山開采對生態環境的影響

近年來通過對寧夏礦山環境監測項目所做的調查顯示，寧夏煤炭企業均具一定規模，礦山占地及礦山環境污染日益加劇，據2015年寧夏礦山監測統計，僅靈武市地區有16家礦山，占地達1840.33公頃。礦山對土地的破壞存在于礦產資源開發的各個環節。

1.1 煤礦產區內的水污染

煤礦產區的污水主要來自礦井水和生活用水。礦井水是煤礦排放最大的污水，所含物質主要是巖粉、煤粉、懸浮物。生活污水是日常生活使用過的水，除懸浮物外，還有大量的細菌、油類等雜質，水體污染范圍廣。寧夏每年因煤礦污水造成的環境損失就達千萬元以上。此外，煤炭的開采也會破壞地下蓄水層，改變水文地質和水文條件，使水均衡系統失衡，井泉干涸，造成土地貧瘠，植被退化。

1.2 煤礦產區內煤矸石造成的環境污染

煤矸石是在煤炭開采，洗選加工過程中所產生的副產物。“十五”期間寧夏工業固體廢棄物（主要種類是粉煤灰）累計生產2814.79噸，比“九五”期間增加31.17%[2]。目前煤礦的排矸量約占煤炭開采量的10-25%。寧夏是以煤礦為主產的省份，煤矸石儲量及占地面積是最大的固體工業廢物。僅石嘴山周邊地區就堆放著3500萬噸的煤矸石，占地1000多畝，而且每年還以200多萬噸的速度在增長。由于煤矸石均堆積在野外空曠的良田之上，其攜帶的鎂、鈉、鉀、鉛、砷、鉻等有害重金屬離子，在雨水、陽光、風的侵蝕下，污染水源、污染大氣。由于煤矸石山的長期污染，煤矸石山邊上的村莊水源受到鉛鉻等有害金屬的污染，部分水質顏色的已發生變化。該地區百余戶人家的350多人中，癌癥的發病率明顯高于其他地區3倍左右[3]。周圍土壤中的重金屬含量明顯高于正常地區，地表植被退化，大部分地區寸草不生。

1.3 煤礦產區內的大氣污染

在煤礦的開采過程中，特別是露天開采的煤礦會產生大量的煙塵，煤矸石山自燃和煤堆自燃所排放出來的污染物、礦區內各種燃煤鍋爐產生的、居民燃煤和煤礦運輸車的尾氣排放出來的污染物。這些煙塵隨著空氣的流動飄入大氣，危害人類的健康，影響其他生物的生長。其中的二氧化硫會形成酸雨，大量的二氧化碳會加劇溫室效應，粉塵引發癌癥等疾病。

1.4 煤礦礦產區內的地質災害

寧夏煤礦產區的煤田經過半個多世紀的開采，已經引發了多種地質災害，主要有：地裂縫、地面塌陷。2015年通過利用IKONOS數據遙感調查和實地驗證結果顯示：地裂縫68處，塌陷坑54處，地面塌陷區7處，泥石流（隱患）3處，主要分布在北部石嘴山煤礦區、大武口區白芨溝煤礦區，中寧縣堿溝山煤礦聚集區及寧東靈武礦區。寧東靈武礦區屬于淺埋煤層，其上砂、土、石混合松散覆蓋。在寧東靈武礦區（大面積采空區）外側，出現了與采空區邊緣平行的4-12m的裂縫。石嘴山礦區出現的較大塌陷坑幾十余處，坑內、坑邊布滿裂縫，地面沉降的現象十分普遍，影響面積達到十幾平方公里。除此之外，各類采礦場、廢渣壓占破壞土地。露天開采要剝離礦層上的覆蓋層，要挖掘大量土地，同時排土也會壓占土地，據統計，露天開采外排土壓占的土地是挖掘土地量的1.5-2.5倍，平均為2倍。露天礦正常生產后，每采1萬噸煤，排土場壓占土地為0.04-0.33公頃，平均為0.16公頃[3]。另外，礦區修路及建筑廠房也要占用破壞大量土地等等，總之，礦山對土地的破壞是多方面的。

2 礦山地質環境評價

礦山地質環境綜合評價是在礦產資源開發狀況和礦山地質環境調查研究的基礎上，按照一定原則，制定一定指標標準，選用合適的數學方法，對礦山地質環境質量優劣做出定性或定量評判，對其評價結果進行等級劃分，判別存在的最主要環境地質問題。其目的是利用模糊數學綜合評判法評定礦山環境地質問題的歷史、現狀及其發展趨勢，在考慮礦山區位條件和恢復治理難度的基礎上，最終給出礦山環境地質問題的綜合評價等級，該等級也同時反映了礦山地質環境恢復治理的優先順序。為政府實施礦山環境問題防治工程規劃和有關企業制定防止和減少環境地質問題危害程度對策提供參考依據。

2.1 礦山地質環境評價方法

根據礦區礦山自然地理、地質背景、礦山開發影響等實際因素，選用網格法與自然邊界法相結合的方法，以網格為單元進行礦山地質環境的綜合評價；在研究工作區基礎地理數據、地質資料和遙感解譯結果的基礎上，根據工作區的礦山地質環境特征，建立礦山地質環境評價子系統和評價指標，確定評價因子提取的信息值、信息值等級劃分、各指標權重選取，利用層次分析法（AHP法）分別獲得子系統權值和評價指標權值，并基于ArcGIS平臺通過網格法對整個工作區進行礦山地質環境子系統評價和礦山地質環境綜合評價。

本次選取磁窯堡煤礦工作區作為試點，進行礦山地質環境評價。

2.2 工作區礦山開采現狀

通過利用IKONOS數據對磁窯堡煤礦工作區進行遙感調查，該區主要礦產資源為煤礦，其次為建材類磚瓦用粘土礦、建筑用砂礦等。2015年在磁窯堡煤礦工作區共有礦山24家，其中，其中煤礦13家，磚瓦用粘土1家，建筑用砂8家，建筑石料用灰巖2家。除煤礦是地下開采外，其余建材類礦山均為露天開采。

2015年各類礦山開發占地圖斑共計327處，面積為2443.22公頃，其中，采場占地366.41公頃，礦山建筑占地329.41公頃，中轉場地1319.45公頃，固體廢棄物427.95公頃。按礦種統計，煤礦礦山占地1840.36公頃，建材類礦山占地602.89公頃。

2.3 評價因子選擇和評價因子權重確定

礦山地質環境調查與評價的范圍包括礦業開采活動區及其影響的區域。在分析工作區不同類型礦產開發及不同開發方式的礦山環境地質問題的基礎上，選取十六個評價因子，考慮各因子的相互重疊及對礦山環境影響輕重關系，劃分出評價因子等級。評價因子權重反映各因子在綜合評價中的重要性，根據前人有關研究成果及對本評價體系評價因子權重的分析，并結合各工作區的實際環境因素，采用專家經驗評判打分法確定各評價指標的權重。

2.4 評價單元網格數值分析

基于各評價因子自身特點與礦區自然條件、地質背景及采礦對環境的影響等因素，采取自然邊界法和網格法相結合的評價方法。其中，對于地形地貌、植被覆蓋度、巖性組合、邊坡結構和水資源破壞程度5個評價因子采用自然邊界法，其余因子采用網格法。

依據的2015年磁窯堡煤礦區的面積按1km×1km的網格為評價單元，共劃分出1296個評價單元，通過計算，總評價值在1.28至2.27之間，磁窯堡煤礦工作區的總評價值主要集中于1.61-1.94范圍內，其占總評價單元的92%（表1）。

2.5 評價綜合值空間分布特征

根據綜合評價指數值的分布特征及該工作區的礦山開采情況及生態環境情況，礦山地質環境劃分為二級，即礦山地質環境較差區（Fj≤1.61）、礦山地質環境一般區（1.61

從表1中可知，該區的礦山地質環境質量在空間分布呈較明顯的差異性，礦山地質環境較差區主要分布于煤礦集中地區，面積149.83km2。除較差區以外均為礦山地質環境一般區，面積為1132.53km2。

礦山地質環境較差區開采規模多為大中型企業，開采方式為地下開采，采空區易發地裂縫、采空塌陷，煤矸石等固體廢棄物大量堆放會產生有毒有害氣體、煤自然，在山區會引發泥石流等災害；礦山地質環境一般區礦山較少，且規模較小，多為建筑材料露天開采。礦山開采對環境有一定的影響，近年來在上級監管下露天開采礦山得到有效控制。局部地區露天開采對地表的破壞要在一段時間內才可恢復。

3 結語

對于礦山分布分散，開采方式多樣，開采秩序不規范，存在礦山地質災害隱患的地區，采用遙感技術進行礦產資源遙感調查與動態監測是一項有效手段，在開采過程中加強監測與信息化管理，最大限度的防止礦山地質災害的發生，保障資源合理有效利用，實現礦業的可持續發展。

【參考文獻】

[1]林龐錕.礦山污染及環境問題的思考[J].環境保護，2011（1）.

[2]金輝.寧夏工業固體廢棄物的綜合利用[J].固原師專學報，2006（6）.

[3]戴莉萍.礦山開采對生態環境的影響及礦區生態修復[J].經濟研究，2010.

[4]劉世英，楊文芳，等.寧夏礦山監測成果報告[M].2012.

[責任編輯：田吉捷]