中国矿山环境地质问题及生态修复技术经验研究

精心整理 中国矿山环境地质问题及生态修复技术研究 1 矿山地质环境的特点 矿产资源开发区的地质环境不仅由原生地质环境条件决定， 更受人为的矿山资源开发活动影响， 因 而呈现出复杂性和动态性。 张卫东等[1]认为， 矿山地质环境具有资源和环境双重属性,较大的地质环境容量和良好的地质环 境质量有利于矿业的正常生产,脆弱的或恶化的地质环境影响和制约矿山正常生产。矿产资源开发 区大多地处生态环境脆弱区,或崩塌、 滑坡、 泥石流原生灾害高发的山地地区,其开发活动触发和产 生了一系列矿山环境地质问题,一方面是原生地质环境条件决定的,另一方面矿产资源开发人为地 质作用使其形成复杂化。 大规模、 高强度的矿产资源开发活动已成为影响和改变矿区地质环境的最 活跃、最主要的地质作用力,成为加剧矿区地质环境变化的“催化剂”。 [2] 徐友宁 提出，矿产资源开发活动亦称矿山地质作用(剥蚀作用、搬运作用、弃土堆渣的堆积作 用等塑造了人工地貌景观,改变了地应力的平衡和地表地球化学场等),它叠加在矿山原生地质环境 上并且与原生地质环境发生相互作用,导致原生矿山地质环境随矿业活动时间、 强度而呈现复杂的、 动态的变化。 2 矿山环境地质问题 2.1 矿山环境地质问题分类 作为当代环境地质学的重要研究课题，矿山环境地质问题不仅影响矿产资源的开发、经济与环 境的协调发展，更关乎社会的和谐和稳定。因此对矿山环境地质问题进行科学的分类，并调查其空 间分布， 有利于因地制宜， 有效地指导矿山地质环境调查、 评估评价、 预测预报和保护治理等工作。 [3] 武强 依据矿山存在问题的性质 （不考虑工业灾害问题） ， 将我国矿山环境地质问题分为了 “三 废”问题，地面变形问题，矿山排（突）水、供水、生态环保三者之间的矛盾，沙漠化和水土流失 问题五类。其中， “三废”问题分为固相废弃物，液相废弃物，气相废弃物污染3 类；地面变形问 题分为开采沉陷、地面岩溶塌陷、地面沉降、边坡、地裂缝、崩塌、泥石流 7 类；矿山排（突）水、 供水、 生态环保三者之间的矛盾分为岩溶矿床和西北采煤保水问题 2 类； 沙漠化则分为包括西北干 旱半干旱矿山沙漠化和油田沙漠化问题；水土流失可分为水力侵蚀和风力侵蚀 2 类。 2.2 我国矿山环境地质问题分布 何芳等[4]在研究全国矿山环境地质问题类型、分布、规模、危害等因素的基础上，首次将影响 中国矿山环境地质问题分布的区域划分为戈壁沙漠沙地区、平原盆地区、黄土高原区、中低山丘陵 区、 中高山地区、 多年冻土区等 6 大地质环境区， 研究了各地质环境区矿山环境地质问题分布特征： 戈壁沙漠沙地区属生态环境脆弱区， 自然环境条件差， 矿业开发应防治的是土地沙化的加剧和水资 源、植被资源的破坏；平原盆地区煤矿山的地面塌陷、地下水位下降、泥石流、崩塌，金属矿山的 水土环境污染，地下水位下降、 土地占用与破坏，非金属矿山的地面塌陷、景观资源的破坏是区内 的主要问题；黄土高原地处生态环境脆弱区，水资源相对缺乏、植被稀疏、再生力低、水土流失严 重，因此开矿造成的水土流失、水环境破坏和污染、植被破坏及黄土边坡的崩塌、滑坡是开矿需要 防治的主要问题； 中低山丘陵区由于自然生态环境条件好， 矿业开发活动强烈， 煤矿山的地面塌陷、 地裂缝、水均衡系统的破坏，金属矿山的水土环境污染，山地区的崩塌、滑坡、泥石流是值得关注 的问题；中高山地区由于地形陡峭、切割强烈，是矿山泥石流、滑坡、崩塌的多发区，地面塌陷地 裂缝发育区，也是土地占用与破坏、“三废”污染的严重区，因此中高山区泥石流、滑坡、崩塌、 地面塌陷灾害和“三废”对水土环境的污染是要防治的主要问题；多年冻土区由于矿产资源开发程 度较低，产生的环境地质问题属于较轻区，这一带开矿主要关注对生态环境的保护。 2.3 我国矿山环境地质问题现状 董永观等[5]研究发现，华东地区主要的矿山环境地质问题有土地资源毁损和占用、矿山地质灾害以 及环境污染等三种类型。华东地区在矿产开发过程中产生的废石、尾矿、煤矸石、 冶炼废渣等数量 巨大,长期堆放压占大量土地。 该地区矿山地质灾害具有时间的不均匀性(如 6～7 月梅雨季节,滑坡 精心整理 泥石流灾害尤为突出)、灾害的地域性(如滑坡泥石流主要发生在东南丘陵山地,采空塌陷主要发生 在黄淮平原及江西萍乡煤矿区)， 具有矿山地质灾害的共生性和矿产专属性(如煤矿区瓦斯爆炸、 地 面塌陷、地裂缝等)。华东地区已经累计堆积 50 亿吨矿山固体废弃物。由于大气氧化和雨水浸泡, 对周围的水土造成不同程度的污染。华东地区矿山废水废液年排放量十分巨大,各种类型矿山年排 放废水废液总量达 62753.77 万吨。重金属污染、矿业酸水危害已成为金属矿床开发产生的两大环 境公害。 陈家彪等[6]对西南地区的调查结果显示，西南地区有矿山企业 21073 个,矿山环境地质问题以矿山 环境污染问题最为突出,矿山地质灾害和矿山资源破坏问题也比较严重，矿山环境地质问题已影响 和阻碍了地区经济的可持续发展。西南地区由于矿产资源以有色金属、煤炭以及硫、磷化工原料为 特色,加之矿产开发过程中很多矿山没有建尾矿库和沉淀池,洗选厂建造亦很不规范,因此污染问题 相当突出。而在矿山地质灾害中,以地面塌陷和地裂缝居多,滑坡、崩塌次之。 徐友宁等[7]研究发现， 西北地区矿产资源破坏与浪费严重,资源综合利用效率低。 矿山不合理开 发毁损土地巨大。矿山型水土流失、土地沙化严重废渣不合理堆放诱发滑坡、泥石流等地质灾害及 加剧土地沙化程度。煤矿瓦斯爆炸频发,社会影响极坏。部分地区“三废”无组织排放严重污染矿 区环境。矿山生态环境恢复治理重视不够,进展缓慢,土地复垦率低,初步估算不足 5%。 贾伟光等[8]研究了东北地区的矿山地质环境，发现该区的矿山环境地质问题主要为资源破坏、 环境污染、 地质灾害3个类型。 东北地区的矿山每年剥离岩土约2.2-2.6亿吨， 露天矿坑及堆土 （岩） 场侵占了大片的山村 （林） 和农田。 矿山井下开采过程中， 由于岩石采空， 地面发生大面积塌陷 （沉 陷） 积水， 致使大量良田废弃， 村庄搬迁。 据调查， 东北平原地区， 每采万吨煤炭要塌陷土地 0.2hm2。 东北岩溶地区的煤、铁矿山，每年要排矿坑水近亿吨，绝大部分都受到不同程度的污染，其中近 30%经处理使用，其他都是自然排放。如某地多金属矿床排放酸性矿坑水，造成河水污染，鱼虾绝 迹，水草不生，同时土壤物理性质变坏，造成农田污染，农作物生长受到损害。矿山排出大量矿渣 及尾矿的堆放， 除了占用大量土地、 严重污染水土资源及大气外， 还经常发生塌方、 滑坡、 泥石流。 尾矿和矸石堆经常发生自燃放出有害的气体，污染大气。另外，在尾矿和矸石堆中含有许多有害的 干燥废渣物，随风吹到城市和居民区，影响人民生活和身体健康。 3 矿山生态环境修复 目前，矿山地区生态修复的方法主要包括生物修复、物理修复和化学修复。我国近代的矿山废 弃地生态修复工作是从 20 世纪 50 年代末 60 年代初开始的。在 20 世纪 50—80 年代，许多矿山开 始逐渐开展废弃地的生态修复工作，并积累了一些宝贵的经验。在 20 世纪 70 年代，我国东部平原 煤矿矿区零散的开