矿区煤炭开采对地质环境影响的研究

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  [摘 要]煤炭是我国工业生产中重要的资源。随着我国工业的不断发展,对于煤炭的需量也越来越大。各个矿山都加紧开采,但大量的开采极大的影响了当地地质环境,甚至会造成土地资源的永久性损失,故我国在矿业开发时显然对此应现象保持警惕。本文对我国矿区煤炭开采对地质环境影响进行研究,发现普遍性问题并提出综合治理措施。
  [关键词]煤炭开采;地质环境;治理措施
  中图分类号:P58 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)48-0333-01
  我国幅员辽阔,煤炭资源丰富,储量居世界第三,可利用煤炭资源超过300亿吨,为工业生产创造了良好条件。但随着煤炭资源需求量的增加,其开采过程中所产生的“三废”对于矿山和周边土壤、水源造成了极大的破坏,而各中土法采煤、选煤和炼焦所带来的环境影响更为严重,各个煤田普遍出现地面沉降、塌方、崩裂、泥石流、滑坡等地质灾害,这些大范围高频率的灾害显然预示着当地的地质环境遭到损害。
  一、煤炭开采对地质环境影响
  (一)对于附近地表的影响
  此种影响一般包含煤炭采掘过程中出现的边坡失去稳定性、地质滑坡、雨季泥石流、地面沉降甚至塌陷、出现大型裂缝、矿震等等。最大的是受害者是矿区周边的建筑、公路等各种地面设施。这导致本来就比较脆弱的地质环境在长时间大规模的煤炭采掘的作用下,如果再出现较大降雨,地面沉陷、裂缝等情况就出现的更加频繁,这让岩土稳定性受到极大損害,提高了崩塌、地质滑坡、泥石流、地面沉降、塌陷、污染等各种地质灾害的出现。据相关资料显示,受上述灾害所影响,全国已经有超过4000个村庄因此而迁移,近万个自然村的民用基础设施受到一定损坏,由此导致的各种纠纷愈发严重[1]。生态环境的破坏面积也呈指数速度增长,甚至对附近地表环境产生不可逆转的破坏。
  (二)对矿区水体造成影响
  主要情况是由于煤矿开采对水的消耗量极大,其供水、排水和矿坑突水都会对本地水平衡造成损害,具体表现为地下水不足、水井干枯、水资源紧缺等;煤矿开采衍生的有机物、酸污染、重金属废物甚至放射性废物污染,都会对区域水造成影响,甚至破坏地区生态链。
  我国的水资源本来就非常贫乏,人均水资源量仅有世界平均水平的1/4,而长时间大规模、不计破坏的煤炭开采,随意排放矿坑污水、挖穿天然地下含水层,致使水资源的供需问题愈发显著。致使矿区人民吃生活用水紧缺,还有的面煤层采空区积水量惊人,使得煤矿生产安全变得难以保障。
  (三)对附近土地资源和环境的影响
  主要体现在矿区的煤场、煤矸、废土卸载点、尾矿库和露天废弃矿坑、安全工程大量占据土地;生产废物堆放与淋滤对土壤成分造成破坏;矿山抽水导致整个地区出现水土流失、土壤沙化、植被消失殆尽等[2]。
  从上述情况可以看到,矿区煤炭开采对于本地地质环境危害巨大,并且很多破坏已经造成,各地矿区政府为治理这些破坏已经付出也严重的代价。所以当务之急就是要控制并逐步减少这种破坏,具体可以采取如下措施:
  二、通过管理制度遏制开采对地质环境影响
  (一)构建清晰的矿山环境资源产权机制
  这实际上是为矿产资源指定一个确定的管理者,为矿山附近的环境保护指定一个责任人。目前我国的环境资源具有不完全市场,外部性、无排异性、无竞争、非凸显性和信息失衡性的市场失灵特点[3]。因为环境资源市场环境一向失灵、产权较为模糊以及产权主体的缺失,矿山管理者把采矿导致的环境破坏问题抛向社会,自己却不承担任何代价,只是为获得更多经济利益而肆意对环境造成破坏。故而需要构建起清晰的矿山环境资源产权机制,并且做好和其相匹配的管理方案的订立与政策导向,让矿山的管理者不仅是矿产资源开发的受益者,也是矿山周边环境保护的主导者,继而从本质上化解我国煤矿环保的问题。
  (二)健全矿区生态环境保护的法律体系
  矿区环境关乎大气、水源、土壤、岩层、地表生态等层面,是一个繁杂的生态环境体系。当前中国法律法规与矿区环境相关的内容多是有关治理“三废”的,关系到矿区生态保护极少,在《环境保护法》中,仅有第十九条规定了开发资源时要注意保护生态。而并未写明如果不注重生态环境保护会受到何种惩处和追责;与矿产开发最为密切的《矿产资源法》的第三十二条也有类似的规定,尽管也写明应节约用地、不应破坏资源,但只是对在采矿过程中导致他人生活和财产造成损失的情况下才需要补救和赔偿。对于生态环境破坏的惩处和追责也未写明。《矿产资源法》仅规定了探矿和采矿权,对矿区生态只字未提。遍览我国与矿产开发、自然保护的法律,均未有明文规定采矿者对生态环境保护的条文。笔者认为,我国环保部门与地方政府应当颁布有关生态环保的管理办法和地方政策,建立起以矿区生态保护为目的的矿区生态保护法律,确定矿产开发者对矿区生态的责任和保护义务,并将具体保护措施通过地方法规规范、具体化,让矿区环境治理和保持构筑在法治基础上。
  三、通过技术措施遏制开采对地质环境影响
  (一)清洁生产
  清洁生产指的是对生产流程、产物与服务全程采用整体预防的环境策略和提升生态效率并减低对人类与环境的威胁。矿区煤炭采掘过程中对生产方式与工艺加以改进,降低污染物产出或进过处理排放,达到清洁生产的效果。如停止使用浮选工艺,改采取生物浸出的方式,能减少粉尘、噪音、热害等问题,进而改善采选工作环境,保障工人的健康与人身安全。使用清洁生产工艺,能够减低“三废”污染、削弱对污染的影响、减少地质灾害的出现,是完全治理环境污染的有效措施。通过煤矿研发清洁生产工艺,降低煤矿采掘对环境影响的清洁生产工艺主要有:紧固采空区综合利用工艺、回填采空区避免地面沉降工艺、条带采掘工艺、钻孔溶解采掘工艺、原位浸出采掘工艺、零尾矿选矿法、固废处理回收工艺等[4]。
  (二)地质灾害治理   对地坍塌裂缝的处置。煤炭采空后,地面坍塌裂缝的出现对附近自然生态的影响极大。为防止雨水往跟更深的地底的渗如,保土保水,降低地坍塌裂缝对矿区自然生态环境的影响,让土地重新拥有使用价值,应对地坍塌裂縫进行处置,主要是采取填埋地坍塌坑裂缝的方法,可通过防渗、就地取材、推坡填坑、挖渠引水等途径,降低地坍塌裂缝对附近自然生态的威胁。对于已经被破坏的林地,可以酌情种植、抗旱能力强、生长较快,拥有改良地质成分、保护水土、防风的制度,以加快矿区附近林地的恢复。要恢复已经被破坏的草地,可栽种适宜本地的草种,以最大程度减少其影响。
  对塌陷和滑坡的处置。移除对矿区附近村庄、基础设施、过往人员有威胁的不稳定土坡和岩石,减小临空面高,让斜坡成为缓坡,并缩小其荷载,使得坡的稳定性得以提升,进而减少岩土体的带来的威胁;也可以筑起护坡,以稳定土体,保持其完整度。此外,应减少或避免雨季地表流水对坡体的损害,在坡体四周较为稳固地面建立排水沟,起到拦截与引流地表水的效果。
  四、通过环境监测预防地质灾害
  对地坍塌裂缝的监测。要基于开采进度,在矿区附近村落、工业厂房、煤矸场等地区设置监测设备,对地表形变区域,坍塌核心区、过渡区和边缘地带,将设备以十字型设置,在裂缝速度较快的区域设置[5]。按照地面崩塌形变装,适当调节监测体系。通过GPS或定时观察等措施,监测裂缝出现的坐标、增加速度和对周边的危害,监测坍塌出现的位置、大小、深度和地面损坏情况。
  对塌陷和滑坡的监测。对于出现对塌陷和滑坡的斜坡,要监测边坡明显变形位置,如裂缝、崩滑边缘等,监测其变形量和速度。可通过在坡的前后缘打入木桩和线绳等方式对坡体滑移情况进行监测,观测其开裂、闭合、错位、沉降等。
  五、结语
  众所周知,我国煤炭矿产丰饶,在经济建设中一直发挥着重要作用,但一直以来煤炭资源的开发都多等同于破坏矿区地质资源环境。因此,从矿区范围内进行开发、保护、监测一体化的补救措施有着很大意义,从根本上解决矿区煤炭开采对地质环境的影响,保障矿区经济的可持续发展。
  参考文献:
  [1]宋世杰. 榆神府矿区煤炭开采对生态环境损害的定量化评价[D]. 西安科技大学, 2016.
  [2]赵庆彪. 邢台矿区煤矿开采新技术应用与发展[M]. 煤炭工业出版社, 2015.
  [3]高兵, 强俊桃. 清洁生产技术在神东矿区煤炭开采中的应用[J]. 能源环境保护, 2015, 24(1):31-32.
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