矿山环境岩土工程所涉及问题及防治对策探讨.doc

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1、精品论文推荐矿山环境岩土工程所涉及问题及防治对策探讨谢韬，章光 武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉 (430070) E-mail: tseaser摘要：矿产资源与环境是统一的整体,矿山环境岩土工程问题包括环境污染问题、岩土工程问题和环境安全卫生问题。我国矿业环境问题严峻,因环境问题造成的人员伤亡和经济损 失极大。矿山环境岩土工程问题是我国矿山环境治理中的一个重点和难点问题。矿山环境岩土工程的研究，前人在这一方面鲜有涉及。本文从生态环境、地质环境及尾矿的处置方面入手，总结了在矿山生产过程中常见的几种环境岩土工程问题，并以大量实例说明了其对地球 环境带来的破坏和对人类生产生活带来的危害，在此基

2、础上提出了防治这些问题的对策和措施。即矿山环境问题的解决必须依靠严格的法律法规和有效的监督管理机制,并以科学技术 进步和技术创新为依托。关键词：矿山环境岩土工程；生态环境；地质灾害；固废处置；防治对策1. 引言环境岩土工程是一门新兴学科。自 1986 年由美籍华人方晓阳先生提出并创立以来，在 国际上得到了迅速发展。它既是一门应用性的工程学，又是一门社会学。它是技术和经济、 政治、文化相结合的跨学科的新型学科，它的产生是社会发展的必然结果。二十多年来，国内的许多学者在环境岩土工程领域的研究取得了相当的成果，发表了不 少论文及著述，如胡中雄1、袁建新2、龚晓南3、罗国煜4、施斌5、缪林昌6、周健7

3、等 都先后对环境岩土工程的定义、研究内容、研究方法等进行了探讨，推动了我国环境岩土工 程研究的发展。矿产资源是人类赖以生存与发展不可缺少的物质基础，矿业是人类从事生产活动最为古 老的领域，矿业生产也是对资源环境影响最大的人类工程活动。矿业生产活动对环境的影响包括两个方面：一方面，人类当前开发利用的矿产资源都是 赋存于地球岩石圈中的矿物，矿产资源本身就是环境的组成部分，矿产资源开发不可避免地 使环境发生改变；另一方面，矿业生产过程及其产生的废弃物造成对环境的扰动和污染。矿 产资源与环境是统一的整体，矿产资源开发不仅是资源的利用过程，同时也是环境扰动、环 境污染和环境改变的过程。因此，矿山环境岩土

4、工程就是以岩土工程和环境工程为综合研究手段在矿业开采领域为 保护环境、治理环境服务，为矿业生产服务。2. 矿山环境岩土工程所涉及主要问题矿山环境岩土工程问题包括两类：(1)由于开采矿产资源使地球岩石圈原生环境发生改变而造成的岩土工程问题。主要表 现在：矿区生态环境改变，开采引发一系列矿山地质灾害。(2)由于固体废弃物堆置不当而引发的岩土工程问题。如堆场滑坡、泥石流和尾矿坝溃 坝等次生灾害。2.1 矿区生态环境改变开采导致生态环境改变包括开采区地表景观破坏、露天开采造成的地表植被破坏及其土- 5 -地资源破坏，大气环境污染，水资源破坏等。如广西某锰矿8历经近 50 年的露天开采，对矿区生态环境恢

5、复一直重视不够，遗留矿 坑、探井成百上千座，地表裸露光秃，运矿道路坑坑洼洼，起风或车辆过往即黄沙蔽日，雨 天则泥泞不堪。矿区一片满目疮痍景象，原有自然景观受到严重破坏。由于露天开采使地表原生荒草植物遭受破坏，造成严重水土流失，洪水冲刷使沙土淤塞 河道，抬高河床，淹没、填埋农田，耕地遭受酸化，重金属元素污染土壤，农作物生长不良 减产，对农业生产造成较大危害影响。露天开采破坏了地表植被，遍地裸露矿坑，尾矿库更是大面积袒露堆存。经洗选矿废弃 堆积的微细沙土，导致矿区内晴天即尘土飞扬；冶炼厂的烟囱浓烟滚滚，废气、有害烟尘超 标排放，导致矿区大气环境污染较为严重。由于矿山开采引起地下水位下降，导致饮用水

6、井干涸，附近河流水量大幅度减少或干枯 断流，造成水资源的枯竭。大规模的露天开采和水洗选矿，所排出的泥浆和废水对地表水质 污染影响较大。水体富营养化导致污臭和各种藻类繁生。污水渗透，地下水受到污染，水质 恶化，严重影响部分村庄人畜饮水。可见，由于过去的采选生产急功近利，只片面强调经济效益，国营、民采竞相开发，弃 贫采富、乱采滥挖，选矿废土废渣乱排，一直不够重视生态环境保护和矿区生态环境恢复， 导致破坏了大量耕地和建设用地。我国重点的金属矿山，约有 90%是露天开采，每年剥离 岩土约 2.2 至 2.6 亿吨，露天矿坑及堆场，侵占了大片的土地和农田，根据 28 个重点露天矿 调查，仅堆场占地总面积

7、即大 6.7 万亩，今后每年还要新占土地约 6000 亩以上。全国大中 型煤矿有矸石山 1500 多座，堆积量约 30 亿吨，占地超过 55km2。矿山开采给环境带来了极 大的危害，导致生态破坏，土地退化，农作物减产和品质下降，严重影响人们的生产和生活。 亟待进行矿区治理和环境恢复，以保障该地区的工农业与环境保护相协调的可持续发展。2.2 矿山地质灾害矿山地质灾害是由于人为的采矿活动所直接引起或诱发的灾害，对生态环境、自然资源 和人民生命财产造成严重危害和破坏。矿山地质灾害可分为边坡失稳、山体滑坡崩塌；地表 沉降、塌陷；矿内岩爆（冲击地压）；采矿作业诱发地震；矿井透水等。2.2.1 采场边坡失

8、稳 我国许多露天矿山在开采过程中，经常发生边坡失稳、滑坡和崩塌等灾害。主要原因是不合理开采，采剥失调、边坡角度过陡等造成。如阜新海洲露天煤矿、赤峰平庄西露天煤矿、抚顺西露天煤矿、辽宁大孤山铁矿、湖北盐池河磷矿，都发生过较严重的滑坡和崩塌，少则 几百立方米，多则几十万、几百万立方米，除造成运输和生产中断、附近建筑物遭受破坏外， 严重地影响人民群众的生命安全。2.2.2 矿山地面沉降和采空区塌陷 地面塌陷主要发生在以井巷开采的矿山。在矿山采空区，若保留矿柱不足，或因矿柱受损而失去支撑能力，就会造成地面塌陷。特别是那些矿体埋藏较浅，产状较平缓的矿区(如煤矿)，地面塌陷的现象更为常见。黄淮海平原东中部

9、地区分布许多大型煤矿，其地表塌陷 区比比皆是，徐州矿区的塌陷地已达 50km2，常年积水面积占 1/4；淮南矿区开采塌陷区面 积已达 112.16km2，老区的最大下沉深度已达 19m 之多，沉陷积水面积约为 14.17km2，占总面积的 12.6%；淮北矿区的塌陷面积已达 70km2，其中常年积水区约占 1/39。矿体埋藏相对 较深的地下开采矿山，如果不能及时回填和崩落采空区，当其达到一定规模就会产生大面积 塌陷，如河北寿王坟铜矿、黑龙江西林铅锌矿都发生过大面积采空区崩塌。此外，在岩溶分 布区，还会因矿山排水疏干而导致溶洞上方地面塌陷，如广西柳江锰矿采矿区发生的岩溶塌陷。地面塌陷不仅破坏可耕

10、地资源、建筑物，毁坏道路、水库，还可直接导致矿山某些地下巷道的塌毁，或使大气降水和地表水沿塌陷裂缝灌入坑内，造成淹井事故，直至停工停产10。2.2.3 矿内岩爆（冲击地压） 岩爆是岩体中聚积的弹性变形能在采矿开挖中突然猛烈释放，使岩体爆裂并弹射出来的现象。轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。严重的可测到 4 至 6 级的震级，一般持续几天或几个月。发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩体本身的强度，同时岩 体具有较高的脆性度和弹性 ，这时一旦采掘破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩体破坏， 并将破碎岩体抛出。在煤矿中常伴有煤与瓦斯突出现象，给矿山带来严重危害和灾难。1992 年以前，我国

11、有 50 余个煤矿发生了冲击地压。比较突出的有北京矿务局门头沟煤矿、抚顺 矿务局龙风煤矿、枣庄矿务局陶庄煤矿、大同矿务局忻州窑煤矿、四川省天池煤矿和新汶矿 务局华丰煤矿等。2008 年 6 月 5 日 15 时 57 分，河南省渑池县果园乡附近发生 3.5 级地震，3 分钟后，义煤集团公司千秋煤矿突发冲击地压，造成 750m-850m 处巷道瞬间被毁，20 名 矿工被困井下。2.2.4 采矿诱发地震 因采矿活动而诱发的地震，震源浅、危害大，小震级的地震即可导致井下和地表的严重破环。如湖南涟源市的青山硫铁矿因地下采空区过大，在 1996 年 7 月发生里氏 2.6 级的地震。广西大厂 100 号

12、矿体因民采太泛滥，1999-2000 年采场冒顶频繁，造成多次有感地震。 随着我国各矿山向深部采掘的发展，此类地震的出现频率也将增加，由此对矿山及周边地区 的危害也势必加剧10。2.2.5 矿井透水 透水是指矿井在建设和生产过程中，因对矿坑涌水量估计不足，采掘过程中打穿老窿，贯穿透水断层，地面水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井井巷被淹、人员伤亡灾难。特别是在民采严重干扰的矿山， 开采技术低下，乱采滥挖，缺乏安全监督，这种由民采引发的突发性灾害的潜在威胁极大， 如 2001 年广西南丹县拉甲坡矿发生的“7.17”特大矿难事故11。2.3

13、固体废弃物处置不当引发次生灾害由于露天矿坑的开采、挖掘，排土（渣）场的堆积常常形成数十米甚至几百米高的人工 边坡，这些边坡往往存在极大的不稳定性，同时大量的废石和尾矿如堆存不当可能发生滑坡 事故，造成严重后果。2008 年 8 月 1 日 0 时 45 分左右，山西太原娄烦县境内的太钢尖山铁矿排土场发生一起 特别重大事故，受下雨影响，废矿渣堆起来的一座高耸百米的山体发生滑坡，位于尖山铁矿 排土场下面的娄烦县马家庄乡寺沟村部分房屋被埋，死亡失踪 45 人，受伤 1 人，财产损失 达 492 万元。2008 年 9 月 8 日，山西省临汾市襄汾县新塔矿业有限公司尾矿库发生特别重大溃坝事故，造成重大

14、人员伤亡。该尾矿库总库容约 30 万 m3，坝高约 50m。9 月 8 日 8 时许，该尾 矿库发生溃坝事故，尾砂流失量约 20 万 m3，沿途带出大量泥沙，流经长度达 2km，最大扇 面宽度约 300m，过泥面积达 30 公顷。确认死亡人数 276 人。3. 矿山环境岩土工程的防治对策矿山环境岩土工程灾害每年给我国造成极大的人员伤亡和高达数十亿元的直接经济损 失，同时还使生态环境遭受不可恢复的破坏。目前，我国矿业环境问题防治的基本方针政策 是“预防为主，防治结合”12。结合我国矿山生产的实际情况，贯彻这一方针还需从以下 方面大力着手：（1）加强矿业环境立法和监管 严格的法律和完善的监督管理机

15、制是实现环境保护和环境问题防治的根本保障。矿业生产所涉及的问题涵盖了岩土工程学、安全工程学、环境科学、环境卫生学等学科领域，因此 有必要开展矿山环境保护问题的专项立法，建立适应我国矿业发展和经济发展水平并与国际 接轨的矿业环境保护法律体系和监管机制。矿业环境立法和监管要贯穿矿产资源开发利用的全过程，从矿产资源的勘查勘探、规划、 项目设计、开采或加工直到矿山闭坑和生态恢复等各个阶段。而且，矿业环境保护及环境问 题防治必须坚持以人为本，注重人与自然的协调发展，充分体现矿产资源与环境一体化的理 念。（2）环保理念贯穿矿产资源开发利用各个阶段 在矿业岩土工程规划设计时，应该从环境保护的角度出发，考虑结

16、构的稳定与安全问题，注意岩土工程引起的环境变化，有针对性地进行规划与设计。倡导岩土工程与环境科学密切 结合、提倡环境保护的岩土工程规划设计与施工，应用岩土工程的观点、技术和方法为保护 环境服务。（3）注重矿区的生态修复 生态修复措施是恢复目标生态系统不可或缺的一部分，主要以生态恢复学为指导，综合考虑场地的物理条件，土壤养分状况，水分条件等进行适当的植物种类的选择。其研究必须 贯穿矿产资源开发的各个阶段，使矿产资源开发整个过程始终保持一个与周围自然环境协调 一致并能自我维持的生态环境，最终恢复被矿产资源开发扰动和破坏的生态，使生物种群达 到破坏前的程度。矿区废弃地生态恢复工程涉及地质、水文、矿物

17、、土壤、生物、地貌、景观等诸多方面 的综合治理，需要多专业的研究队伍进行综合研究和合理规划，才能取得较好的生态环境恢 复治理效果。（4）矿区固体废弃物的合理处置利用 大力开展对尾矿资源的再生利用。我国有大量的尾矿存量，尾矿不仅含有多种有用矿物组分，而且许多元素的品位还很高，具有极高的再生利用价值。由于受当时经济技术水平的 局限，这些有用矿物元素不能提炼出来，只能放置堆存，既造成了资源的极大浪费，又对环 境带来二次污染的隐患。以先进的选冶工艺技术为依托的尾矿资源的再生利用，既能确保解 决尾矿堆存带来的环境问题，又不会因开发利用而引发新的环境问题。4. 结语矿山环境岩土工程是一个庞大的系统工程。解

18、决矿物资源开发利用过程中出现的特有的 环境岩土工程问题，是矿山岩土工作的核心，关系到矿山现在和未来的繁荣和发展。必须扎 扎实实做好我国矿业环境保护和矿山环境岩土问题的防治工作，有效地抑制了矿业环境污染 问题。不断地运用新技术来加强矿山环境岩土工程工作，实现科学发展，更好促进人类自身 发展与自然资源的和谐统一。参考文献1 胡中雄，李向约，方晓阳.环境岩土工程学概论J.岩土工程学报,1990,12(1):98-107 2 袁建新.环境岩土工程问题综述J.岩土力学,1996,17 (2):88-933 龚晓南.21 世纪岩土工程发展展望J.岩土工程学报,2000,22 (2):238-242 4 罗

19、国煜，陈新民，李晓昭.城市环境岩土工程M.南京:南京大学出版社,20005 施斌.环境岩土工程国际会议综述J.国际学术动态,2005,5:58-606 缪林昌，刘松玉.环境岩土工程学概论M.北京:中国建材工业出版社,2005 7 周健，刘文白，贾敏才.环境岩土工程M.北京:人民交通出版社,20048 李 艺 ，李明 顺 . 广西 凤凰锰 矿区废 弃地 生态 环境问 题及恢 复治 理对 策 J. 地 球与环 境,2007,35(3):267-2729 于广云等.环境岩土工程M.徐州:中国矿业大学出版社,200710 李艺，李明顺,庞春勇.矿山地质灾害类型及勘查方法J.矿业与安全,2007,34(

20、5):68-70 11 朱建邦.南丹“7.17”备忘录J.现代职业安全,2001(9):27-2912 王洪武，吴爱祥.矿业环境问题及防治对策J.采矿技术,2003,3(1):49-52Problems and Countermeasures of Mine EnvironmentalGeotechnical EngineeringXie Tao, Zhang GuangSchool of Resource and Environment Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan (430070)AbstractMineral res

21、ources and the environment is an integrated whole. The problems of mine environmentalgeotechnical engineering, including environmental pollution problems, geotechnical and environmental health and safety issues. Chinas mining severe environmental problems, as a result of environmental problems cause

22、d casualties and great economic losses. The problems of mine environmental geotechnical engineering are hot foci in China and few research results involve in them. In the paper several kinds of problems of mine environmental geotechnical engineering are summarized from the aspect of ecological envir

23、onment, geological environment and tailings disposal ,and the damages to the earths environment and human life production are analyzed by a large number of examples in the first, then several treatments of mine environmental geotechnical engineering are put forward. Mine environment geotechnical eng

24、ineering problems must rely on strict laws and regulations and effective supervision and management mechanism for scientific and technological progress and technological innovation-based.Keywords: Mine Environmental Geotechnical Engineering; Ecological Environment; Geologic Hazard; Solids Waste Disposal; Countermeasures作者简介：谢韬，男，1980 年生，硕士研究生，主要研究方向是环境岩土工程。