礦產資源勘探開發閉坑地質環境一體化防治研究*

李玉武 徐友寧 張江華

（1.寧夏地礦局實驗室 寧夏 銀川）（2.中國地質調查局西安地質調查中心 陜西 西安）

0 引言

礦山地質環境具有資源和環境的雙重屬性[1]，資源屬性表現為礦產資源、土地資源、水資源、地質遺跡資源、地貌景觀資源等，是人類生存、發展等的重要物質基礎；環境則是礦產資源開發的場所，是人類及動植物棲息的場所。礦區工程地質條件良好、活動性斷裂及崩塌、滑坡、泥石流不發育，區域水土環境容量大，則有利于礦產資源開采及選冶活動；反之，地質災害頻發、生態環境脆弱的地質環境區，必然制約和危及礦山正常生產和人員安全。由于歷史發展階段環境保護認識的局限性，過去礦產資源勘探及開發導致資源毀損，誘發地質災害，污染水土環境，嚴重的礦山地質環境問題在直接危及礦山正常生產的同時，礦山地貌景觀破壞，植被破壞，水土流失、土地沙漠化、水土環境污染、地下水含水層破壞等，直接或間接危害社會公眾的利益[2～4]。

2001年以來，我國礦山地質環境調查研究及防治工作取得了重大進展，完成了區域性、省區礦山地質環境調查，典型礦山地質環境調查，編制了《1∶5萬礦山地質環境調查規范》、《1∶400萬中國地質環境圖》等[4]。2009年國土資源部發布了《礦山地質環境保護規定》，明確了礦山地質環境治理恢復的保證金制度、調查評價和規劃制度、礦山地質環境保護與治理恢復方案編制與審查制度、礦山地質環境監測制度。實施現有礦山“誰開發、誰治理”的原則，對于歷史遺留的礦山地質環境問題，以政府財政出資為主實施補課式治理。2000年～2011年，中央財政累計支助礦山地質環境治理資金172億元，實施了1753處礦山地質環境治理，加大了資源枯竭型城市歷史遺留問題的根治，建成和正在建設61處國家礦山公園。部分礦山，如石嘴山采煤塌陷區經過補課式集中治理，礦區地質環境面貌發生了巨大變化[5]。目前國土資源部正在大力推進綠色礦山建設。2012年開展重點礦山地質環境重點防治示范工程，下半年開始實施“三區兩線”礦山復綠行動。礦山地質環境保護與治理恢復工作已經步入了健康發展的軌道。

礦產資源勘探開發活動是疊加在礦山原生地質環境基礎上并且與原生地質環境發生相互作用的人為地質作用。掌握礦產資源勘探、開發、閉坑不同階段對地質環境影響方式及程度，才能更有針對性的保護、預防及治理恢復礦山地質環境，促進綠色礦業。目前有關礦產資源開發及閉坑階段活動對礦山地質環境影響的研究成果豐富[6～13]，但將礦產資源勘探、開發及閉坑全過程礦業活動對地質環境的影響及一體化防治研究尚屬空白。本文重點研究礦產資源勘探、建設、開發、閉坑不同階段活動礦山地質環境影響的差異規律，為事先預防、過程治理、事后恢復提供科學依據，最大程度地減少、減輕整個礦業活動對地質環境的影響與破壞，實現綠色勘探、綠色開采、綠色閉坑的目的。

1 礦業活動對地質環境的影響

礦產資源勘探、開發活動是影響和改變礦山地質環境的重要人為地質作用，大規模、高強度的礦產資源勘探開發活動已成為礦區最活躍、最顯著的地質作用力，表現為剝蝕作用（露天礦表土剝離）、搬運作用及堆積作用（排土場、廢石堆、煤矸石山、尾礦庫等）[1]。礦產資源開發是在原生地質環境條件之上疊加了人為活動的結果。在大多數情況下，礦山人為地質災用起了主導作用，如露天剝采、廢石堆排等剝離、搬運及堆積作用，塑造了礦區最為顯著的人工地貌。如遼寧阜新煤礦開采造就了長3.9km、寬1.8km、深度310 m的海州露天礦[1]。

礦產資源勘探開發活動，不可避免會對礦山地質環境產生負面影響，但是，非科學開采、粗放式的管理會嚴重破壞礦山地質環境。礦山采選業活動對礦山地質環境破壞的方式呈現出復雜的關系，總的表現為毀損礦區資源、誘發地質災害、污染水土環境等礦山地質環境問題及眾多的表現形式[2]。

2 不同階段對礦山地質環境影響

礦產資源活動周期主要經歷勘探階段、建設階段、開發階段及礦山閉坑階段。不同階段由于礦業活動方式、強度的差異，因而對礦山地質環境的影響方式及程度不同。

2.1 勘探階段對地質環境影響

礦產資源勘探階段主要活動包括勘探活動（槽探、坑探（淺井）、鉆探、硐探等）、道路修建及臨時駐地工程活動。主要在于查明礦體埋藏情況、礦石品位及開發的水文地質工程地質條件等。探槽、淺井工程需要剝離地表土石，砍伐樹木破壞林草地，表土及渣石就近堆放壓占林草地；鉆探場地及泥漿池破壞林草地；探礦平硐的廢石渣堆排在坑道口的斜坡上，壓占植被，加劇水土流失，甚至廢石渣成為坡面及溝谷泥石流的物源。如果一個鉆進井場及泥漿池占用土地面積約300m2，一般大型礦區多于100孔鉆孔，累積毀損林草地約3000 m2，鉆場泥漿池、生活垃圾、機器漏油還會污染場地。如包括探槽、硐探的廢石渣壓占破壞林草地，大型鉆井設備搬遷過程中修建便道等各種勘探活動累積至少占壓土地10000 m2，因此對地質環境、生態環境造成的影響也非常嚴重。

2.2 礦建階段對地質環境影響

在查明可開發的礦產資源之后，需要進行礦山開發工程建設活動，包括礦山辦公及生活區、采礦區（平硐、豎井）、選礦廠、礦部至采礦區的礦山公路、尾礦庫、炸藥庫等。在山地峽谷地區，由于地形條件所限，礦部、盤山道路修建、平硐等因邊坡開挖均可能誘發和加劇崩塌、滑坡，危及礦山工程及人員安全。削坡整平工業場地、筑路等廢石棄渣沿斜坡堆排，破壞林草地，加劇坡面水土流失，在暴雨作用下可成為泥石流的物源。由于礦建階段工程活動規模及強度遠大于勘探階段，因此對礦區地質環境影響和破壞程度大于勘探階段。

2.3 開發階段對地質環境影響

礦產資源開發階段包括采礦、選礦及冶煉活動，在一些大中型礦山，采礦、選礦活動大多集中在同一個地方，因此礦業開發對礦山地質環境的影響與破壞是所有礦業活動共同作用的結果。露天開采、地下開采對地質影響影響與破壞方式差異加大。

2.3.1 采礦對地質環境的影響

1）露天采礦對地質環境的影響：露天開采需要大量剝離礦體之上的廢石及林草，最終形成的凹坑徹底改變了地形地貌；在重要自然保護區、景觀區、居民集中生活區的周邊及重要交通干線、河流湖泊直觀可視范圍（“三區兩線”）露天采礦，破壞原本綠色的山體。如秦嶺北麓華山－少華山風景區沿線，歷史開采石渣形成了84處大大小小的采石場，青山的“牛皮癬”，嚴重影響視覺景觀。露天采礦外排土場廢石渣占壓大量土地，高陡廢渣堆場甚至會形成滑塌。嚴寒對風的北方礦區廢渣堆，經強烈物理風化作用，細粒物質經揚塵污染大氣或導致周邊土地沙化。溫濕多雨的南方，含有硫化物的廢石渣經長期降水淋溶會形成酸性水，攜帶淋溶的重金屬元素污染地表水、地下水及土壤。露天采坑疏干排水改變了周邊地下水的補、經、排方式，形成區域地下水降落漏斗，導致周邊井泉水位下降，影響工農業生產。

2）地下開采對地質環境的影響：地下開采排放的廢石渣（廢石渣、煤矸石等），堆積平硐或豎井周邊，占壓土地林草地。山地溝坡的廢石渣可能成為坡面及溝谷泥石流的物源，在暴雨下形成礦山泥石流。1984-5-27，云南東川銅礦因民礦區黑山溝泥石流造成121人死亡，直接經濟損失1100萬元14]。1994-7-11，陜豫接壤的西峪發生特大泥石流地質災害，造成失蹤死亡上百人的礦渣型泥石流。截止2005年底，潼關金礦區7條峪道18條溝共有廢渣堆944處，占壓林地土地面積255.3×10[4]m[2]，礦渣量達1100 ×10[4]m[3]，主要溝谷均是泥石流隱患溝14?？梢娚降氐V山泥石流是最主要、危害最嚴重的地質災害類型。

地下礦體厚大的部分及埋藏淺的地方，采礦后會在地表形成地面塌陷及地裂縫。煤礦區是地面塌陷及地裂縫最為普遍且危害嚴重的礦區。截止2005年，阜新煤礦區共形成20個相對獨立的地表沉陷盆地，13個沉陷區，總采空面積73.69 km[2]，總沉陷面積101.38 km[2]，其中嚴重沉陷面積20 km[2]，采煤沉陷面積81.46km[2][1]。寧夏石嘴山惠農采煤塌陷區形成7處串珠狀的地面塌陷坑，土地破壞嚴重[5]。部分地采煤塌陷會導致嚴重的含水層破壞，井泉干枯，影響人畜飲水安全，這甚至導致生態環境破壞。

2.3.2 選冶對地質環境的影響

1）選礦活動對地質環境的影響：采礦活動對地質環境的影響主要是物理性破壞，而選冶活動對水土環境的污染影響明顯。選礦過程中礦石破碎研磨產生粉塵，選礦排放的尾礦漿往往成為礦區水土環境毒重金屬污染的最主要來源。礦業污水排放、尾渣揚塵、污水灌溉農田等，會造成水土環境中重金屬嚴重累積，進而導致水產品、農作物中重金屬含量超標，危及農產品及人群健康安全[15～18]。另外山谷型尾礦庫潰壩會形成尾沙型泥石流。

2）冶煉活動對地質環境影響：礦石冶煉排放的廢氣中存在多種重金屬元素，會通過大氣降塵污染礦區環境，造成農作物重金屬含量超標，引發嚴重的社會環境問題。

2.4 礦山閉坑階段對地質環境的影響

閉坑階段礦山存在的地質環境問題有兩類：一類是勘探、建設、開發過程中沒有及時治理而留存的問題，如露天采礦、排土場、采空塌陷等；二是因礦山閉坑后產生的新問題，如因閉坑露天采礦場或地下采空區不再抽排礦坑水，地下水位上升或因其它原因導致露天邊坡失穩形成滑坡[19]。水與殘留礦體及圍巖接觸充分交換，導致地下水中重金屬含量增高或形成酸性水污染污染水土環境。采空區因礦柱長期難以支撐，采空塌陷隱患構成人居環境安全的地質災害隱患。

通過野外調研、綜合分析與統計表明，不同階段活動導致的地質環境問題及其程度存在差異，如圖1所示?？碧交顒訉Φ刭|環境影響貢獻率約占總影響的10%，礦建及開發利用階段占70%，閉坑階段約占20%。

圖1 礦產資源不同階段活動產生的礦山地質環境問題及影響程度

3 礦產資源開發全程一體化防治對策

近年來，歷史遺留的礦山地質環境治理工程證明，事后治理恢復被破壞的礦山地質環境的直接代價，高于預防及邊開發邊治理的代價，這還不包括礦山地質環境破壞對人群安全及社會經濟發展的負面影響。因此，礦產資源勘探開發既不能重蹈“先破壞、后治理”的老路，也不能照搬發達國家的“嚴格環境條件下的資源開發”模式，必須走礦產資源開發與地質環境保護并重的綠色礦業之路。樹立全新的礦產資源勘探、建設開發及閉坑全程一體化防治的地質環境保護理念，加強事前預防、過程治理、閉坑恢復行動落實，最大程度減輕礦山地質環境的影響。

3.1 勘探階段防治對策

在生態環境脆弱區及地質災害易發區，礦產資源勘查與生態環境保護的矛盾尤為突出。在勘探階段樹立地質環境保護理念，應實施綠色勘探，是建設生態文明的重要步驟，是綠色開發的基礎和前提。在勘探階段應綜合考慮后續礦床開發利用情況，優化勘查布局，綜合評價貧礦、伴生礦及圍巖的可利用情況，為后續綜合開發利用、無廢生產、少廢生產提供勘查依據，從而減少外排廢渣壓占破壞土地林草地的情況。

礦床勘探時，盡量優選對生態地質環境影響較輕的勘查方法和手段，如用淺鉆代替槽探，減少地表土石剝離量和對植被的破壞量。硐探位置盡可能考慮后續采礦利用情況?？碧焦ぷ鹘Y束后，除保留必要的槽探外，應及時回填探槽、坑探、泥漿池，恢復原有植被。封堵不必要的平硐口。

建議在礦產資源勘查技術規范中，增加勘查活動對生態地質環境保護及恢復內容，地質環境治理恢復經費等，統籌考慮勘探結束后，回填場地、植被恢復、地質災害治理等費用，改變傳統意義上的青苗賠償費問題。加強礦床水文地質、工程地質情況，礦山自然條件下地質災害發育特征，利用礦區水系沉積物、土壤化探數據，預測礦區重金屬水土環境容量，提出重金屬污染防治對策。

3.2 開采階段防治對策

綠色開采是綠色礦業的關鍵環節，開發前的預防工作十分重要。加強落實礦業準入條件：礦山環境影響評價、礦山地質環境保護與恢復治理方案、建設水土保持方案、礦山地質環境恢復治理保證金制度等。企業應科學規劃、采用科學、綠色開采技術，實施無廢生產、少廢生產，廢石充填廢棄巷道及塌陷區，廢石資源化利用，減少廢石堆排形成的問題災害鏈。強化邊開發邊治理，逐年恢復治理被破壞的生態地質環境。

3.3 閉坑階段防治對策

礦山閉坑后，對未能在開發過程中治理的對象，如露天采礦坑、棄渣場、塌陷區等礦山廢棄地，實施最終的土地復墾、植被恢復和地質災害治理工作。對于存在地質災害隱患地段還要設立警示圍欄。開展閉坑后地質災害、水土環境污染變化監測，動態掌握礦山地質環境變化趨勢及規律。對于典型的采礦地、重要地質遺跡、礦業文化以及，應實施保護性治理，力所能及地打造礦山公園或科普教育點，充分發揮重要礦業遺跡在科學研究、科普教育、文化旅游方面的重要作用，實現土地復墾、災害治理、植被恢復、廢物資源化利用的最高境界。

4 結束語

1）礦產資源勘探、開發、閉坑不同階段對地質環境的影響方法和程度不同?？碧交顒訉Φ刭|環境影響約占總體影響的10%，建設及開發階段占70%，閉坑階段占20%。

2）應樹立綠色勘探理念，優化勘查布局，綜合評價礦體及圍巖；優選對生態地質環境影響較輕的勘查技術；勘探工作結束后，應及治理恢復被破壞的地質環境。增加勘查活動地質環境防治經費，加強水工環地質勘查工作，為礦山開發提供地質環境保障依據。

3）加強落實礦業準入條件，但更重要的是監督企業在開發中的落實實際。采用科學、綠色開采技術，實施無廢生產、少廢生產，廢石充填廢棄巷道及塌陷區，廢石資源化利用，減少廢石堆排形成的問題災害鏈。強化邊開發邊治理理念。

4）礦山閉坑后，要集中治理恢復不能在開發過程中治理的地質環境。對于典型的采礦地質遺跡、礦業文化，應力所能及打造礦山公園，充分發揮其科學研究、科普教育、文化旅游的重要作用，實現土地復墾、災害治理、植被恢復、廢物資源化利用最高境界。

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