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[摘要]以辽宁省阜新市海州露天矿为例，剖析大型露天矿由于长期资源开采造成的生态环境问题，介绍生态环境灾害的现状，提出相应的生态环境治理修复方法与策略。通过建立具有系统综合性、动态可调性和实际可操作性的生态环境综合治理恢复模式，可以实现资源开发与生态环境建设的协调发展以及固体废弃物的再利用。
[关键词]生态环境 土地复垦 可持续发展 辽宁省阜新海州露天矿
中图分类号：X3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0810098－02
一、引言
煤炭作为主要能源，与国民经济的发展息息相关。但是随着国民经济的快速增长，煤炭的消费量也迅速增加，在煤炭产量满足经济发展需要的同时也给矿区环境带来了巨大的影响，其中以露天开采表现得尤其明显。矿区生态环境的破坏不但影响了人们的生活质量，而且严重制约了当地生产的发展，从新中国成立初期的抚顺西露天煤矿和阜新海州露天煤矿，到现在的安太堡、霍林河、准格尔、伊敏等大型露天煤矿都为我国经济发展做出了不可磨灭的贡献，同时也遗留了巨大的环境问题。因此研究大型露天煤矿闭坑后的环境问题是具有重大意义的[1]。
二、阜新海州矿开采历史及现状
阜新市煤矿开采已有百年历史，世界闻名的大型露天采煤基地海州露天煤矿就坐落于此。海州露天煤矿是国家“一五”时期156个重点项目之一。作为当时亚洲第一、世界闻名的大型露天采煤基地，海州煤矿代表了我国当时露天采煤科技发展的最高水平。如今，因采煤导致的多种灾害隐患，产生的环境破坏非常典型，具有普遍性、代表性，例如，地面塌陷、占用大量土地、破坏植被、矸石堆积及自燃造成的大气污染、引发滑坡、矿震等等。露天采煤对矿区土地资源及生态环境的破坏日益加剧，面对这一严峻状况，珍惜和合理利用土地，对因采矿而破坏的土地进行合理复垦和利用有着深远的意义[2]。2005年，海州露天煤矿结束了其历史使命，闭坑破产。党中央关于振兴东北老工业基地战略的实施和国务院确立阜新市为资源转型城市试点后，根据海州露天煤矿的实际情况，因地制宜地对煤矿闭坑后的恶劣环境状况，进行生态环境恢复和土地资源的再利用，为了充分利用露天矿坑这一“资源”，根据可持续发展的观点，设想将采后矿坑复垦为生态公园，这样既能充分利用采矿破坏的土地，又能美化环境和丰富居民生活，另外还能解决一部分因矿山报废而失业的工人的工作问题。
三、阜新海州矿生态环境问题
（一）废弃矿坑
露天开采后会在地表留下巨大的痕迹，阜新海州露天闭坑后，在城市中形成有一面积达7Km2，深度达350m的大坑。对于开采形成的巨大矿坑，由于地质构造、地表水以及地下水的作用，同时还由于边坡岩体性质等原因，容易诱发滑坡、塌陷、水土流失、泥石流等一系列的地质灾害，从而危及矿区周边的工厂和居民的生产和生活。不但造成经济损失，又会影响周边地区的生态、地质环境。
（二）闭坑后水环境
海州矿生产过程中，每年要花费大量的资金拦截疏导地表水，聚集在坑底的积水也要通过排水系统排走。海州矿闭坑20年之内，周围矿井在开采的同时，排水系统正常进行，平均每年400万吨；如果不排水，十年水位上升11-12米（约达标高-120），20年水位上升18米（约达标高-110）。
海州露天矿闭坑后，水环境灾害主要表现在两个方面：一是当坑内水位升高时，岩体强度因水浸下降，可能诱使滑坡，塌陷等灾；二是在径流条件下，地面的发电厂等企业及周围居民群居的工业、生活污水大部分排入冲击层，成为降雨和河流补给以外的充水补给源，水质将严重受到污染。三是随着坑内水位的不断提高，四周的岩体也可能污染水体。水环境问题将影响长远的生态环境和水资源的利用和开发。
（三）大气环境
露天采矿的大气污染主要分为矿坑内大气污染和坑外大气染。
1．闭坑后坑内大气污染状况。海州矿闭坑后坑下污染物主要有CO、SO2、尘，和烷类、碳氢化合物等。CO是坑下主要污染源之一，其主要来源：①煤层自燃②油页岩自燃③旧巷及煤岩中释放气体。SO2也是坑下主要空气污染源之一，其主要来源于①煤油母页岩的自燃②粉尘污染。
由于海州露天矿的开采条件、设备和开采技术的限制，采空区遗煤较多，且多为浅部开采，易于地表裂缝沟通，发火危险更加突出。已经测得海州露天矿矿坑有200余处发火点，主要发火点约有50处。经过矿坑大气质量监测，4种污染物在11个典型点处的监测统计结果如表1。
从上述监测结果分析可以看出，污染物浓度都超过GB3095－1996《环境空气质量标准》种二级标准。
2．坑外排土场及矸石山大气污染状况。坑外污染主要来源于排土场和矸石山。排土场和矸石山的大气污染源主要是由于堆积物中含炭、油及黄铁矿等可燃物质，经过长期氧化在一定温度和湿度条件下发生自燃发火形成的自燃发火区；以及由于坡表面没有植被覆盖，在天气恶劣的情况下，产生大量的扬尘及有害气体，从而影响周边地区空气质量。自燃发火区排放的主要大气污染物为CO、SO2、氮氧化物、和颗粒物。具体监测结果见表2。从监测结果看，各种污染物均严重超标。
四、对策分析
矿坑利用方式选择的原则：一个矿床最终是要采完的，作为废弃矿坑利用的第一步，首先应当考虑尽力达到最大限度地回收有用矿物;其次，对于存在较多水资源的矿坑，应该设法利用其水资源;或利用其地质构造加以开发改造;最后，开发利用废弃矿坑，必须根据矿坑地质构造，地区经济发展特点，开发项目的适宜性等，决策其所投资项目及所应采用的利用方式。矿坑开发应考虑的三大因素:确保岩体稳定、开发成本低、不破坏环境，应当在这三个因素之间。
（一）废弃矿坑的利用
1．矿坑旅游的开发。将矿坑及其周围环境加以改造，建成旅游区，这是一个既保护环境，综合利用资源又能带来良好经济效益的好方法。阜新海州矿的闭坑恢复目标就是以旅游开发为主题，将其建成国家地质矿山公园，合理的利用资源。
2．矿坑复垦造田。矿山土地复垦技术的研究和实施工程，特别是在欧、美等一些发达国家已有几十年的历史，其基础研究的起点可以追溯到19世纪末期。大规模的复垦工程在20世纪中期普遍展开，并在施工技术、上壤改造、政策法规、现场管理等领域取得了大量的成果和成功的经验。对矿坑进行复垦，可以改善当地的地质条件，补充、增加耕地面积，具有较好的经济和社会效益[4]。
3．矿坑用于垃圾处理。利用废弃矿坑作为生产、生活垃圾的处理基地，解决垃圾占地、环境污染、资源回收再利用的问题已收到了一举三得的好效果。在台湾的蒙特娄市有一个利用矿坑的垃圾处理场，该场建设为一综合性垃圾最终处置场。就市内各种废弃物清运至废矿坑内进行多元化处理，如资源回收、堆肥、木制品破损、分解、沼气发电等。而再利用与回收资源所得即用于场内各项增加或改善设施等项目支出，不必市政府另行编列经费。
（二）矿坑水利用
在我国现有的矿坑排水一般是直接排放，仅一小部分作为露天矿内的灭火用水。直排坑水不仅污染地表、地下水系，同时造成水资源的巨大浪费。对此可以建设小型的污水处理厂，对直排矿坑水进行净化处理，同时还可以处理整个煤矿的生产废水以及周边居民区的生活废水。由于掺入生活废水的缘故可以增加矿坑排水的氮磷含量，从而可以使经过处理的水不仅作为煤矿的灭火用水，还可以解决矿山复垦的水源问题。阜新海州矿在闭坑后就规划把坑底建一座人工湖。
在附近建一座小型的污水处理厂，既解决了矿坑水的治理问题，又对周边居民的生活污水进行了处理；在达到美化矿山公园的同时，又为矿山土地复垦提供了灌溉水源。达到了环境效益和经济效益的双赢。
（三）大气环境改良措施
1．残煤自燃的治理措施。灭火性措施根据可燃物自燃发火临界值温度值，划出废弃矿坑及排土场的燃烧区、高温区、安全区。可采取综合治理措施，可采用注浆法、清除火根法、水解降温法、隔绝空气掩埋法、隔离带法等。阜新矿区采空区遗煤较多，多采用胶体灭火技术。胶体灭火技术集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体，较好的解决了灌浆、注水的泄露问题，充分利用了矿井附近廉价的粉煤灰、黄土等原料，事扑灭露天矿火灾的理想技术。
2．植树造林。由于残煤自燃，带来了大量的温室气体等污染物，源头是自理残煤自燃，同时加大绿化面积，多植树，多建绿地，有选择的种植绿化植物，利用生物的方法来净化空气，是改善空气质量的重要措施。阜新海州矿排土场经过二期，三期绿化工程，空气质量大大转好[3]。
六、结语
矿山废弃地是指矿山开采过程中，露天采矿矿坑、排土场、尾矿厂、塌陷区以及受重金属污染而失去经济利用价值的土地。阜新地区大量分布的采煤废弃地，不仅破坏了周边景观，也污染了环境。矿山废弃地的重建是一项艰巨的任务，关系着人民的生活质量。因此研究露天矿山闭坑后的环境问题具有重大意义。
参考文献：
[1]宋书巧，周永章.矿业废弃地及其生态恢复与重建[J].矿产保护与利用，2001，(5) : 41- 49.
[2]Butt K R，Redricdson J F，Man earthworm cultivation and soil inoculation technique for land restoration[J]. Ecological Engineering，1993，(4) : 1～9.
[3]马丹丹，阜新矿业废弃地现状及生态恢复技术[D].辽宁:东北师范大学，2006.
[4]胡振琪. 露天煤矿土地复垦研究[M].北京: 煤炭工业出版社，1995.
作者简介：
周敏，女，吉林人，辽宁工程技术大学采矿工程硕士研究生。
[关键词]生态环境 土地复垦 可持续发展 辽宁省阜新海州露天矿
中图分类号：X3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0810098－02
一、引言
煤炭作为主要能源，与国民经济的发展息息相关。但是随着国民经济的快速增长，煤炭的消费量也迅速增加，在煤炭产量满足经济发展需要的同时也给矿区环境带来了巨大的影响，其中以露天开采表现得尤其明显。矿区生态环境的破坏不但影响了人们的生活质量，而且严重制约了当地生产的发展，从新中国成立初期的抚顺西露天煤矿和阜新海州露天煤矿，到现在的安太堡、霍林河、准格尔、伊敏等大型露天煤矿都为我国经济发展做出了不可磨灭的贡献，同时也遗留了巨大的环境问题。因此研究大型露天煤矿闭坑后的环境问题是具有重大意义的[1]。
二、阜新海州矿开采历史及现状
阜新市煤矿开采已有百年历史，世界闻名的大型露天采煤基地海州露天煤矿就坐落于此。海州露天煤矿是国家“一五”时期156个重点项目之一。作为当时亚洲第一、世界闻名的大型露天采煤基地，海州煤矿代表了我国当时露天采煤科技发展的最高水平。如今，因采煤导致的多种灾害隐患，产生的环境破坏非常典型，具有普遍性、代表性，例如，地面塌陷、占用大量土地、破坏植被、矸石堆积及自燃造成的大气污染、引发滑坡、矿震等等。露天采煤对矿区土地资源及生态环境的破坏日益加剧，面对这一严峻状况，珍惜和合理利用土地，对因采矿而破坏的土地进行合理复垦和利用有着深远的意义[2]。2005年，海州露天煤矿结束了其历史使命，闭坑破产。党中央关于振兴东北老工业基地战略的实施和国务院确立阜新市为资源转型城市试点后，根据海州露天煤矿的实际情况，因地制宜地对煤矿闭坑后的恶劣环境状况，进行生态环境恢复和土地资源的再利用，为了充分利用露天矿坑这一“资源”，根据可持续发展的观点，设想将采后矿坑复垦为生态公园，这样既能充分利用采矿破坏的土地，又能美化环境和丰富居民生活，另外还能解决一部分因矿山报废而失业的工人的工作问题。
三、阜新海州矿生态环境问题
（一）废弃矿坑
露天开采后会在地表留下巨大的痕迹，阜新海州露天闭坑后，在城市中形成有一面积达7Km2，深度达350m的大坑。对于开采形成的巨大矿坑，由于地质构造、地表水以及地下水的作用，同时还由于边坡岩体性质等原因，容易诱发滑坡、塌陷、水土流失、泥石流等一系列的地质灾害，从而危及矿区周边的工厂和居民的生产和生活。不但造成经济损失，又会影响周边地区的生态、地质环境。
（二）闭坑后水环境
海州矿生产过程中，每年要花费大量的资金拦截疏导地表水，聚集在坑底的积水也要通过排水系统排走。海州矿闭坑20年之内，周围矿井在开采的同时，排水系统正常进行，平均每年400万吨；如果不排水，十年水位上升11-12米（约达标高-120），20年水位上升18米（约达标高-110）。
海州露天矿闭坑后，水环境灾害主要表现在两个方面：一是当坑内水位升高时，岩体强度因水浸下降，可能诱使滑坡，塌陷等灾；二是在径流条件下，地面的发电厂等企业及周围居民群居的工业、生活污水大部分排入冲击层，成为降雨和河流补给以外的充水补给源，水质将严重受到污染。三是随着坑内水位的不断提高，四周的岩体也可能污染水体。水环境问题将影响长远的生态环境和水资源的利用和开发。
（三）大气环境
露天采矿的大气污染主要分为矿坑内大气污染和坑外大气染。
1．闭坑后坑内大气污染状况。海州矿闭坑后坑下污染物主要有CO、SO2、尘，和烷类、碳氢化合物等。CO是坑下主要污染源之一，其主要来源：①煤层自燃②油页岩自燃③旧巷及煤岩中释放气体。SO2也是坑下主要空气污染源之一，其主要来源于①煤油母页岩的自燃②粉尘污染。
由于海州露天矿的开采条件、设备和开采技术的限制，采空区遗煤较多，且多为浅部开采，易于地表裂缝沟通，发火危险更加突出。已经测得海州露天矿矿坑有200余处发火点，主要发火点约有50处。经过矿坑大气质量监测，4种污染物在11个典型点处的监测统计结果如表1。
从上述监测结果分析可以看出，污染物浓度都超过GB3095－1996《环境空气质量标准》种二级标准。
2．坑外排土场及矸石山大气污染状况。坑外污染主要来源于排土场和矸石山。排土场和矸石山的大气污染源主要是由于堆积物中含炭、油及黄铁矿等可燃物质，经过长期氧化在一定温度和湿度条件下发生自燃发火形成的自燃发火区；以及由于坡表面没有植被覆盖，在天气恶劣的情况下，产生大量的扬尘及有害气体，从而影响周边地区空气质量。自燃发火区排放的主要大气污染物为CO、SO2、氮氧化物、和颗粒物。具体监测结果见表2。从监测结果看，各种污染物均严重超标。
四、对策分析
矿坑利用方式选择的原则：一个矿床最终是要采完的，作为废弃矿坑利用的第一步，首先应当考虑尽力达到最大限度地回收有用矿物;其次，对于存在较多水资源的矿坑，应该设法利用其水资源;或利用其地质构造加以开发改造;最后，开发利用废弃矿坑，必须根据矿坑地质构造，地区经济发展特点，开发项目的适宜性等，决策其所投资项目及所应采用的利用方式。矿坑开发应考虑的三大因素:确保岩体稳定、开发成本低、不破坏环境，应当在这三个因素之间。
（一）废弃矿坑的利用
1．矿坑旅游的开发。将矿坑及其周围环境加以改造，建成旅游区，这是一个既保护环境，综合利用资源又能带来良好经济效益的好方法。阜新海州矿的闭坑恢复目标就是以旅游开发为主题，将其建成国家地质矿山公园，合理的利用资源。
2．矿坑复垦造田。矿山土地复垦技术的研究和实施工程，特别是在欧、美等一些发达国家已有几十年的历史，其基础研究的起点可以追溯到19世纪末期。大规模的复垦工程在20世纪中期普遍展开，并在施工技术、上壤改造、政策法规、现场管理等领域取得了大量的成果和成功的经验。对矿坑进行复垦，可以改善当地的地质条件，补充、增加耕地面积，具有较好的经济和社会效益[4]。
3．矿坑用于垃圾处理。利用废弃矿坑作为生产、生活垃圾的处理基地，解决垃圾占地、环境污染、资源回收再利用的问题已收到了一举三得的好效果。在台湾的蒙特娄市有一个利用矿坑的垃圾处理场，该场建设为一综合性垃圾最终处置场。就市内各种废弃物清运至废矿坑内进行多元化处理，如资源回收、堆肥、木制品破损、分解、沼气发电等。而再利用与回收资源所得即用于场内各项增加或改善设施等项目支出，不必市政府另行编列经费。
（二）矿坑水利用
在我国现有的矿坑排水一般是直接排放，仅一小部分作为露天矿内的灭火用水。直排坑水不仅污染地表、地下水系，同时造成水资源的巨大浪费。对此可以建设小型的污水处理厂，对直排矿坑水进行净化处理，同时还可以处理整个煤矿的生产废水以及周边居民区的生活废水。由于掺入生活废水的缘故可以增加矿坑排水的氮磷含量，从而可以使经过处理的水不仅作为煤矿的灭火用水，还可以解决矿山复垦的水源问题。阜新海州矿在闭坑后就规划把坑底建一座人工湖。
在附近建一座小型的污水处理厂，既解决了矿坑水的治理问题，又对周边居民的生活污水进行了处理；在达到美化矿山公园的同时，又为矿山土地复垦提供了灌溉水源。达到了环境效益和经济效益的双赢。
（三）大气环境改良措施
1．残煤自燃的治理措施。灭火性措施根据可燃物自燃发火临界值温度值，划出废弃矿坑及排土场的燃烧区、高温区、安全区。可采取综合治理措施，可采用注浆法、清除火根法、水解降温法、隔绝空气掩埋法、隔离带法等。阜新矿区采空区遗煤较多，多采用胶体灭火技术。胶体灭火技术集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体，较好的解决了灌浆、注水的泄露问题，充分利用了矿井附近廉价的粉煤灰、黄土等原料，事扑灭露天矿火灾的理想技术。
2．植树造林。由于残煤自燃，带来了大量的温室气体等污染物，源头是自理残煤自燃，同时加大绿化面积，多植树，多建绿地，有选择的种植绿化植物，利用生物的方法来净化空气，是改善空气质量的重要措施。阜新海州矿排土场经过二期，三期绿化工程，空气质量大大转好[3]。
六、结语
矿山废弃地是指矿山开采过程中，露天采矿矿坑、排土场、尾矿厂、塌陷区以及受重金属污染而失去经济利用价值的土地。阜新地区大量分布的采煤废弃地，不仅破坏了周边景观，也污染了环境。矿山废弃地的重建是一项艰巨的任务，关系着人民的生活质量。因此研究露天矿山闭坑后的环境问题具有重大意义。
参考文献：
[1]宋书巧，周永章.矿业废弃地及其生态恢复与重建[J].矿产保护与利用，2001，(5) : 41- 49.
[2]Butt K R，Redricdson J F，Man earthworm cultivation and soil inoculation technique for land restoration[J]. Ecological Engineering，1993，(4) : 1～9.
[3]马丹丹，阜新矿业废弃地现状及生态恢复技术[D].辽宁:东北师范大学，2006.
[4]胡振琪. 露天煤矿土地复垦研究[M].北京: 煤炭工业出版社，1995.
作者简介：
周敏，女，吉林人，辽宁工程技术大学采矿工程硕士研究生。