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摘要：湖南省寧鄉(xiāng)縣礦山地質(zhì)環(huán)境問題較為突出，主要有礦山地質(zhì)災(zāi)害、資源破壞和環(huán)境污染。本文基于湖南省寧鄉(xiāng)縣礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)，在對礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布特征及形成原因分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理現(xiàn)狀，提出礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：礦山地質(zhì)環(huán)境；保護(hù)；治理

我國是世界上重要的礦產(chǎn)資源開發(fā)國家，礦業(yè)開發(fā)在促進(jìn)人類生存與發(fā)展、社會進(jìn)步與物質(zhì)繁榮的同時(shí)，對礦山地質(zhì)環(huán)境也產(chǎn)生了巨大的影響，導(dǎo)致了嚴(yán)重的資源毀損，誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，污染礦區(qū)環(huán)境［1－4］。然而，我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理工作起步較晚，許多廢棄關(guān)閉的礦山未實(shí)施地質(zhì)環(huán)境治理和恢復(fù)工作，礦山地質(zhì)環(huán)境問題較為突出［3，5－6］。湖南省寧鄉(xiāng)縣蘊(yùn)藏有豐富的礦產(chǎn)資源，素有“非金屬之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，礦業(yè)開發(fā)為寧鄉(xiāng)縣及長沙市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展提供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也產(chǎn)生了一些礦山地質(zhì)環(huán)境問題。在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，挖損、壓占等采礦活動對礦山地質(zhì)環(huán)境造成了不同程度的破壞。近年來，湖南省寧鄉(xiāng)縣政府及自然資源管理部門高度重視礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作，相繼出臺了礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)相關(guān)政策和法規(guī)，取得了較好的成效。本文以湖南省寧鄉(xiāng)縣礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，對寧鄉(xiāng)縣礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布特征、成因、保護(hù)與恢復(fù)治理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，在已有政策、法規(guī)基礎(chǔ)上，對進(jìn)一步恢復(fù)治理提出可行性意見。

1礦山地質(zhì)環(huán)境問題及分布特征

礦山地質(zhì)環(huán)境問題分類原則不同，研究側(cè)重點(diǎn)不同，分類方案和分類系統(tǒng)也不同［7－10］。本文以礦業(yè)活動導(dǎo)致的結(jié)果將寧鄉(xiāng)縣礦山地質(zhì)環(huán)境問題劃分為資源破壞、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染三大類（表1）。其中，礦山地質(zhì)災(zāi)害影響最為嚴(yán)重，其次是礦山占用破壞土地資源，礦山廢水及固體廢棄物排放造成的礦山地質(zhì)環(huán)境污染問題也較突出。寧鄉(xiāng)縣礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布具有明顯的地域性與集中性，與寧鄉(xiāng)縣礦產(chǎn)資源稟賦特征及開發(fā)現(xiàn)狀關(guān)系密切。由于縣域內(nèi)煤炭資源集中分布于中北部地區(qū)，金屬礦產(chǎn)地分布于北西部、東南部地區(qū)，因而地面塌陷、地面沉陷、礦坑突水等地質(zhì)災(zāi)害相對集中地分布在寧鄉(xiāng)縣中北部地區(qū)，崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害則主要分布于寧鄉(xiāng)縣北西部、東南部地區(qū)。

2礦山地質(zhì)環(huán)境成因分析

這些礦山地質(zhì)環(huán)境問題是人為因素和自然因素疊加導(dǎo)致的，人為因素是主導(dǎo)因素，而自然因素是形成礦山地質(zhì)環(huán)境問題的基礎(chǔ)條件。

2．1導(dǎo)致礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要因素

1）地面變形的成因。寧鄉(xiāng)煤炭壩境內(nèi)煤炭資源豐富，開采歷史悠久，素有“湘中煤都”之稱。地面沉陷、地面塌陷災(zāi)害主要發(fā)生在該區(qū)，成因主要為：一是礦區(qū)外圍碳酸鹽巖分布范圍廣且?guī)r溶發(fā)育，巖溶水豐富；二是礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺、斷裂發(fā)育，巖體的完整性和穩(wěn)定性較低；三是礦區(qū)礦山數(shù)量多、密度大、開采強(qiáng)度大，礦坑排水量大；四是含煤巖系厚度小，頂板抗壓強(qiáng)度較小，開采時(shí)易塌落。2）崩塌、滑坡的成因。寧鄉(xiāng)縣崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在非金屬礦山，主要原因是采空區(qū)地面變形造成山體開裂、土體結(jié)構(gòu)松散以及亂采亂掘和不規(guī)范堆放廢渣，在雨水誘發(fā)下易產(chǎn)生崩塌、滑坡。3）礦坑突水的成因。礦坑突水地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與礦床充水類型、斷裂構(gòu)造導(dǎo)水性、老窿的分布、頂?shù)装鍘r性及其工程地質(zhì)性質(zhì)、開采深度等均有密切關(guān)系，主要發(fā)生在煤炭壩地區(qū)。區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育，煤層上下為強(qiáng)巖溶化的灰?guī)r含水層，由于礦山分布集中、密度大，開采深度大、時(shí)間長，易產(chǎn)生礦坑突水地質(zhì)災(zāi)害。

2．2導(dǎo)致礦山資源破壞的主要因素

1）地下水系統(tǒng)破壞?？h域內(nèi)地下水系統(tǒng)破壞呈區(qū)域性，集中分布在礦山數(shù)量多、開發(fā)強(qiáng)度大、利用程度高的煤炭壩煤礦區(qū)。開采過程中，部分礦山企業(yè)要進(jìn)行礦坑排水工作，長期的礦坑排水使區(qū)內(nèi)含水層被疏干或局部疏干，造成了區(qū)域地下水位下降。2）土地資源被占用。一是礦山地表建筑物、工業(yè)廣場、運(yùn)輸?shù)缆返日加猛恋?；二是地面塌陷、地裂縫等礦山地質(zhì)災(zāi)害造成土地資源的破壞；三是廢渣堆放量大且綜合利用程度低；四是廢渣的堆放、選址缺乏規(guī)范管理。

2．3導(dǎo)致環(huán)境污染的主要因素

一是黑色金屬礦山（鐵、錳、釩）、螢石礦的礦坑排水基本未進(jìn)行處理而直接排放，對廢水排放路徑及周邊區(qū)域水、土造成污染；二是礦山排放的廢棄渣石堆內(nèi)含有的有害元素隨雨水滲入地下，對水土環(huán)境造成污染；三是煤礦山廢水中有害物質(zhì)以硫、懸浮物及酸性水為主，但由于巖溶水的中和作用，礦坑排水中的硫含量較低，主要為懸浮物對水體、土壤的污染。其中黑色金屬礦山廢水、廢渣對環(huán)境的污染問題最為嚴(yán)重。

3礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理現(xiàn)狀

3．1礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀

近年來，寧鄉(xiāng)縣政府及自然資源行政管理部門高度重視礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作，相繼落實(shí)并出臺了礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)相關(guān)政策和法規(guī)，并取得了較好的成效。為了更好地落實(shí)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作任務(wù)，寧鄉(xiāng)縣開展了礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，為礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理研究提供了比較全面可靠的基礎(chǔ)資料。

3．2礦山地質(zhì)環(huán)境治理現(xiàn)狀

3．2．1礦山地質(zhì)災(zāi)害治理現(xiàn)狀

寧鄉(xiāng)縣共計(jì)有17座礦山，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害33處，影響范圍達(dá)213．89hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失3728萬元。截至2015年底，礦山地質(zhì)災(zāi)害已治理面積130．21hm2，其中能源礦山治理面積為125．28hm2，非金屬礦山治理面積為4．93hm2，治理率為60．9％。災(zāi)害治理方式主要有回填、擋攔、賠償搬遷、塌陷填埋、地下充填等，能源（煤）礦山地質(zhì)災(zāi)害治理以經(jīng)濟(jì)賠償為主，對破壞嚴(yán)重的居民居住區(qū)采取搬遷避讓的措施［11］。

3．2．2礦山“三廢”綜合利用、治理

1）礦山固體廢棄物綜合利用。截至2014年底，寧鄉(xiāng)縣尾礦、煤矸石及廢石（土）等固體廢物排放場共115處，年產(chǎn)出量71．25萬t，年排放量70．14萬t，累計(jì)積存量355．46萬t，年綜合利用57．24萬t，年綜合利用率為80．34％。其中能源礦山廢渣利用率最高，為73．32％，其次是金屬礦產(chǎn)，廢渣利用率為27．68％。被利用的礦渣主要用于礦山修路、磚廠制磚以及外運(yùn)，這既減少礦渣占用土地，減輕對環(huán)境的污染與破壞，又減少礦山修路的費(fèi)用，取得了很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益［11］。2）礦山廢水綜合治理。截至2014年底，寧鄉(xiāng)縣礦山廢水年產(chǎn)出量12975．78萬m3，年排放量為12984．56萬m3，年循環(huán)利用量57．19萬m3，年治理量6043．89萬m3，占年排放量的46．55％，年綜合利用率僅0．44％。寧鄉(xiāng)縣礦山廢水綜合治理率水平較低，有待于進(jìn)一步提高［11］。

3．2．3礦山占用土地治理恢復(fù)現(xiàn)狀

近年來，在寧鄉(xiāng)縣國土資源局的組織下，部分大型國有礦山企業(yè)陸續(xù)開展了受損土地恢復(fù)治理工作，并取得了一定的成效，但礦山占用、破壞土地資源問題仍然較嚴(yán)重。截至2014年底，寧鄉(xiāng)縣礦山占用土地面積636．52hm2，治理恢復(fù)面積8．09hm2，土地治理率為1．27％。治理恢復(fù)以巖溶塌陷破壞的農(nóng)田為主，復(fù)墾率和還綠率較低［11］。

4礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理研究

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理工程是一個(gè)多學(xué)科、多方面、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)工程，針對寧鄉(xiāng)縣礦山地質(zhì)環(huán)境目前所面臨的實(shí)際問題，總結(jié)目前普遍運(yùn)用的成熟防治技術(shù)，提出與各問題相對應(yīng)的防治方法。

4．1地質(zhì)災(zāi)害防治

1）崩塌。寧鄉(xiāng)縣礦山歷史上未發(fā)生過大型崩塌，也不存在大型崩塌隱患。對于中型、小型崩塌或人工邊坡崩塌的預(yù)防通常采用修建明硐、棚硐等工程來遮擋斜坡上部的崩塌物體。對于僅在雨后才有墜石、剝落和小型崩塌的地段可在坡腳或半坡上設(shè)置落石平臺和落石槽以停積崩塌物質(zhì)，修建擋石墻以攔墜石，利用廢鋼軌、鋼釬及鋼絲等編制棚欄來攔截。在巖石突出或不穩(wěn)定的大孤石下面修建支柱、支擋墻或用廢鋼軌支撐。在易風(fēng)化剝落的邊坡地段，修建護(hù)墻，對緩坡進(jìn)行水泥護(hù)坡等。對坡體中的裂隙、縫、空洞，可用片石填補(bǔ)空洞，水泥砂漿勾縫等防止裂隙、縫、洞的進(jìn)一步發(fā)展。在危石孤石突出的山嘴以及坡體風(fēng)化破碎的地段，采用刷坡技術(shù)放緩邊坡。在有水活動的地段，布置排水構(gòu)筑物，以進(jìn)行攔截與疏導(dǎo)。2）滑坡。寧鄉(xiāng)縣的滑坡災(zāi)害易發(fā)生在地面變形造成山體開裂、土體結(jié)構(gòu)松散以及礦山固體廢棄物堆積區(qū)。若邊坡為角度較大、結(jié)構(gòu)松散的巖土，需先采取措施削減邊坡角度，使之達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)并進(jìn)一步加固。當(dāng)邊坡為失穩(wěn)的破碎巖層，首先圈定危險(xiǎn)區(qū)范圍，采取避讓措施，撤離區(qū)內(nèi)所有設(shè)施、人員，嚴(yán)禁進(jìn)入，再使用爆破等措施主動清除危巖，進(jìn)而對邊坡進(jìn)行加固。邊坡加固需根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施。對于深部開裂、體積較大的危巖，應(yīng)當(dāng)用長錨桿、深孔預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固。對高處破碎的裂隙巖體或軟弱巖體應(yīng)進(jìn)行表面支護(hù)，并對軟弱巖層或巖石裂隙采用注漿加固和錨固法。對發(fā)生滑坡或小范圍巖層滑動的巖體，應(yīng)修建抗滑樁和擋石壩。對于強(qiáng)風(fēng)化、易形成小塌方的軟巖質(zhì)邊坡，削坡后高處可使用框格式拱墻護(hù)坡，在低處修建擋土墻支擋。對于高度和坡角超過安全邊界的較大邊坡，還應(yīng)修建排水溝等地表排水工程，并考慮設(shè)置臺階。3）地面塌陷、沉陷與地裂縫的治理。此類地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在地下開采的煤礦山，由開采產(chǎn)生大面積地下采空區(qū)引起的。對于還在生產(chǎn)使用的地下坑道地面，若出現(xiàn)沉降、塌陷等跡象，必須立即密閉坑道，并采取回填夯實(shí)等防塌措施后定期進(jìn)行監(jiān)測。廢棄地下坑硐地表出現(xiàn)沉降、地裂縫或塌陷時(shí)，應(yīng)及時(shí)回填廢石廢渣，并在其上部使用地表粘土充填，為之后的礦山復(fù)綠做準(zhǔn)備。若地面塌陷面積過大，短時(shí)間內(nèi)難以治理，應(yīng)劃定危險(xiǎn)區(qū)，搬遷區(qū)內(nèi)人員設(shè)備，在危險(xiǎn)區(qū)外圍搭建阻攔警告設(shè)施，禁止人員入內(nèi)活動。由當(dāng)?shù)貒临Y源管理部門監(jiān)督，相關(guān)責(zé)任礦山企業(yè)按計(jì)劃組織治理。

4．2環(huán)境污染防治

環(huán)境污染防治主要為礦業(yè)廢水處理。礦業(yè)廢水主要為礦坑水和選礦廢水。按其特征可分為一般性廢水、酸性廢水和含高鐵、錳廢水三類。1）一般性廢水處理。一般性廢水主要指從采礦場、選礦廠、排土場以及生活區(qū)等地方排出的含有氟化物、油類、重金屬以及固體懸浮物等污染物的廢水。對于該類廢水可首先使用格柵、沉沙池和沉淀池等分離設(shè)備處理水中大顆粒懸浮物，降低氟化物、鹽、堿及金屬物質(zhì)含量。隨后在廢水中加入混凝劑進(jìn)一步去除水中難以沉淀的剩余細(xì)小懸浮物。一般礦坑水經(jīng)過這一步處理過后即可用來洗煤和澆灌。在此基礎(chǔ)之上，再采用活性污泥法、生物塘法、生物膜法等對廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物進(jìn)行處理。經(jīng)過上述處理過后的廢水即可供工業(yè)回收利用。最后可繼續(xù)采用離子交換法、吸附法、清毒法等高級處理方法對水中難以降解的高碳化合物、金屬離子以及病毒細(xì)菌等進(jìn)行深度處理。處理過后水質(zhì)已基本達(dá)到生活飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。2）酸性廢水處理。對于礦山酸性廢水處理可采用的方法有人工濕地法、中和法和微生物法。人工濕地法是指人為把砂石、土壤、煤渣等材質(zhì)按一定比例混合填入坑中，并根據(jù)酸性廢水的污染組份，選擇種植相應(yīng)的水生植物，再使酸性廢水按特定的方向經(jīng)過有效停留時(shí)間后流經(jīng)植物群落，通過過濾、吸附、沉淀、植物吸收及微生物分解等作用來完成對水質(zhì)的凈化。中和法是在廢水中加入石灰石和石灰乳，使之和水中的酸性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，同時(shí)重金屬離子與氫氧根離子反應(yīng)后生成難溶的氫氧化物沉淀，進(jìn)而凈化酸性廢水。微生物法是利用硫酸鹽還原菌在厭氧條件下將酸性廢水中的硫酸鹽還原成硫化物，生成的硫化物再與廢水中的重金屬發(fā)生反應(yīng)生成難溶的金屬硫化物，從而凈化廢水。3）高鐵、錳廢水處理方法。目前處理高鐵、錳廢水的方法主要有接觸氧化法、自然氧化法、藥劑氧化法和生物氧化法等。根據(jù)寧鄉(xiāng)縣的情況宜選用接觸氧化法和藥劑氧化法。接觸氧化法是使廢水曝氣后經(jīng)濾池過濾，二價(jià)鐵、錳離子未經(jīng)氧化與溶解氧一同被濾料吸附，逐漸氧化分解生成具有催化作用的“濾膜”，鐵、錳在“濾膜”催化作用下快速氧化，最后被濾層截留除去。藥劑氧化法是向高鐵、錳廢水中注入臭氧或氯氣，使廢水中的二價(jià)鐵和錳離子完全氧化，再流經(jīng)濾砂凈化廢水。

4．3資源破壞防治

資源破壞防治主要是對廢棄物堆放場的治理。礦山廢石、廢渣等隨意堆放的現(xiàn)象在寧鄉(xiāng)縣比較普遍。對于這些礦業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢石、廢渣等固體廢棄物，應(yīng)首先考慮將其綜合利用，如回填采空區(qū)、鋪路、制磚等。廢石、廢渣堆積時(shí)，應(yīng)先將塊（粒）度較大的墊在下部，碾壓密實(shí)后逐層向上堆積。對于坡度高、坡腳陡的大廢石堆，需適當(dāng)削減其坡度和坡腳，并對其邊坡進(jìn)行加固，修建護(hù)坡和擋攔工程。若廢渣中含有重金屬等有毒有害物質(zhì)，還應(yīng)做好防滲處理，防止淋濾水滲透污染土地資源或水資源。整治好的廢棄物堆放場，可在其表層覆蓋土壤進(jìn)一步復(fù)墾或復(fù)綠。此外，礦山地質(zhì)環(huán)境破壞具有可控性，建立健全礦產(chǎn)資源開發(fā)與礦山環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)是加強(qiáng)礦山企業(yè)監(jiān)督管理的有效手段。建立礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測制度，實(shí)施信息化管理，可以及時(shí)掌握礦山地質(zhì)環(huán)境狀況的動態(tài)變化，便于采取有效的防治措施。拓寬多元化的投資渠道，完善市場化運(yùn)作機(jī)制可以促進(jìn)礦山恢復(fù)治理進(jìn)度。

作者:?？〗?蘇犁 張林 劉正軍 單位:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)科學(xué)研究院