矿区治理
① 矿山环境保护与治理重点工程的部署
5.5.1 进度安排
近期重点治理工程:主要安排在矿山环境破坏严重、已严重威胁到矿区居民的生产和生活安全,对经济社会发展影响大,治理成效显著的矿山。主要位于计划经济时期建立的老矿业基地;重要的生态功能区;城市周边及主要铁路、公路等交通干线的直观可视范围内;国家级地质公园、森林公园、旅游风景名胜区;城市饮用水源地、基本农田保护区等。
远期重点治理工程:主要安排在矿山环境破坏较严重、已较严重威胁矿区居民的生产和生活安全,或存在较大危险隐患的矿区。主要位于城市郊区、一般交通道路沿线直观可视范围内;省级地质公园、森林公园、旅游风景名胜区。
5.5.2 部署区域
在矿山环境破坏严重、影响人民生命财产安全的地区,划定重点治理区,有计划地开展矿山环境治理。重点开展煤炭矿山采空区地面塌陷、金属矿山水土环境污染和矿山固体废弃物占用破坏土地等环境问题治理,改善矿区及周边地区生态环境,加强矿山环境恢复治理技术的研究与推广应用。开展矿山环境保护与恢复治理示范,部署矿山环境恢复治理重点工程,促进矿山环境明显改善。重点治理工程主要部署在以下区域:
5.5.2.1 东北老工业基地能源、铁矿开采区
重点在煤炭、铁等矿区开展地面塌陷等地质灾害和地下含水层破坏防治。
5.5.2.2 西北生态脆弱区的能源、有色金属矿开采区
重点在神府—东胜煤炭矿区,黄土高原煤炭-石油天然气开采区,秦岭—祁连山—天山—阿尔泰山等重要大型有色金属矿区,柴达木盆地盐湖矿区,“三江”源头和阿尔泰地区砂金开采区等开展地面塌陷、崩塌、滑坡、地质地貌景观和生态环境破坏等的治理。
5.5.2.3 长江中下游地区煤炭、金属矿开采区
重点在两淮地区煤炭矿区,长江中下游铁和铜矿区,赣南、湘南钨和稀土等有色金属和磷、硫矿区,开展地面塌陷等地质灾害和地下含水层破坏防治。
5.5.2.4 华北地区煤、铁、非金属矿开采区
重点在环京津煤、铁和粘土矿矿区,冀西北—冀中铁、金、煤矿区,晋蒙地区煤炭矿区等,开展地面塌陷、崩塌、滑坡、地质地貌景观和生态环境破坏等的治理。
5.5.2.5 西南地区铁、有色金属、硫、磷矿开采区
重点在攀西铁、钒、钛及有色金属矿区,西南三江多金属矿区,红水河流域铅、锡、铅、多金属矿区、云-贵-川磷、硫矿区,开展崩塌、滑坡、泥石流、地质地貌景观和生态环境破坏等的治理。
5.5.2.6 东南地区有色金属及非金属开采区
重点在赣东北和南岭东段有色金属、化工原料、冶金辅助原料、建材及其他非金属矿区开展滑坡等地质防治。
5.5.3 经费估算
目前,我国矿山环境恢复治理经费主要来源于政府投入(中央财政、地方财政)、矿山企业和社会融资(包括经营性和非经营性)。近年来,我国国内生产总值(GDP)平均增长率大于9%,国民经济高速发展,为政府加大对矿山环境恢复治理投入提供了有力的保障。2008~2010年,利用探矿权、采矿权使用费和价款、矿山环境恢复保证金以及社会融资,对矿山环境恢复治理资金投入增长率将不低于10%,按此增长率推算,至2010年,我国中央财政用于矿山环境恢复治理资金将达到15亿元。2010年以后,随着我国矿山环境逐渐好转,用于矿山环境监测、保持矿山环境良性持续发展将成为矿山环境保护的主要投资方向,对矿山环境恢复治理资金投入将逐渐降低。按照5%年增长率计算,至2015年,我国中央财政用于矿山环境恢复治理资金将达到20亿元,地方财政、矿山企业以及社会投入矿山环境恢复治理资金将达到15亿元。
按照轻重缓急,分阶段实施的原则以及资金估算,经过认真分析研究和对比筛选,确定了需要开展的重点治理项目760个,治理面积约7000平方千米,投资估算380亿元。
2008~2010年,开展460个矿山环境恢复治理项目,治理面积约3961平方千米,投资估算180亿元。重点是煤炭、金属及建材非金属矿山,主要治理方向是采空区地面塌陷、“三废”污染水土环境、固体废弃物侵占破坏土地资源、水均衡破坏等。
2010~2015年,开展300个矿山环境恢复治理项目,治理面积约3200平方千米,投资估算200亿元。重点是煤炭和金属矿山,主要治理方向为“三废”污染水土环境、生态环境恢复等。
② 大柳塔矿区地质环境保护规划
一、矿区现有地质环境保护技术
大柳塔矿区现有治理技术方案主要包括以下3项:①矿井水处理技术;②固体废弃物治理技术;③矿区荒漠沙丘生态环境建设技术与措施。
1.矿井水处理技术
由于矿区地处荒漠区,水资源贫乏,煤炭开发又不可避免地破坏地下水资源,因此,水资源及其利用成为制约矿区生态建设的关键因素之一。针对这种情况,神东公司在采用先进技术对生活污水进行处理的同时,结合矿井水和采空区及其充填物的特点,重点开发了矿井水采空区过滤净化技术,为矿井水的净化与利用开辟了一条新途径。这项工程根据具体地质条件,已经在大柳塔井田成功实施。
在大柳塔井田,由于矿井废水在采空区、集水区发生过滤、沉淀、吸附与离子交换作用、自生矿物生成作用等物理化学过程,矿井废水中悬浮物、钙离子及其他有害离子大幅度减少,可以直接作为工业用水。净化后矿井水主要应用在3个方面:一是井下除尘、消防等;二是作为洗煤厂、热电厂的工业用水;三是经进一步的净化处理后并入管网,供生活用水。处理后的矿井水复用的经济效应极其显著。就大柳塔矿来看,每小时矿井水流量为280m3左右,全年可达245万m3。矿区工业用水的价格为3.2元/m3,排污费为0.96元/m3,因此,利用矿井水可产生经济效益784万元/a,节省排污费235余万元/a,每年的直接经济效益为1019余万元。
矿井水利用的环保生态效益主要表现在以下几个方面:一是基本消除了矿井水引起的地表水体的污染;二是减少了地表水体水量的利用,有利于地表生态环境的维持与改善;三是减少了地下水开采量,减缓地下水位的下降,维持表土层的保水能力,防止水土流失;四是矿井水可直接应用于矿区和周边地区的绿化与生态改善。
2.固体废弃物治理技术
矿区开发初期,乱倒矸石土渣的现象极为普遍,由于没有固定的排矸场地,矸石废渣任意向河槽沟道倾倒,致使大量矸石涌入乌兰木伦河,河床不断提高,矿区向黄河输沙量剧增。活鸡兔矿点沿河床布设的大小17个煤矿,对矿渣无任何处理措施,都向河槽倾倒,使原来150m宽的河道只剩下十几米。
后来,按照规划设计分区征用了沟壑地、开设了矸石场,在沟口建起渣坝,集中有序分层排放,在矸石矿渣处理方面取得了一定的成效。但是,井下矸石矿渣向地面排放处理存在两个致命的弱点:汽车排矸及矸石场平整管理费用较高;矸石矿渣中掺杂的碎煤自燃对周边环境的严重污染。据统计,大柳塔煤矿以前井下向地面排矸费吨公里0.65元,每年仅排矸费一项达百万元以上。矿区空气污染曾经上升到中度。
矿区在进行深入研究后,决定采用矸石矿渣的井下处理的方法消除矸石污染。在矿井设计和建设阶段考虑和实施井下矸石矿渣井下处理技术,在井下消化处理全部矸石。用矿用铲车配合无轨自卸胶轮车将生产过程中产生的矸石矿渣就近排至联巷、排矸巷、施工巷以及其他废弃的巷道内,并配以矸石自燃防治措施,取得了良好的效果。各矿每年节省排矸费上百万元,环境生态效益也十分明显:不占用土地,杜绝了煤矸石中有毒有害物质在风化和淋滤作用下对环境和水体的污染;杜绝了煤矸石的自燃,降低了空气中硫化物以及其他有毒有害物质的含量。
3.矿区荒漠沙丘生态环境建设技术与措施
神东公司通过积极的研究、实践、总结,矿区形成了一套成功的生态建设技术体系。主要有抗逆造林系列技术、风沙治理系列技术、水土流失治理系列技术等,取得了显著的生态和经济效益。
(1)抗逆造林系列技术
针对矿区干旱、贫瘠、品种少等逆性条件及其对造林的制约,采取了一系列抗逆造林技术,包括:种苗建设技术和抗旱造林技术。种苗建设技术就是选择适宜种苗并对其进行引种,进行适应性栽培,使矿区生物物种具有多样性,且这些植物具有较好的抗逆性,从而达到了具有较好生态效益的目的。抗旱造林技术,包括林分结构优化配置、抗旱保水保肥技术、灌溉管网造林和平衡施肥技术4个方面,为保证造林效果、提高成林率提供了良好的保证。
(2)风沙治理系列技术
由于风沙对矿区生产、生活的影响严重,矿区在分析矿区沙地的有关条件后,确定了以植物措施为主,以工程措施为辅,多种手段快速、大面积地治理流沙的技术路线。在不同地段采取不同的技术措施。包括高大流动沙丘植被恢复技术,半固定沙丘植被恢复技术,沙地针叶林造林技术。
(3)水土流失治理系列技术
矿区沟壑纵横、沟深谷陡,地形支离破碎。风化破碎的基岩、疏松易蚀的风成沙与黄土、经常发生的暴雨使该区成为黄河中游水土流失最为严重的地区之一。此外,采矿、筑路等人为活动也是水土流失的诱导因素。
在水土流失防治中,神东公司应用了具有矿区特点的水土保持系列技术。其中,整地技术是水土保持最普遍的与最有效的技术。通过改变小地形,把坡面局部地改为平地、反坡或下洼地,改变了地表径流的形成条件,并形成一定的积水容积。从而改善土壤水分条件、温度条件与养分状况,整地技术包括鱼鳞坑整地技术、水平沟整地技术、撩壕整地技术和植树造林技术,取得了良好的治理效果(叶青,2002)。
二、环境保护技术对煤炭开发的促进作用
矿产的开发不仅会破坏环境,而且影响矿业开发活动自身的发展。如果控制得当,矿产开发引起的环境地质效应还会造福人类,改善环境,并取得巨大的经济效益(张发旺等,2001a)。
对于煤炭开发来说,很容易因塌陷破坏或预先降压而疏干上部含水层,而水资源对于干旱地区至关重要,因此,采取合理的顶板管理保护含水层不被破坏,或者保护被疏干的地下水不被污染,或者对受到污染的地下水进行处理,都可能会是经济可行的办法(张发旺等,2001b)。
本项目以1989年的TM数据、2002年的ETM+数据为基础,对研究区不同时段矿区土地利用的变化进行监测,对比分析研究区环境变化情况,并结合矿山开采的速度等实际情况分析采取积极的环境保护措施之后对矿区地质生态环境的改善。
结合矿区实际情况,对矿区土地利用类型进行如下分类:耕地、草地、河流、居民地、裸地。然后,根据研究区各土地利用类型影像特征,包括从色调、形状、阴影、纹理及影像结构等方面对提取的可视地物要素进行影像的定性分析。通过对这些地物要素其影像的定性分析,总结、归纳出这些地物要素各自所具有的影像特征,以此作为这些地物要素的解译标志和依据,后利用监督分类法开展大柳塔矿区土地利用、覆被动态变化调查,定性分析煤矿开采对区域生态环境的影响。
大柳塔矿区1989年、2002年矿区土地利用、覆被遥感解译图见图4-35、图4-36。1989年及2002年大柳塔矿区各类土地利用/覆被类型占研究区面积的直方图如图4-37所示,由图可以看出,在6类覆被类型中,草地(荒草坡)、耕地面积基本上没有发生多大变化,林地所占比重有所扩大,裸地相对缩小,沙漠控制面积有所减少,但区内的地表水资源也日渐匮乏。
图4-35 大柳塔矿区1989年土地利用/覆被遥感解译图
采煤对地表植被的影响,是矿区生态环境恶化的直接原因。土壤和水分是植物生存的必要条件,煤炭开采引发的地面塌陷与地裂缝造成了水土流失和土壤侵蚀,以及地表水和土壤水的破坏,必然对地表植被产生严重影响。图4-38为1989年及2002年大柳塔矿区的标准化植被指数分布图。图4-39为1989年及2002年大柳塔矿区的标准化植被指数分布图变化趋势图,其中绿色部分为标准化植被指数增大的区域,表示在相对于1989年,2002年该处的植被更加发育,反之,黄色则表示植被遭受到了破坏,植被指数下降。
从以上分析可以看出,由于神华集团神东公司在煤炭开发的同时,采取了一系列积极有效的环境保护措施,控制了土地沙化进程、改善了地表植被覆盖状况,取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。
大柳塔矿是神东公司第一个井下开采的矿井,由于当时仍按照传统方法向地面排矸,不仅需要为矸石运输投入每吨公里0.65元的费用,还堵塞了河道,引起了严重的空气污染。大柳塔矿初期每年仅排矸费用就达百万元以上,后期为了治理矸石山,2000年大柳塔矿投资70万元,通过采用分层排放填沟造地、上覆黄土、平整碾压,然后植树种草绿化了矸石场,治理面积5.33hm2。
图4-36 大柳塔矿区2002年土地利用/覆被遥感解译图
图4-37 1989年及2002年大柳塔矿区各类土地利用/覆被类型
近年来,为了提高效益、降低成本、减少污染,神东公司在新矿井设计之初就规划了矸石和矿渣井下处理,在井下消化全部矸石,并对排矸巷进行封闭、隔水,防止产生新的污染。采用矸石矿渣井下处置技术,完全可以达到井下矸石不升井就地消化处理的目的,各矿每个可节省排矸费用上百万元。其生态环境效益也十分明显,主要表现在:不占用土地,杜绝了煤矸石中有毒有害物质在风化和淋滤作用下对环境的污染,杜绝了煤矸石的自燃,降低了空气中硫化物及其他有毒有害物质的含量。
另外,神东公司还采取各种措施对矿井水进行处理,复用。处理后的矿井水复用的经济效应极其显著。以大柳塔矿为例,每小时矿井水流量为280m3左右,全年可达245万m3。矿区工业用水的价格为3.2元/m3,排污费为0.96元/m3,因此,利用矿井水可产生经济效益784万元/a,节省排污费235余万元/a。每年可获得经济效益1019万余元。矿井水利用的环保生态效益主要表现在以下几个方面:一是基本消除了矿井水引起的地表水体的污染;二是减少了地表水体水量的利用,有利于地表生态环境的维持与改善;三是减少了地下水开采量,减缓地下水位的下降,维持表土层的保水能力,防止水土流失;四是矿井水可直接应用于矿区和周边地区的绿化与生态改善。
图4-38 1989年及2002年大柳塔矿区标准化植被指数分布图
图4-39 1989年及2002年大柳塔矿区标准化植被指数变化趋势图(绿色为标准化植被指数增加区;黄色为标准化植被指数减低区)
为了保护生态环境,神东公司还采取多种措施进行植树造林。到2002年底,神东矿区累计营造乔灌木2488万株(穴),按年产生物量计算,每年可创造直接经济产值1990万元;种苗基地每年可销售苗木200万株,创造产值200万元。生态功能的增加,大大降低了煤灰分,提高了煤质。采取治沙措施的露天采坑,当平均风速为8.4m/s时,两小时的进沙量为19.58/m3,未经治理的煤矿集沙量为331.1g/m2,二者效果之比为1∶17,精煤进沙尘量降低94%,煤质提高,每吨煤的销售收入增加1.925元。矿区露天开采按200万t/a计算,则每年可增加煤炭销售收入385万元。经济效益还表现在延长了机械设备使用期,每年可节约维修费500万元:避免了沙尘暴造成公路停运,提高公路运输产值535万元,水源涵养林的营造有效沉降了水中的含沙,每年节约供水系统清排沙费160万元(叶青等,2002)。
截至2006年年底,神东煤炭分公司累计投入生态治理专项资金超过5亿元,其中2006年投入超过5000万元;完成生态治理面积145km2,已治理面积大约是开采面积的3倍。神东矿区林草覆盖率由开发初期的3%~11%提高到目前的59.4%。
在各种环保措施的保障下,神东公司近年来实现了持续快速发展,原煤产量连续7年实现千万吨增长,2004年集团原煤年生产力已达1亿3000万t。
三、现有地质环境保护技术的不足及治理措施
虽然大柳塔现有地质环境保护技术对煤炭开发起到了良好的促进作用,采取的一系列保护矿区植被和水资源的措施,取得了一定的环境效益、经济效益和社会效益。但在地面塌陷的治理与土壤保护、土壤水综合利用方面还存在不足,周边地方及个人小煤矿存在的地质环境问题的治理也不容忽视。
1.地面塌陷治理与土壤保护技术
前已述及,大柳塔矿区最大的地质环境问题在于地面塌陷与地裂缝。许多其他地质环境问题:诸如土壤环境破坏、地下水系统破坏等也是由地面塌陷与地裂缝引起的。目前矿区对地面塌陷与地裂缝的治理仅是在矿井生产期间组织人力,对采煤后地表出现的裂缝进行充填。对于封闭矿井范围内出现的塌陷坑、洞、塌陷台阶等,未见其实施填平修复以及其他治理措施。
对地下开采引起的塌陷区,因其所在地区的地势地貌、水文气象等条件的不同,对土地的破坏程度和复垦方法均有所不同。对于地处黄土丘陵地与毛乌素沙地边缘的大柳塔矿区而言,可采用原位土壤保护技术,适用的方法主要包括充填复垦、泥浆复垦等工程技术。鉴于大柳塔矿区采煤塌陷破坏了很多耕地,对耕地的恢复复垦非常重要。因此,还需要结合一些生物复垦技术,改善土壤的结构,使复垦后的土壤更有利于提高作物产量。
2.塌陷区土壤水综合利用技术
大柳塔矿区地处西北干旱区,水资源极其缺乏。而采矿活动又造成水资源量的损耗及水质的恶化,使可用水资源大为减少。尽管矿区施行了矿井水资源化的治理,取得了一定的成效,但仍不足以解决矿区水源的根本问题。土壤水的综合利用是西北干旱地区生态环境建设的发展趋势。对于水资源极度缺乏的矿区,土壤水的有效利用尤为重要。
采用微地貌与覆盖措施有机结合的土壤水利用技术能够改变土壤水流动系统特征,调控土壤水流动系统的上下边界条件,改善土壤浅部介质的渗透性与储水性,增加降水入渗,减少土面蒸发,从而优化田间微水文系统、微气候系统,改变土壤的微生态环境,使土壤水分、盐分、养分、温度、透气性等要素的时空分布更有利于植被的生长(靳孟贵等,1998)。
根据靳孟贵等对土壤水利用技术的研究,目前可行的土壤水利用技术包括盖膜穴播、缩行密植、秸秆覆盖、沟播等。不盖秸秆沟播的过氧化氢酶活性最高,盖秸秆沟播与覆膜穴播的相差不大,而密植的活性最低。缩行密植促使作物根系深扎,使得作物利用土壤水的范围下移,有利于作物利用深部土壤水,扩大了根系汇流系统,增加可利用土壤水资源。同时,利用小麦自身增加田间覆盖,抑制棵间蒸发,缩小土面蒸发流动系统,在干旱条件下形成有利于作物生长的土壤水流动系统。沟播使得各生态因子(温度、湿度、盐分、pH值等)处于适宜的状态,微生物学过程及作物代谢活动较好,所以土壤过氧化氢酶活性也最高。秸秆还田可以改变浅部土壤的渗透性与储水性,减少土面蒸发,减少灌溉水和降水的深层渗漏,降低了昼夜温差(靳孟贵等,2003)。各种土壤水利用技术对土壤浅层的微生态环境影响较大,对深层土壤影响较小。
矿区耕地由于受到塌陷及地裂缝的影响,农作物产量受到影响。采用土壤水利用技术,不但有利于农作物生长、增加产量,而且对于矿区塌陷土地的植被恢复、生态环境重建也有积极的促进作用。
3.周边地方煤矿的地质环境治理
大柳塔煤矿周边有许多正在开采的地方乡镇或个人小煤矿。包括神木县苏家壕矿、贾家畔时令梁矿、张家渠矿、昌盛煤矿、后柳塔矿、东风联营矿等。这些乡镇煤矿(多为私营煤矿)存在着私开乱挖、伤亡事故多、危及煤矿及矿工安全、环境污染严重等问题(洪勇等,2006)。主要原因是煤矿主对矿山的地质条件没有足够的认识,对采矿引起的地质环境问题不够重视,在经济利益的驱使下,没及时做好地质环境问题的防护措施,对破坏的地质环境也不能及时有效地治理。对于小煤矿的治理技术,完全可以沿用前文所述相关技术,包括塌陷区土地复垦的各种技术、矿井水资源化的技术、生态修复的种植技术等。
但是,对于小煤矿的地质环境治理,不光涉及技术问题,更重要的是制度与管理的问题。许多环节的技术难度并不大,而是由于小煤矿主的思想观念及对大局认识的不足,以及对短期经济利益的盲目追求,使得这项工作难以坚持下去。故需要有关部门能制定出切实可行的政策,采取有效的监督管理制度,使其工作规范化、系统化、制度化,在小煤矿生产中具体落实下来,使小煤矿能持续健康地发展,为实现经济建设的可持续发展战略作出新的贡献(赵福平等,2003)。
四、矿区地质环境保护规划
利用大柳塔矿区地质环境调查结果,针对大柳塔矿区存在的主要地质环境问题,结合已有地质环境保护技术及改进方案,本着“采煤保水保生态”的基本原则,在本项目研究重点的基础上,制定大柳塔矿区地质环境保护规划方案。
1.大柳塔矿区地质环境保护目标
按照大柳塔矿区生态地质环境保护与治理的相关法律、法规,在认真分析规划区域内自然地理条件与社会经济发展现状、矿区生态地质环境现状,矿区地质环境保护与治理现状及存在的问题等背景的基础上,制定科学的、可操作的规划目标,包括以下3个方面:
1)整治采煤塌陷土地,尤其是耕地,使之恢复到适宜植物生长、重点是恢复农作物可耕作的状态;
2)使土壤水资源得到有效利用;
3)使矿区周边由于小煤矿引起的各种地质环境问题得到有效解决。
2.大柳塔矿区地质环境保护的重点区域
根据大柳塔矿区所处地质环境和地貌特征、矿区地质灾害隐患特征及矿区地质环境影响程度和涉及面大小等因素,划分矿区生态地质环境保护与治理的重点区(图4-40)。
图4-40 大柳塔矿区地质环境保护规划示意图
在大柳塔矿区地质环境保护现状的基础上,确定出地质环境治理的重点区域首先是采空区,一般而言,采用长臂式井峒开采方式,只要采过的地方必然塌陷,因此,采空区是需要治理的重点区域;其次是矿区周边地方煤矿治理区,大柳塔矿区周边有些小煤矿存在越界开采的行为,造成许多地质环境问题,但由于采区归属的不明确,地质环境治理的责任也就不明确,因此需要进行重点治理。
3.大柳塔矿区地质环境保护治理项目
根据矿区地质环境保护目标与重点区域,结合矿区现有地质环境保护技术及优化方案,可设立以下3个矿区地质环境保护治理项目,并对不同类型地质环境问题提出相应的治理方案,提出具体安排建议及规划实施的对策措施。
(1)大柳塔矿区采煤塌陷区综合治理
大柳塔矿区从1985年创建至2005年底,采空区面积已达27.087km2,地面塌陷影响面积达48.23~54.64km2(徐友宁等,2008)。在综合机械化开采技术条件下,形成即采即塌的塌陷模式。大规模的塌陷土地,尤其是原农耕地,需要进行综合治理。
·塌陷区复垦方案
采煤塌陷区土地复垦根据塌陷前的土地利用类型采取相应的技术措施。采煤前的非农耕地,采取自然恢复的技术措施。在没有其他干扰的情况下,3年后塌陷区地面稳定,植被基本恢复到塌陷前的状况,所以,不干扰、不继续破坏是塌陷区最经济也是非常有效的复垦措施。
对塌陷前的农耕地,为了尽快恢复其生产力,要采用一些适宜的治理技术进行重点治理恢复。大柳塔矿区塌陷地大部分属于山地和丘陵,地势不平,塌陷区与原始地貌差别不大,裂缝较多,潜水位很低,因此,在不影响耕种的情况下,及时填塞裂缝、适当平整后不作其他治理,直接进行复垦;在部分地表破坏较严重、塌陷较深地段,可采用在塌陷区内先充填后覆土的改造方法,然后复垦。
·适宜作物种选择方案
大柳塔矿区有效土层瘠薄,环境条件比较脆弱,要提高作物的产量,就要选择耐瘠薄、耐干旱抗性强的作物种。同时,在选种时还要考虑在相同的投入下,作物收益越高越好。矿区生长较好的作物品种包括马铃薯、玉米、黍子等,抗旱、受塌陷影响小,可在复垦后继续播种。
(2)大柳塔矿区土壤水综合利用方案
大柳塔矿区水资源短缺,如果能够有效利用土壤水资源作为农耕、生态用水,可产生极大的经济效益、社会效益及生态效益。因此,需要在塌陷区土地复垦后,采用各种土壤水利用技术,综合利用土壤水资源,为矿区经济有效地恢复农耕地与生态植被提供保障。
可采用深翻蓄水保墒技术、秸秆高茬还田技术、倒茬轮作技术、微地貌与覆盖措施有机结合的土壤水利用技术等达到综合有效利用土壤水的目的。
·深翻蓄水保墒技术
大柳塔矿区以旱作农业为主,多年平均降雨量仅368.2mm。最大限度地蓄水保墒和提高水分利用率,能够提高土壤含水量,接纳秋季雨水,达到“秋雨春用”的目的。目前主要推广机械深松耕、伏秋机械深耕、山地转头犁深翻和人工铁锨深翻4种形式。
·秸秆高茬还田技术
秸秆高茬还田技术就是在地面保留足够数量的作物残茬或秸秆,以保护土壤,减少土壤水分的损失。植物残留物吸收大量地面水,延迟了地表的水流,使水分有更多的时间渗入地下。根据生产实际,并针对伏秋旱象确定留茬,若伏秋雨水充足,留茬20cm以上,干旱则留茬20cm以下。
·倒茬轮作技术
合理轮作是通过肥(施用有机肥、肥田保水)、作(农作物调剂用水)、蓄(改善土壤条件,扩大蓄水量)、用(挖掘不同层次的有效水,加以利用)等途径来解决有限天然供水下的农业持续增产问题。在大多数情况下,适合当地的轮作能提高水分利用率。轮作倒茬种植结构根据作物种以及其生物学特性而制定,一般深根性作物与浅根性作物、禾类作物与豆、薯类作物搭配,轮作地一般都要加进经济作物,总产值也高(神华集团,2007)。
·微地貌与覆盖措施有机结合的土壤水利用技术
该技术能够改变土壤水流动系统特征,调控土壤水流动系统的上下边界条件,改善土壤浅部介质的渗透性与储水性,增加降水入渗,减少土面蒸发,从而使土地更有利于植被的生长。根据塌陷区的地貌类型及作物类型,研究区内可行的技术应为秸秆覆盖、沟播方式。
(3)大柳塔矿区周边地方煤矿地质环境保护治理
大柳塔矿区周边归属地方或个人的小型煤矿,无论是否存在越界开采,均使开采地的地质环境遭到较大破坏。产生的地面塌陷、地裂缝、煤矸石占地、水土环境污染等地质环境问题需要进行综合治理。该治理项目,技术上仍采用前述大柳塔矿区各种地质环境保护治理适用技术。关键在管理制度上存在的问题,建议采取以下措施:首先,坚持依法治理的原则,结合实际情况,制定相应的《大柳塔地方煤矿地质环境治理与保护条例》,对大柳塔地方煤矿地质环境治理的责任划分、治理目标、治理原则、指导思想、办理程序、奖惩兑现等具体事宜做出明确规定,从而将该区地方煤矿地质环境治理与保护纳入法制化、制度化的轨道,增加工作透明度,保证地质环境有序治理。
其次,在治理费用方面,主要采取收取地质环境治理保护费用的方式,按照制定的条例,对区内地方煤矿强制收取生态地质环境保护治理费用。依据“谁破坏、谁治理”的原则,将地质环境治理保护纳入煤炭生产成本,向造成地质环境破坏的煤炭企业收取一定比例的治理费用,并将耕地开垦费、耕地占用费等捆绑起来使用。
最后,要依法监督地质环境治理与保护条例的执行情况,加大执行力度,实行严格的目标责任制,使治理工作有组织、有计划地向前推进。
③ 青海省矿山地质环境调查与恢复治理
李小林1吴国禄1马建青2赵吉梅1童金庆1
(1青海省环境地质勘查局,西宁,810007;2江西九江工程地质勘察院,九江,332000)
摘要本文在阐述矿山地质环境问题及生态重建概念及产生条件的基础上,认为开展青海省矿山地质环境调查与恢复治理迫在眉捷,并依青海省砂金矿区地质环境恢复治理的经验,指出矿山地质环境恢复治理的步骤是:修复河道、复坑平整、引水淤灌、回填表土、播撒种子、封育围栏。
关键词矿山地质环境恢复治理
1矿山地质环境调查与地质环境恢复治理概念
矿山地质环境是矿产资源开发利用过程中引发的与地质作用有关的矿山周边一定范围内的地质环境。矿山地质环境恢复治理,是指矿业生产活动中,为保护矿山环境和防治矿产资源开发引起的环境地质问题,诸如土壤侵蚀、水土流失、土地沙漠化、地面开裂、沉降、塌陷、山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害和废渣、废气、废水排放对水体、土壤、空气的污染及野生动植物和自然地质地貌景观的破坏,危及公民生命财产安全等灾害所采取的恢复治理工作。矿产资源与矿山地质环境是在地球形成及人类工程活动过程中,逐渐形成的客观存在的综合体,利用矿产资源,就必须掌握资源形成演化规律,地质环境恢复治理就必须了解环境演化的自然规律,而这些规律都与地质作用相关。因此,掌握这些规律,首先要掌握地质作用的规律,这就离不开矿山地质环境调查。在调查中,又必须确立以人为本的指导思想,并密切关注人类生存与矿产资源开发中的各种问题,做到服务于社会经济发展。在调查的基础上探索矿山环境变化因素,正确预报矿山环境质量及矿山环境地质问题的发生、发展,从而寻求改善环境、治理环境、恢复资源功能的方式方法。
2矿山地质环境问题引发生态重建的产生因素
随着我国经济快速增长,人民群众生活水平的不断提高,资源的利用与需求急剧增长,尤其是矿产资源的需求尤为显著。这就势必加大了矿产资源的开发和利用,以获取对社会经济发展的巨大推动作用。这种推动作用既给社会经济及人类文明历史进程注入了动力,同时又对全球环境产生了重大影响,使人们不得不发出“救救地球,救救人类”的呼声。众所周知,矿产资源是地质历史时期地质作用的产物,是深藏于地下,矿产资源的开发、利用,不可避免地要占用和破坏大量的土地,并由此造成原有土地或草场等原有地质环境的严重破坏并引发一系列的环境问题。例如,原有河道及沉积物结构特征改变,平原变成高低不平的尾矿堆或塌陷坑,肥沃的农田或草地变沼泽,粉尘飞扬,废水、废气渗溢,矿区地下水位下降,含水层枯竭,水体消失,井、泉干涸,山体滑坡,水土流失,土地沙漠化加剧,水土涵养能力急剧降低等。这些环境地质问题主要起因于矿区人为生态环境的破坏,主要表现在矿山开发与生产过程中对地表土壤、地形及植被的破坏以及矿区及其邻近一定范围内的生物生存条件的破坏,并减少生物种群量,降低生存环境质量。纵观我省矿区生态环境的破坏因素中,草场的破坏是最直观,也是大量的。据资料,我省各类矿山企业585家,开采业工业总产值35.99亿元,矿产资源开发已成为促进青海经济发展的重要组成部份,但由于采金修路和矿产资源开发等活动,已造成三江源区土地沙化面积6000km2,次生裸地面积2500km2,每年仍以132km2的速度递增,从而严重地破坏了三江源区草原生态系统,造成土地资源的严重损失,加剧了人地矛盾。此外,矿区产生的大量废气、废水、废弃渣,严重污染了矿区的空气和水系,致使矿区大气和水中的有害物质及悬浮物超标,严重影响了矿区职工和附近民众的身体健康和矿区动植物的正常生长。因此,为了既能有效地利用与开发矿产资源,推动社会经济发展,又能保护矿区生态环境,满足社会经济可持续发展需要,土地复垦与生态重建就成为矿区生态环境恢复治理工作最重要的任务。
3生态重建对矿山环境地质调查的需求
矿区生态环境破坏中,最直接、最明显的破坏是土地生态系统,所以,土地复垦与生态重建就成为矿区生态环境恢复治理工作最重要的目标。因此,土地复垦及生态重建是紧紧围绕破坏或退化的土地这一独特的对象,其核心问题是破坏或退化土地的再生利用及其生态系统的恢复。要完成这一核心问题,势必涉及破坏或退化土地资源本身的研究,即通过调查,分析研究因矿产资源开发利用过程中引起土地破坏或退化的原因、形式、影响因素、破坏或退化机理、破坏程度以及对破坏或退化土地种类,破坏或退化土地的再生利用及其生态系统恢复的可行性,优化复垦方法及恢复和提高复垦土地生产能力技术可能性,实现经济、社会和环境效益三统一。这就向人类社会提出了矿山地质环境调查与评价需求。通过开展矿山地质环境现状调查,摸清矿山基本现状及其开发利用过程中对生态环境的影响,查明已存在的主要环境地质问题,并初步分析预测其潜在危害,为合理开发矿产资源、保护矿山地质环境、矿山环境整治及生态重建,实施矿山地质环境监督管理提供基础资料和依据。
4青海省矿山地质环境调查现状及矿山地质环境恢复治理目标
4.1矿山资源储备现状及开发利用过程中存在的问题
青海省地域辽阔,自然环境复杂多样,矿产资源十分丰富,系资源型大省。据资料,现已发现各类矿产125种,产地2630余处,其中探明储量的105种,编入《青海省矿产资源储量表》的有89种,产地589处。已开采利用的矿种46种,矿区149个,矿山企业585家。矿产资源保有储量潜在价值17.25万亿元,占全国13.6%。在已探明的矿产保有储量中有54种居全国前十位,其中居前三位的23种。此外,石油资源含油面积147km2,储量超过2亿t,天然气地质储量近30亿m3。铁路运营总里程1100km。公路有国道5条,省道23条,数万余公里,形成以西宁市为中心,辐射全省的公路运输网。矿产资源的储备带来了我省上世纪80年代以来矿产资源开发热潮,砂矿开采、铅锌开采、盐矿资源开采、煤碳、石油开采热潮一浪高过一浪,为我省经济发展注入了新机,目前我省矿产资源开采工业总产值达35.99亿元。然而,由于青海省属欠发达地区,自然条件恶劣,基础设施落后,自我投资能力差,发展后劲不足,加之劳动者素质相对偏低,造成矿业开发方面存在较大的问题。
(1)资源开发规模水平低:绝大多数矿山企业规模小,大多数生产能力仅几千吨,未形成规模化经营;
(2)浪费严重:开采回收率普遍较低,如有色金属综合回收率不及50%;
(3)技术水平低:矿产资源中共伴生有益元素多,而生产加工设备技术含量低,导致矿产资源利用程度不高;
(4)地质环境恶化:在矿产资源开发利用中不合理的开采和“三废”排放,加剧了环境恶化,引发多种地质灾害,如地表水污染、矿山选冶过程中大量粉尘导致空气污染,乱采滥挖砂金,造成草场退化,生态环境恶化。
上述问题反映了青海省省矿产资源开发在取得巨大成就的同时会导致矿山环境地质问题与日俱增,矿山环境形成日趋严峻。因此,进行矿山环境地质条件,制订科学可行的矿山环境恢复治理措施,对矿山环境进行恢复治理已成为当务之急。
4.2矿山地质环境调查现状及问题
自上世纪五十年代以来,青海省地矿系统主要从事区域地质调查及固体矿产调查工作,直至上世纪70年代中期才开始进行水文地质工程地质及环境地质工作。其工作内容主要涉及1∶20万区域水文地质普查工作,普查面积约37万km2,占青海国土面积的53%,其余部份精度仅为1∶100万。1∶50万精度工程地质评价面积近30万km2,占省国土面积的40%强。大、中比例尺的环境工程地质、环境地质、供水水文地质勘查工作仅集中在青东地区,近年做过的生态环境地质、水文生态环境地质仅在黄河源区及柴达木盆地北缘带进行,面积仅为省国土面积的15%左右,可以说绝大多数地区仍为环境地质工作空白区。但青海省特有的高原隆升与新构造运动机制以及特殊的地理环境、冰川退缩与水环境变化、湖泊、沼泽、湿地萎缩、荒漠化等生态环境敏感因子变化历史与现状均缺乏实际调查资料。而且,在西部大开发的热潮中,为促保社会经济的高速发展,仍在继续加大矿产资源开发利用的力度。这种无限制的对矿产资源进行开发,将加重青海省生态环境灾难。而且由于青海省位于我国大江大河源头独特的地理位置,其后果将不可避免地延伸到江河中下游我国经济发达、人口密集的中心地区。因此,为推动青海省矿山环境地质科技水平,合理开发利用矿产资源,保护生态环境,加速社会经济可持续发展及青海省矿山地质环境恢复重建工作,进行矿山地质环境调查工作势在必行。
4.3矿山地质环境恢复治理目标
矿山地质环境调查最终目标就是为合理开发矿产资源、保护矿山地质环境,为矿山环境整治、土地复垦与生态重建工作提供基础数据资料。其意义是有利于尽快了解和掌握矿山地质环境现状及存在的问题,便于决策部门尽快制定解决矿山地质环境问题的对策,对矿山地质环境进行有效的管理,遏制矿山地质环境不断恶化的趋势,为国土资源部门进行国土整治、恢复和治理遭到破坏的矿山环境提供基础资料,有利于引导矿业开发与矿山环境保护相互协调发展,使青海省的矿业开发走向良性发展的轨道,促进青海省国民经济的可持续发展。可见,青海省矿山地质环境恢复治理目标就是对灾难性矿区进行土地复垦与生态重建工作,使矿区地质环境生态退化得以遏制,生态功能得到恢复,从而消除因矿业开采引发环境工程地质问题的潜在危害。
5青海省矿山地质环境恢复治理项目实施过程及经验
5.1矿山地质环境恢复治理项目由来
青海省矿山地质环境调查及恢复治理工作起步较晚,在国土资源部“争取2004年完成全国矿山地质环境调查”及财政部、国土资源部关于印发《探矿权采矿权使用费和价款使用管理办法(试行)》的通知精神,青海省于2003年12月底在青海省国土资源厅地环处领导下组织有关专家仅对果洛州班玛县多卡吉卡砂金矿区及玉树州称多县扎朵金矿区进行了矿山地质环境恢复治理项目可行性调研,并由青海省环境地质勘查局编写两矿区地质环境恢复治理项目可行性研究报告。在中央财政部、国土资源部的支持下,青海省获取中央财政探矿权采矿权使用费及价款支出补助费600.00万元,开创了青海省矿山环境治理示范工程的先河。
5.2矿山地质环境恢复治理实施方案及技术方法
项目实施目的:通过对20世纪80年代末期群众性开采砂金矿过采区修复河道,覆坑平整,引水淤灌,回填复土、播种草籽、围栏封育、验收交付使用等土地复垦生态重建工作,恢复草地植被,遏制江河源区矿区水土流失、土地荒漠化进程,改善当地牧民的生存条件和矿区生态环境,起到促进民族团结和当地社会经济持续发展的示范作用。
项目实施总体目标:通过矿区地质环境恢复治理项目的实施,恢复示范区草场生态环境,使草场植被盖度达到50%以上,矿区河道基本恢复原状,水土流失得到有效控制,生态环境得到明显改善,有效地推进生态系统良性循环,消除因矿区开采引发环境地质问题的潜在危害,实现矿山经济效益、环境效益和生态安全效益三统一,推动青海省矿山地质环境生态重建工作的顺利进行。
项目实施方案及技术方法:依上述两砂金矿区地质环境问题及现状特征,两矿区地质环境恢复治理步骤如下:
(1)修复河道:整修河道时,新建河道走向、宽度、深度等尽量按原河床进行整修,其横断面、纵坡等应与原河床大致相同。对原地貌改变较大的过采区无法确认原河床时,应根据河性及演变规律与造床作用特点,因势利导,使新河道更趋合理。
(2)复坑平整:用推土机、装载机等大型机械设备将过采区进行回填、整平尾矿砂,整平剥离砂砾石。回填整平必须平顺,以利上层腐植土的覆盖和种草。
(3)引水淤灌:尾矿砂堆推平后先引水淤灌,以便于形成新的地下迳流和尾矿砂的自重压实,保持复土后的土壤湿度,并在砂土表层形成一层淤土。
(4)回填表土:上述工作结束后即可进行覆盖表土,选择富含有机质的砂粘土进行土层回覆工作,土层厚不得小于20cm。
(5)播撒种子:选择适宜高寒气候环境条件生长的长穗披碱草种籽进行消毒侵种后播撒,并进行浅耕操作,确保土层与种籽紧密接触。种子量5~7kg/亩。
(6)围栏封育:用围栏将示范区围封养护。
(7)组织验收:交付牧民使用,依设计要求进行上述工作达到矿区生态恢复重建工作要求后进行,周期一般3年。
6结语
从上世纪80年代“发展是硬道理”到今天的“以人为本,全面、协调、可持续发展”的科学发展观,道出了青海省乃至整个世界资源与环境协调发展的历程,也标志着我党在领导和驾驭经济社会发展方面日趋成熟。矿产资源为国家所有,环境属于全人类共有,为了保障社会经济的可持续发展,就必须保障环境不被破坏的前提下,进行资源的合理开发利用,这就是实行矿山地质环境调查与生态重建的战略目标。因此,可以说加强矿山地质环境调查与矿山地质环境恢复治理工作是遵循科学发展观的基础性、公益性和可持续发展的重要工作。
④ 和谐矿区制度建设经验总结
(一)部分地区积极探索,资源节约集约的调节机制和环境治理恢复的补偿机制初见成效
一是贵州、青海、江西赣州、西藏拉萨、云南曲靖等都将资源节约集约和矿区环境治理恢复写入和谐矿区建设政策性文件的重要内容;二是多地通过严格落实最低开采规模标准,提高行业准入门槛,持续推进矿产资源开发整合,优化矿产开发布局,提升产业集中度,着力推动产业转型升级,矿产资源开发节约集约水平快速提高。三是调研地区通过落实矿山地质环境保护与治理恢复方案和矿区土地复垦方案制度,严格执行矿山地质环境恢复治理保证金制度,对矿山环境恢复治理不力的地区和矿山,实行土地、矿业权出让限批,强力推进矿山环境整治。山西积极开展“一矿一企治理一山一沟”活动,加大对历史遗留矿山地质环境问题的治理力度。部分地区因为矿产开发荒山批绿装,沙漠变绿洲。如鄂尔多斯市乌审旗,10年前的风景是“沙漠里面找绿洲”,现在的风景变成“绿洲里面找沙漠”。
(二)各地大胆创新,不断探索完善矿产开发的利益共享机制
各地针对本地实际,五类措施实现利益共享:一是完善矿区群众财产性收益,持续提高土地征用补偿标准,探索完善环境损害赔偿,如鄂尔多斯市部分地区征地补偿标准比5年前提高了5倍以上,锡林郭勒盟对受影响的草场分级进行环境损害补偿。二是完善地方财政收入支出制度,向矿区民生倾斜。如青海调整地方财政支出和收入分配结构,推进和谐矿区建设;山东潍坊将矿区民生支出纳入采矿权出让底价。三是政府和矿区村集体入股矿山企业,如云南麻栗坡县政府和部分村集体入股紫金矿业公司15%的股份,并通过县人大立法,全部用于矿区民生;陕西榆林市鼓励参与全市一、二轮煤炭资源整合的企业,让出新增可采资源量的10%-15%,由村民通过村级集体经济组织购买;青海焦煤产业集团按照“入股自由、退股自主、非牧民资金不得进入”的原则,吸纳430户牧民每户入股2.33万元,并以每年不低于股本金50%的利润分红给牧民。四是设立可持续发展基金。如山西建立煤炭可持续发展基金用于“七项强农工程”,“以煤补农”;内蒙古吨煤提取5至15元的煤炭矿区居民搬迁和生态恢复补偿金。五是多种途径落实矿山企业社会责任。
(三)部门联动,探索建立矛盾化解机制
一是部分地方积极落实《国家发展改革委重大固定资产投资项目社会稳定风险评估暂行办法》(发改投资〔2012〕2492号)有关精神,开展大型矿山开发社会稳定风险评估,防患于未然。二是部分地方实行干部下访、领导包案的方式调处矿群矛盾,及时消除了一些不稳定因素,以贵州和西藏拉萨较为典型。三是许多矿山企业所在乡镇均成立专职机构,负责矿地矛盾排查和化解工作,如陕西大柳塔煤矿建立政府、企业和农民代表三方参与的矛盾协调机制,埃尔拉多锦丰矿业建立政府、科研单位、企业和农民代表四方参与的矛盾协调机制。四是部分地区建立国土资源、公安联合执法新机制,如内蒙古鄂尔多斯市成立国土资源警察队伍,形成“合署办公、合力工作、密切合作、联合执法、快速反应”工作新格局,维护社会稳定。
⑤ 废弃矿区治理问题
昌乐县废弃石灰来岩矿山较多源,主要分布在朱刘街道、五图街道、宝都街道,废弃矿区坑深坡陡、岩体破碎,存在崩塌、滑坡以及坠落危险,也造成水土流失等问题。
对于废弃矿区,政府应开拓思路、积极鼓励各种社会力量开展地质灾害治理和生态恢复工程,避免地质灾害的发生和生态环境的恶化,以增加建设用地和涵养生态环境。
⑥ 矿区地质灾害防治与环境保护对策
山东省矿产资源丰富,在开采过程中反映出来的地质灾害也具多样性、复杂性。比如说,即使同类矿产,由于成矿条件和矿区地质、水文地质条件的差异,以及矿山开采阶段的不同,产生的矿区地质灾害类型、危害程度等也各具侧重性。我们进行矿区地质灾害类型、分布发育规律及危害程度调查研究,归根结底还是为了预防和减轻灾害带来的破坏和损失,更好地保护矿区地质环境,这也是进行矿区地质灾害防灾减灾对策研究工作的主要目的。目前,矿区地质灾害防灾减灾对策,在省内、国内乃至国际上尚处于研究、摸索阶段,本次矿区地质灾害防灾减灾对策研究主要依据各主要矿山实践经验和野外实地调查资料,具有一定的科学性和可操作性。
一、矿区地质灾害防治对策
(一)采空塌陷防治对策
采空塌陷是矿区地质灾害中发生规模及危害最大、影响最广的主要地质灾害。因此,前人在其防治对策方面也颇有研究。
1.探索科学的采矿方式
(1)充填法采矿
预防采空塌陷最为有效的方法是充填法采矿。中国矿业大学研制的高水速凝充填材料,具有充填速度快、强度高且较稳定等特征,充填液只需20分钟便连砂带水一起固化成高结晶水充填体,其强度1d可达3MPa,3d可达4~5MPa,最终可达5MPa以上。该充填材料不需脱、排水且有一定膨胀性,充盈系数优于混凝土,在招远金矿进行充填试验效果良好。
充填法采矿防止采空塌陷,在目前开采的铁、金矿山中具有较强的可操作性,因为这类矿山矿体多呈脉状或条带状发育,相应采空区也呈条带状,便于充填,所需充填材料相对较少,经济上不需投入太大而且效果明显。充填法开采铁、金矿目前在全省已进行了全面推广和应用,其中莱芜铁矿区及招远金矿区基本上都采取了此种采矿方式。而煤矿等沉积型矿产开采采空区范围广,如果实行充填,花费巨大且效果不明显,从煤矿开采经济效益上分析也不合算,因此,目前煤矿开采以顶板陷落法为主。
(2)“自下往上”异向开采
煤矿开采一般是从上层煤起自上而下采,这样对煤矿建设来说,具有见效及投资回收快等优势,但对于采空塌陷来说,是愈采愈烈,许多塌陷区是反复塌了再塌,同时浅部采空塌陷也构成对深部采矿的威胁,比如,在汛期,大气降水直接通过塌陷坑进入巷道,增加矿坑排水量乃至造成淹井事故的发生等等。
湘潭矿业学院与煤炭部门立项研究煤矿开采方式,提出具有多层煤的煤田,采用由深部至浅部开采的方式,可有效地减轻采空塌陷危害。目前,这一研究已通过国家正式鉴定,如果这种开采方式可行的话,在鲁西南及黄河北远景煤田区开采应该参考、借鉴。
2.加强科学研究,提高采煤技术水平
目前,世界上有些国家井下采煤矸石不出井,用来充填井下采空区,既可以减轻采空塌陷又可避免排矸对地质环境的影响,如此可谓一举两得。而省内煤矿的采煤方式与我国大多数煤矿一样,使得利用煤矸石充填井下采空区变得复杂化且费用较高,这在新汶矿务局张庄煤矿及国内其他煤矿都已得到证明。这就是,目前技术水平条件下,欲使矸石不排向地表直接充填采空区是不现实的,因此,需加强科学研究,努力改进采煤技术,赶上国际先进水平。目前,煤矿开采为减轻采空塌陷危害,根据各矿实际条件,采用的主要技术措施有:
1)同一煤层多工作面协调开采,减少地表不均匀下沉,减少倾斜和水平变形对民房的影响;
2)分煤层交错布置工作面,可减少不均匀下沉和静态变形值,使部分变形得以抵消。不同煤层开采边界交错布置,错距控制在40~80m;
3)积极推广沿空送巷、沿空留巷等采煤新工艺、新方法,实行无煤柱开采,以使地表均匀下沉;
4)积极开展新技术、新方法的研究。如华丰矿通过注浆减沉,取得较好的效果;汶南矿在采13层、15层煤时,采用矸石充填老空区,既减少了矿井排矸量,又减缓了顶板下沉,减轻了采动对地表的影响。
3.治理对策
坚持以防为主,防治结合的原则,做到预防为先。
(1)防范
1)实行预报制度,对可能出现的地面塌陷地区(重点为地下采空区)进行预测预报工作,从发生时间、发生地点到成灾范围和影响强度进行长、中、短期全方位预测预报。
2)加强地质环境监测,建立群测群防监测系统。
3)禁止年产3万t以下的小型煤矿继续开采。这类小煤矿因无力负担巨额抽水费用,通常开采煤层较浅,极易形成采空塌陷。
4)严密监测地下水动态。在采空区,今后诱发地面塌陷的因素除继续叠加开采外,就是地下水位变动对其产生的影响,因此,一切引起地下水位变化的人类工程活动,都要经过严格的论证和控制方可实施。
5)采空区内进行工程建设必须进行地质灾害危险性评估。
(2)治理
1)界定地质灾害的责任,实行“谁引发,谁治理”的原则,由造成地质灾害的责任人或单位提供治理经费,制定或委托制定地质灾害治理方案,承担或委托承担地质灾害治理工程。
2)采空区回填,推广中国矿业大学研制的高水速凝材料,该充填液只需20分钟便可使砂水凝结成高结晶水充填体,最终强度可达5MPa以上。
4.减灾措施
在山东省各类矿山中,煤矿开采产生的采空塌陷规模大、危害程度高,因此采空塌陷减灾措施主要针对煤矿而言,其他矿种可参照。
山东省煤炭资源多分布于人口多、村庄建筑物稠密的广大农村地区,压煤量大。目前,煤炭部门为减少采空塌陷危害,采矿前实行一次性征地。这些地区,往往在采空后半年至一年内发生采空塌陷,使大量耕地减产或绝产。
为减轻采空塌陷危害,除了进行村庄搬迁、重点交通和水利设施布置禁采区或留设防护煤柱以保护人民生命财产和国家重点建筑物不受损害外,更重要的是对于塌陷地区进行治理和综合利用。根据实际情况,塌陷区内大部分土地可以复垦还田,少部分地区塌陷程度严重,常年积水或地形起伏过大,不能复垦,建议发展水产养殖业,亦可以修建公园,既美化环境又改善人们的精神生活。
山东省治理和综合利用塌陷区做得较好的是肥城市。肥城市狠抓采空塌陷地的开发复垦,目前已累计开发复垦塌陷地2万余亩,其中建成鱼塘6000余亩,复垦土地14000余亩,创经济效益5亿元。肥城市现有采空塌陷地6.5万亩,并仍以每年2000亩的速度递增,开发复垦塌陷势在必行,为此,该市规定:凡复垦塌陷地进行粮食生产的,3年内不交合同定购任务;从事林果业、养殖业生产的,从有收益之年起,3年内免征农林特产税,并适当延长承包期,种植业延长到20年,养殖业延长到30年。对4000多万元塌陷地开发资金的使用,该市实行以奖代补、规模治理的重点扶持办法,对常年较深的积水区,实行挖塘养鱼、淤泥造地、种养结合、立体开发;对塌陷变形地,削高填洼、划方整平,恢复耕种。该市湖屯镇西湖西村在复垦的500亩塌陷地上搞特色种植,亩收达千元以上,石横镇马坊村利用塌陷地养甲鱼,每亩收益超过10万多元。可观的经济效益,进一步激发了广大群众投资的积极性,全市每年都有几十万人投身塌陷地开发之中。
由此看来,采空塌陷区的综合治理工作,应当在当地政府的高度重视和大力支持下,根据塌陷程度、周围环境进行统一规划,力争使之具有新的地面生态环境,形成新的经济增长点。
值得可喜的是,全社会正在逐步重视地面塌陷的治理工作。据悉,经国务院开发办批准国家级采空塌陷地综合治理示范区目前在山东省枣庄市设立。示范区第一期治理工程为期3年,总投资达2400万元。有关部门将对采矿塌陷地有计划地进行综合治理,使其发挥更好的经济效益和社会效益,以促进全市耕地总量的动态平衡。
(二)崩、滑、流(渣石流)重力地质灾害防治对策
1.避让
避让是减灾防灾最有效最可行的方案之一,在渣堆重力危害即将发生或短期来不及治理的渣堆可采取避让措施。
2.削坡
渣堆坡度大多大于40°,未达到平衡状态,可采用削坡减重的方法减小其坡角。
3.挡土墙
挡土墙是对不宜削坡的较大型渣堆进行的一种工程治理方法。采用挡土墙可以有效地防止渣堆坍塌,保护渣堆下建筑物的安全。
4.绿化护坡
对难以治理的渣堆,可进行植树、种草等绿化措施。植被是斜坡稳定的重要因素,植被对渣堆提供一个保护层,缓冲了雨水对渣堆的冲击。
5.综合利用
可利用渣堆进行铺路、制砖、回填采空区等。矸石堆主要用于以下方面:①公路建设及做砖、水泥等建材行业的辅助材料;②进行重选硫精矿及硫铁矿;③作为辅助原料进行低热发电。
(三)地面沉降及散落油污染治理对策
加强地面变形和地面沉降监测和研究,建立预测预报系统,采取减少开采量、回灌注水措施,减少地面沉降量。
对散落油污染防治的重点是防止油气开发区跑、冒、滴、漏现象。
二、矿区生态环境保护与恢复
21世纪是山东省全面推进信息化、工业化、城市化和国际化进程,加速社会主义现代化建设,建设经济文化强省的重要时期。矿产资源是经济社会发展的重要物质基础,矿业是经济与社会发展的基础产业。为贯彻中央人口、资源、环境基本国策和“有序有偿、供需平衡、结构优化、集约高效”的总方针,实施可持续发展战略,加强对全省矿产资源勘查、开发利用宏观调控,促进资源利用方式与管理方式的根本转变,推动矿业开发的经济效益、社会效益、资源效益和环境效益协调发展。依据《山东省矿产资源总体规划》保护和合理开发利用矿产资源,提高可持续发展的保障能力,促进矿产资源开发利用与生态建设和环境保护协调发展。
(一)调整矿山规模结构
保持矿山开采与矿床储量规模相适应,优化资源配置,杜绝资源分割与重复建设,实现规模经营。矿山最低开采规模,按矿种及按大、中、小型矿区(床)分别限定,作为新建矿山准入条件之一。对不符合最低开采规模要求的小型矿山企业,加快改组、改制和资产重组,形成规模经营。对不符合生产条件、生产能力过小、破坏浪费矿产资源、污染破坏矿山生态环境的矿山依法予以关闭。
(二)优化采、选、冶结构
按照山东省抓大扶优和促进结构调整的要求,加大采、选、冶结构调整力度,改变过去盲目建设选矿厂、冶炼厂,采、选、冶失衡,经济效益低下的局面。实现合理采、集中选、定点炼,资源相对集中开发,采、选、冶基本合理配套的开发建设模式。以改造提升传统产业的关键技术为中心,加大科技创新力度,着力研究提高采、选、冶水平的新工艺、新技术、淘汰落后工艺。禁止使用堆浸法提金、土法炼油,关闭选冶能力小于100t/d的金矿选冶厂,关闭生产能力3万t/a以下的小钢厂、10万t/a以下的立窑水泥厂和日熔量400级以下的浮化玻璃厂。在不久的将来,力争全省采、选、冶结构基本合理配套。
1.提高矿山开采回采率
加大监管力度,完善“三率”考核体系,“三率”水平较低的矿种、矿山要重点考核。鼓励矿山企业依靠科技进步,提高采、选、冶技术装备水平,开发利用低品位、难选冶矿产。金矿、铁矿等地下开采的金属矿山,应采用胶结充填采矿法,提高开采回采率,防止地面塌陷。加强铁、铜难采矿体高效采矿方法和贫铁矿开发利用研究;石膏矿开采,要积极推广房柱式-崩落采矿法,试验臂式采矿法,开展同时开采多层石膏、多层盐、多层硫技术研究;煤矿推广无矿柱开采,厚煤层可先采上分层后放顶,极薄煤层无人工作面开采等采矿法,提高开采回采率,继续对“离层注浆”、地下气化、膏体充填等技术进行研究试验,解决“三下”煤的开采问题;铁矿、石膏矿限制使用房柱式采矿法;金矿禁止使用房柱式采矿法。
2.提高矿产资源综合利用水平
通过加强矿产资源综合利用监督管理,加大矿产资源综合利用投入,抓好矿产资源综合利用技术开发应用,努力提高矿产资源综合利用水平面。重点做好铁矿中伴生的铜、钴、金,金矿中伴生的银、铜、铅、硫等元素的综合回收;同时鼓励煤矿企业综合利用与煤共(伴)生的高岭土、耐火粘土矿、硫铁矿等矿产。到2005年综合利用共(伴)生矿产的矿山数达到60%,回收率平均提高2~3个百分点。
(三)新建矿山准入条件
为优化全省矿业结构,有效保护和合理利用矿产资源,设立新建矿山企业除应符合国家有关法律、法规外,还必须具备下列准入条件:
———资质条件。有与所建矿山规模相适应的资金、技术、人才及其有关规定的条件。
———资源条件。必须有经资源储量管理部门认定的相应类型的矿产资源储量。
———规模条件。应符合《山东省矿产资源总体规划》确定的矿区(床)最低开采规模标准,并与可供开采的矿产储量相适应,矿山建设须符合规模生产、集约经营的原则。
———技术经济条件。有符合国家规定的矿山设计或矿产资源开发利用方案、开采方法、选矿工艺及采、选设备必须科学、先进、合理、安全。开采回采率、采矿贫化率、选矿回收率指标能达到规定要求,对具有工业价值的共(伴)生矿产能综合开采、综合利用。
———生态环境保护条件。符合《山东省矿产资源总体规划》确定的生态环境准入条件,并提供经有关部门批准的环评报告;矿山环境影响报告书、土地复垦及地质灾害防治措施应符合国家有关规定,并与矿山建设同时进行。
沿海及海洋矿产资源的开采,还必须符合《海洋环境保护法》、《海域使用管理法》,应当与海洋功能区划相衔接。
———规划分区条件。国家和省矿产资源规划所规定的禁止开采区、禁止开采的矿种和已规划开发利用的矿区以外的区域,是新建矿山准入的矿种地区。
⑦ 煤矿采空区搬迁的问题
此间参加两会的张明梁代表建议,在重庆万盛区开展建立煤矿采空区治理长效机制的试点,为其他资源型城市转型积累经验,提供借鉴。
重庆市万盛区采煤始于上世纪30年代,是全国100个产煤大县之一,属典型的资源型城市。几十年的煤炭开采,形成了大面积的煤矿采空区。目前,全区煤矿采空区影响面积180平方公里,占全区幅员面积的1/3,涉及11万余人。由于以前采取的措施多具有应急性、一次性、道义性特征,没有从根本上解决问题,由此所滋生的尖锐矛盾长期难以得到解决。
考虑到国家以煤为主的能源结构,以及适应构建设和谐社会的要求,张明梁代表建议,尽快建立煤矿采空区治理长效机制,具体如下:
一、将采空区范围内失去基本生存条件的危房户实行农转非
根据国家新农村建设规划,以及城市化加速发展的趋势,张明梁代表认为,逐步减少采空区农民,是从根本上解决采空区问题的最佳方式。
1.对达到C、D类危房的村民,由国家出资在小城镇周边征用土地,提供给受灾户集中建安置房。
2.在原村社宅基地恢复耕地,与承包地共同转包给其他未搬迁的村民,以解决已搬迁村民部分生活费用。
3.由政府和煤矿企业帮助有劳动力的搬迁村民就业,解决生活问题。已搬迁村民在就业收入、土地转包收入尚未达到低保水平的,由国家按低保政策给予保障。
二、采空区治理资金来源
建议设立生态补偿基金。该资金来源组成是:从2007年开始,对煤矿企业不分所有制,不分所属关系,按照矿井原煤产量每吨10元提取,一律征收“矿区资源开发生态补偿基金”,并进入企业成本。该资金实行属地管理使用,市政府监督,重点用于弥补采空区环境治理与保护、基础设施建设、公共设施建设及农赔等资金缺口。当务之急,该基金主要用于解决采空区C、D类受损农房异地重建资金缺口。长期坚持,可解决采空区问题。
三、对采空区范围内鉴定达到A、B类损害程度的农房,按地质稳定期和采空活动期分类处置
由煤矿筹集资金维修或补偿给农户自行维修,以保证受损害住房正常使用。同时,对采空后已稳定的区域,结合新农村建设,加大基础设施建设力度,改善采空区生产生活条件。
四、兴修水利,保证人畜饮水安全
在采空区周边有条件的地方,国家给予专项安排资金修建水库,确保水源。在采空区影响范围内,而不属于塌陷的地区,结合综合开发,修建小型积雨工程和蓄水工程。
五、加大矿区基础设施建设
1.对老矿区的市政基础设施进行改造。编制南桐矿区老矿区基础设施改造规划,分年度列入国家或市基本建设计划,争取3年内全部解决预计4500万元的老矿区市政设施建设欠账。对老矿区居民生活区的文化、体育等设施在安排专项资金时给予倾斜支持。
2.对原中央下划煤矿企业棚户区改造给予特殊政策。目前,原中央下划的南桐矿业公司居民棚户区近20万平方米。建议编制棚户区改造规划,项目资金补助比照东北地区标准执行。
六、加大采空区重大地质灾害治理力度
1.加大煤矿矸石山治理力度。把大煤矿矸石山治理与矸石综合利用相结合,加大科研力度,给予项目和政策倾斜,优先支持利用煤矸石发电和发展水泥、超细粉末等材料化工产业,从根本上减少矸石山占地和杜绝安全隐患。
2.开展小流域治理和采空区范围内河流治理。一是综合实施水土保持工程;二是加强煤田范围内河道治理,防止河水穿透渗入煤矿井下,保证煤矿生产安全。
3.对重大地质灾害进行专项治理。把煤矿重大地质灾害治理置于三峡库区重大地质灾害治理同等重要的地位,每年安排专项资金,逐步解决重大地质安全隐患。
七、统筹煤田地下采掘与地面建设工作
请重庆市相关部门牵头,在万盛区试点,进一步勘探煤炭资源,统筹规划万盛区范围内地下采掘部署与地面经济社会发展,尽可能降低地下采煤对地面的损害,防止再出现新的采空区治理问题。
⑧ 矿区土壤重金属污染有哪些治理方法
重金属污染重在预防,重金属一旦污染治理起来很困难,过程也是一个很长期的过程,它的危害和持续性都比较漫长。所以,矿区首先要进行重金属污染的预防,妥善处理矿区的重金属废渣和废液,尽量减少重金属污染到地下水和土壤。治理方法包括种植喜重金属的树木、对土壤进行中和处理(石灰处理土壤)等。手打,希望对你有帮助。
⑨ 矿区当中的复垦区作用是什么
“复垦区”是指对在生产建设过程中,因挖损、塌陷、压占等原因造成的土回地破坏,通过采取整治答措施,能使其恢复到可供利用状态的土地区域。 根据采煤塌陷和治理工程安排的时间与空间顺序,可分为前置式治理、同步治理和后置式治理三种模式。 传统治理模式一般是后置式,而预治理包括前置式或同步治理模式,即将土地与矿产作为一个有机的整体,重视采前的统一规划,使得采煤与土地治理一体化,在地下煤层尚未开采或其他煤层二次开采之前就对土地进行治理。其实质是变塌陷后治理为塌陷前的“预治理”或“同步治理”(边采矿边治理),变被动治理为主动治理。预治理模式与塌陷后治理模式相比,打了一个时间差,减去了稳沉期,因此,它能最大限度地获取利用土地资源效益,实现了矿区土地资源的可持续利用。 预治理优越性表现在一是可以大规模地机械化作业,施工效率高;二是耕作层可以有效保护;三是土地治理后可以及时有效利用,有效保护了耕地,且耕种期长;四是治理的成本较传统模式低。
⑩ 打着地质灾害治理实行盗采矿产资源怎么处理
非法盗采国家矿产资源的,涉嫌非法采矿罪,非法采矿罪侵犯的是国家国家对矿产资源和矿业生产的管理制度以及国家对矿产资源的所有权,主管是故意犯罪,为了获取矿产非法牟利。
非法采矿行为包括无证采矿的行为、擅自在未批准矿区采矿的行为、擅自开采保护矿种、
《刑法》
第三百四十三条规定:违反矿产资源法的规定,未取得采矿许可证擅自采矿,擅自进入国家规划矿区、对国民经济具有重要价值 的矿区和他人矿区范围采矿,或者擅自开采国家规定实行保护性开采的特定矿种,情节严重的,处三年以下有期徒刑、拘役或者管制,并处或者单处罚金;情节特别 严重的,处三年以上七年以下有期徒刑,并处罚金。
《最高人民法院关于审理非法采矿、破坏性采矿刑事案件具体应用法律若干问题的解释》
第一条 违反矿产资源法的规定非法采矿,具有下列情形之一,经责令停止开采后拒不停止开采,造成矿产资源破坏的,依照刑法第三百四十三条第一款的规定,以非法采矿罪定罪处罚:
(一)未取得采矿许可证擅自采矿;
(二)擅自进入国家规划矿区、对国民经济具有重要价值的矿区和他人矿区范围采矿;
(三)擅自开采国家规定实行保护性开采的特定矿种。
第二条 具有下列情形之一的,属于本解释第一条第(一)项规定的“未取得采矿许可证擅自采矿”:
(一)无采矿许可证开采矿产资源的;
(二)采矿许可证被注销、吊销后继续开采矿产资源的;
(三)超越采矿许可证规定的矿区范围开采矿产资源的;
(四)未按采矿许可证规定的矿种开采矿产资源的(共生、伴生矿种除外);
(五)其他未取得采矿许可证开采矿产资源的情形。