廢棄礦山引起的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害及其防治研究

閆闖 項(xiàng)曉麗 崔艷

摘 要：廢棄礦山所引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害是多元的，對(duì)其進(jìn)行分類研究是認(rèn)識(shí)其成害規(guī)律的前提，而后對(duì)該類地質(zhì)災(zāi)害的的成因進(jìn)行系統(tǒng)的分析是其中的關(guān)鍵一步，在此基礎(chǔ)上，提出治理廢棄礦山所引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的措施是防范災(zāi)害的治本之策。

關(guān)鍵詞：廢棄礦山 環(huán)境地質(zhì) 災(zāi)害

中圖分類號(hào)：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0230-02

在我國，隨著大工業(yè)生產(chǎn)的迅速推進(jìn)，一些老工業(yè)基地日益呈現(xiàn)出資源枯竭的態(tài)勢，大量礦井廢棄和關(guān)停則是在此宏觀態(tài)勢下微觀放映，廢棄礦山所引發(fā)的的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的危害也到了不容忽視的地步，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)研究顯得尤為必要。

1 廢棄礦山引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的類型分析

廢棄礦山所引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害是多個(gè)方面的，但這些不同的災(zāi)害現(xiàn)象都是相伴而生，互相依存不可分割的。對(duì)廢棄礦山引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行類型化分析是探尋治本之策的前提。

1.1 礦內(nèi)污水觸發(fā)水污染

礦井關(guān)閉后一般會(huì)引發(fā)區(qū)域內(nèi)大范圍的地下水污染和地表水污染，依據(jù)礦井的監(jiān)測資料進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，上述后果是因?yàn)榈V井關(guān)閉后其以前的排水系統(tǒng)也自然廢止，從而使得地下采空區(qū)內(nèi)含有很多有毒有害成分的污染水和不同含水層的水相互滲透融合，從而引發(fā)潔凈水深度和廣度均極為龐大的污染。另外，礦區(qū)因礦井關(guān)閉，有毒地下水因得不到正常的疏導(dǎo)，就會(huì)自動(dòng)上溢至地表漫流，引發(fā)地表水域的污染。廢棄的煤礦和金屬礦及有關(guān)矸石堆對(duì)河流、湖泊和水庫造成有害的影響，這些都是因?yàn)閺U礦渣中所含酸性污染物質(zhì)造成的。

1.2 地下水外溢淹沒礦區(qū)

礦井報(bào)廢使得地下水失去既定的人為疏導(dǎo)排出路徑，水位上升溢出可以導(dǎo)致礦區(qū)大面積的被淹沒。如1999年，陜西省就因?yàn)閷?duì)沿河幾十處的小煤窯強(qiáng)制關(guān)閉而引發(fā)災(zāi)害，其中原因正是小煤窯中的污水上漲導(dǎo)致河流下游地下水位抬升，涌出地表后，使得大片農(nóng)田被淹，形成了大塊的沼澤地，造成嚴(yán)重的水域環(huán)境災(zāi)害。

1.3 地面崩塌以及伴生的毒氣外泄

廢棄礦區(qū)地下部分有著因礦產(chǎn)開采形成的大面積的采空區(qū)，礦井關(guān)閉后，地下采空區(qū)缺乏必要的維護(hù)，地下構(gòu)造遭受很大的破壞，經(jīng)過一段時(shí)間后就會(huì)產(chǎn)生大面積的地面開裂、塌陷。由于礦物在密閉高壓作用下會(huì)產(chǎn)生許多有害氣體，這些有毒物質(zhì)也會(huì)從地面裂縫中逸出，造成嚴(yán)重的空氣污染。

1.4 廢棄礦井污水入侵威脅臨近生產(chǎn)礦井安全

廢棄礦井所產(chǎn)生的廢水往往會(huì)漫流進(jìn)入其他正常運(yùn)行的礦井，對(duì)其他礦井的正常生產(chǎn)和人員安全造成極大的惡劣影響。近年來比較著名的案例是江蘇徐州礦務(wù)局、湖南資興礦務(wù)局的廢棄礦的案例，2000年兩礦在關(guān)閉礦井后，境內(nèi)污染的地下水也隨機(jī)停止疏導(dǎo)排泄，不斷增加的廢棄礦水涌入相鄰的生產(chǎn)礦井內(nèi)，對(duì)安全生產(chǎn)造成極大的威脅。

2 廢棄礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的成因

眾所周知，廢棄礦山所引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的影響面積大，并具有極強(qiáng)的隱蔽性強(qiáng)，且往往潛伏期較長。故而，對(duì)其地質(zhì)災(zāi)害形成的技術(shù)原因和人為原因進(jìn)行研究顯得非常必要。

2.1 開采技術(shù)原因

采礦活動(dòng)往往都會(huì)對(duì)地下水和地表水系統(tǒng)造成影響，從而對(duì)開采區(qū)及其周邊區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)和地下水層系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生極大的作用力。礦山開采過程會(huì)對(duì)煤巖層進(jìn)行極大的破壞，含有多種化學(xué)成分地下水從巷道、井壁及采空區(qū)等多種渠道滲入礦井與煤系巖層接觸，從而融合其中的各種成份，在此過程中，許多物理、化學(xué)反應(yīng)理所當(dāng)然在其中發(fā)生。成分復(fù)雜的礦井水在礦井關(guān)閉后，由于既有的正常排水渠道消失，富含有毒元素的污染水就會(huì)進(jìn)一步污染其他未污染的地下水層系統(tǒng)，當(dāng)?shù)乇黹_裂或塌陷后，酸性礦井水就會(huì)漫溢而出，對(duì)地表水域環(huán)境造成極大的污染。

2.2 開發(fā)過程中追求經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境意識(shí)不強(qiáng)

在礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程中，企業(yè)主往往過分注重經(jīng)濟(jì)利益，對(duì)公共利益漠然對(duì)之，引發(fā)“公地悲劇”。在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，由于國家監(jiān)管不到位，在利益的驅(qū)逐下，很多地區(qū)引發(fā)采礦熱，個(gè)體礦山企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)村集體礦山企業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行無序開采，所采用的開采技術(shù)也極為落后。開采過程中沒有對(duì)今后的地質(zhì)環(huán)境破壞進(jìn)行必要的評(píng)估，缺乏配套的礦山治理措施，從而為引發(fā)今后大規(guī)模的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害留下隱患。

2.3 缺乏關(guān)閉礦井治理的良性措施

我國許多礦山企業(yè)都是建立于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，一般都是國家產(chǎn)權(quán)，企業(yè)的盈利很大的份額都要上繳國家財(cái)政，而政府并沒有合理留置安排足夠的礦山治理資金。開采的同時(shí)沒有注重治理，一旦礦區(qū)資源枯竭，企業(yè)難以為繼，也就根本沒有經(jīng)費(fèi)采取對(duì)礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防治的經(jīng)費(fèi)。礦井關(guān)閉缺乏必要的預(yù)測評(píng)估的前置階段，對(duì)礦井關(guān)閉后的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、預(yù)測、防范的技術(shù)系統(tǒng)和資金來源也就不可能形成系統(tǒng)的方案，也缺乏礦山恢復(fù)的一整套機(jī)制，在這樣的前提下對(duì)礦井進(jìn)行關(guān)閉，對(duì)其所隱藏的危害視而不見，任其滋長，從而就為造成大規(guī)模的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害埋下伏筆。

2.4 地表復(fù)雜的自然地理環(huán)境

礦區(qū)地表地形一般均為山地、高原地區(qū)，地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造都比較復(fù)雜，地面往往多高山陡坡，地質(zhì)構(gòu)造多斷層，在自然的風(fēng)化侵蝕作用下，巖體結(jié)構(gòu)破碎隨之而生。由于生產(chǎn)需要以及環(huán)保措施的缺位，礦區(qū)往往植被稀疏，水土流失比較嚴(yán)重。在汛期暴雨的相互作用下，關(guān)閉礦井采空區(qū)容易引發(fā)區(qū)域內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的塌陷，還會(huì)發(fā)生泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，從而引發(fā)地下污水上溢，造成綜合性的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害。

3 廢棄礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

對(duì)廢棄礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行類型化分析，并對(duì)其產(chǎn)生的成因和機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究之后，結(jié)合我國廢棄礦井區(qū)域的各種自然條件，如水文、地質(zhì)以及氣候環(huán)境等進(jìn)行考量，基于我國學(xué)術(shù)界的研究現(xiàn)狀，借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，可以對(duì)我國廢棄礦井引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害形成如下防治建議。

3.1 構(gòu)建廢棄礦山風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)

對(duì)于既存廢棄礦井的相關(guān)環(huán)境進(jìn)行合理的技術(shù)考量是預(yù)防災(zāi)害的必要舉措。廢棄礦井的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)的構(gòu)建需要考慮以下一些技術(shù)問題，包括地下水流及其動(dòng)態(tài)的動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)與預(yù)報(bào)，具體工作有流體動(dòng)力學(xué)觀測，滲透介質(zhì)參數(shù)試驗(yàn)。另外一項(xiàng)比較重要的技術(shù)工作是評(píng)價(jià)采礦擾動(dòng)對(duì)介質(zhì)滲透性的影響，該項(xiàng)評(píng)價(jià)主要通過水文地球化學(xué)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測與預(yù)報(bào)來實(shí)現(xiàn)，主要進(jìn)行以下技術(shù)性的任務(wù)，如水質(zhì)遷移機(jī)理與強(qiáng)度，現(xiàn)場示蹤試驗(yàn)，地下水自凈可能性，含水系統(tǒng)環(huán)境中物理化學(xué)狀態(tài)變化規(guī)律。

3.2 構(gòu)建廢棄礦山風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別系統(tǒng)

對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與分析首先有必要建立系統(tǒng)管理資料的數(shù)據(jù)庫，對(duì)于數(shù)據(jù)庫所應(yīng)包括的資料，技術(shù)領(lǐng)域一般要采集如下一些數(shù)據(jù)，即廢棄礦井的空間物理形態(tài)，含水層的水力特征，以及氣候、降水、土壤、植被等地質(zhì)與相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)。；廢棄礦井所含的危險(xiǎn)因素主要存在于兩個(gè)領(lǐng)域，一是人力活動(dòng)即采礦過程中所遺留的危險(xiǎn)因素，二是客觀自然地理環(huán)境因素。對(duì)于人力活動(dòng)所形成的危險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估預(yù)測必須是全面的，即包括環(huán)境的、經(jīng)濟(jì)的的因素，也應(yīng)該把社會(huì)的、人文的因素考慮在內(nèi)。

3.3 采用先進(jìn)的地質(zhì)災(zāi)害防治措施

地質(zhì)災(zāi)害的防治措施不應(yīng)僅僅關(guān)注事后的治理，更應(yīng)注重礦井關(guān)閉前的預(yù)防。一是要建立廢棄礦井治理基金，保障治理經(jīng)費(fèi)的來源充足；二是要合理利用一些先進(jìn)的防治技術(shù)，目前國內(nèi)外已有的治理地下水污染措施包括：在礦井內(nèi)充填凈化污水的特殊材料；打造水平孔預(yù)排老空污水；采用注水井構(gòu)筑“水力壩”來阻隔污染的大面積擴(kuò)散；通過將小煤窯與國營大井溝通等方法來截?cái)酀崈羲c污水的聯(lián)系等。

4 結(jié)語

廢棄礦山所引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害破壞性大、波及面廣，目前的防治技術(shù)還不能完全遏制此類災(zāi)害的發(fā)生，故而加強(qiáng)對(duì)廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害的形成機(jī)理以及防治技術(shù)顯得尤為必要，該項(xiàng)技術(shù)任務(wù)也顯得任重而道遠(yuǎn)。

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