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【摘 要】矿山开发造成水土流失加剧、地面塌陷、滑坡、泥石流、大气污染、土壤酸化和水污染等一系列生态环境问题,必须坚持因地制宜、因害设防、科学规划,合理布设防治措施,加快生态环境治理和建设步伐。
【关键词】矿山开发;生态环境;防治
1.概况
安阳县位于河南省北部、太行山东麓,国土面积1201km2,西部为山地、丘陵,东部为平原、凹地,其中山丘区面积754.7km2,水土流失面积660 km2,山坡坡度多在5°~25°之间,土薄石厚,生态环境相对脆弱。多年平均降水量510mm,且年际年内分配极不均匀,水旱、风雹、霜冻等自然灾害时有发生。
安阳县矿产资源丰富,主要矿种有煤、铁、灰岩、白云岩、霞石正长岩和石膏等。2005年山丘区共有采石、铁矿等各类企业200多个,其中砖厂、石料加工企业25个,铁矿、煤矿等矿山企业70个,洗煤、选矿等工业企业50个,人为造成水土流失面积77.5 km2,年弃渣量78.5万m3。大规模矿山开发带来了严重的环境问题,使安阳县西部山丘区原本就脆弱的生态环境进一步恶化,如不加以治理,将严重制约全县经济社会的可持续发展。
2.矿山开发带来的环境问题
2.1 加剧水土流失
大多数矿山开采前为轻度侵蚀,开采后扰动地表、损坏植被,致使水土流失加剧,演变成中度或强度侵蚀,其中又以铁矿、采石场侵蚀最为严重。这两类矿山直接将原地表剥离,使山体裸露,产生的废土弃渣占压土地或直接倾入沟谷、河道,不但造成了新的水土流失,而且一旦遇到降雨,直接汇流,淤积下游河道和水库,极易形成山洪灾害,危及人民生命财产安全。如铜冶镇石门翁水库原设计库容183万m3,经过多年淤积,现实际库容只有120万m3。
2.2 造成地面塌陷、裂缝
矿山开发使地表以下数百米的地层及地质结构遭到破坏,一旦遇到含水层,为保证井下安全还需大量抽排地下水,导致一些采空区地面塌陷、裂缝,地表已有建筑物受到影响甚至遭到破坏,区域生态环境长期不能恢复,严重影响了当地群众的生产生活。如位于许家沟乡的安林煤矿,采空使地面塌陷严重,民居出现裂缝,10户民房受到影响;又如都里乡东脑铁矿,采空使地面塌陷面积2000余m2,东脑村100多户民房受到影响,全村400余人需整体搬迁。
2.3 诱发崩塌、滑坡和泥石流
矿区弃渣堆积如山,坡度40°~60°,高度达数十米,遇到暴雨极易产生滑坡;矿区开挖、爆破、剥离、堆垫、搬运等使原地形地貌发生重大变化,固有的土石结构被打破,往往会引起重力侵蚀,在雨季诱发崩塌、滑坡和泥石流,堵塞河道、抬高水位,引发灾害。如李珍铁矿尾矿坝在汛期极易诱发泥石流,对铜冶镇3.2万人民群众生命财产安全造成极大威胁。
2.4 水循环系统遭到破坏,加剧了水资源短缺
许多矿山企业在生产过程中大量疏干排水和生产污水(煤矿和铁矿会大量疏干排水,而洗煤厂和铁粉选矿厂会产生水污染),直接导致地下水位下降和水污染。而开采后的矿山缺乏植被覆盖,地表水入渗少,使得地下水位下降、小环境温度升高、地表蒸发量大,造成地表水、地下水和大气水“三水”循环失衡,久而久之会加重水土流失,破坏区域水循环系统,水资源供需矛盾更加突出。如被列为全国名泉的水冶珍珠泉,已有1400多年的历史,泉域面积250 km2,最大涌水量2.32m3/秒,近年来由于一些工矿企业在泉域内大规模崩山、采石、开矿、打深井等,加上连续干旱,使珍珠泉年涌水量逐年减少,由上世纪80年代年均涌水量近4500万m3锐减到90年代年均涌水量2200万m3,并造成珍珠泉5次枯竭,珍珠泉水工业停用,珠泉灌区农业灌溉面积由4.3万亩已衰减到不足0.5万亩,甚至水冶镇居民用水每到春季都发生“水荒”。
2.5 造成大气污染和土壤酸化
矿山开发引起大气污染和土壤酸化,以水泥厂、炼铁厂、铁矿、煤矿最为严重。采矿和冶炼过程中会产生大量粉尘,春秋季节粉尘在厂矿上空或周围飞扬。由于粉尘中含有大量铁、镁、钙、铝、硫、碳等金属和化学元素,使得厂矿周围土壤在多年沉积和雨水作用下不断酸化。如安阳县工业重镇水冶有3/4的土地受到粉尘污染,4/5的耕地大幅减产。
3.防治对策
矿产资源的开发利用对安阳县经济发展起到了巨大的促进作用,但在开发过程中如何减轻对生态环境的破坏与影响,确保生态安全,避免生态灾难的发生,是当前必须考虑并加以解决的重大环境问题。
3.1填堵裂缝、整平农田,恢复排灌系统
对矿井开采引起的地表沉陷,首先要进行连续监测,对重要建、构筑物下预留保护柱,对通过塌陷区的道路、管道和高压输电线路等,应根据重要性和可能受损程度按有关规范的规定采取相应安全措施;其次对已造成地表裂缝、塌坑,要采取土地复垦等综合治理措施,主要为填堵地表裂缝,整平农田,对原平地变为坡地的区域,要充填矸石,整平覆表土,恢复排灌系统及其它农业基础设施。塌陷区治理模式见图1。
3.2贯彻先挡后弃原则,科学布设拦挡措施
对于新建矿山开发建设项目,应贯彻预防为主、先挡后弃原则,科学布设拦挡措施。对于已建项目,为保证弃渣堆积体的稳定,防止因弃渣疏松可能产生的碎落和塌方,应根据弃渣場地形条件,采取分级削坡、防洪排水、拦挡防护等措施。弃渣场位于山坡坡面的,在渣场周边设置挡渣墙、截水沟;弃渣场位于沟道的,在渣场下游设置拦渣坝,渣场沿沟道两侧布设截水沟;弃渣场位于河道滩地旁边的,在渣场靠河道一侧设置拦渣堤。弃渣场使用终期削坡开级,堆渣边坡控制在1:1.75~1:2之间,堆渣顶部、坡面覆土,坡面可采取鱼鳞坑整地、然后绿化护坡,顶部复垦或栽植乔、灌木防护林。
3.3减少水量损失,保护水资源
煤矿、铁矿生产过程中产生大量疏干排水,其水质一般较好,除悬浮物超标外,其他指标基本符合灌溉要求,作为废水外排,既浪费了宝贵地下水资源,又污染了周围环境,造成地下水位下降。对于矿井疏干排水可采取综合利用方式,在矿井周边建设高位蓄水池、水窖等,或引入附近坑塘、水库,经沉淀后作为农业灌溉用水、抗旱点种用水。同时对用水量较大的企业如洗煤厂、磁选厂等,限制开采地下水,采取煤矿与洗煤厂、铁矿与磁选厂联合建设方式,通过管道、引水渠将矿井疏干排水引入洗煤厂、磁选厂作为生产生活用水。
3.4建立农田防护林带
针对矿山开发建设引起的大气污染和土壤酸化问题,一般采取在厂区周围营造乔灌混交防护林带,林带结构采用紧密结构林带、主林带走向垂直于主导风向,或呈小于45°的偏角,副林带和主林带正交。农田防护林带的主林带宽8m~12m,副林带宽4m~6m,可适当加宽。乔灌间植,株行距可采用1×3或2×2米。按照适地适树的原则,乔木树种应具有耐干旱、生长快、根系发达、分枝多、冠幅大等特点,备选树种有栾树、垂柳、毛白杨、侧柏、刺槐等。灌木树种要求防风效果好,抗干旱,枝叶繁茂,萌蘖力强,备选树种有紫穗槐、紫荆、柠条、紫花苜蓿、沙达旺等。
总之对于我县矿山开发建设生产过程可能造成水土流失,坚持“预防为主、保护优先”的方针,本着有效、安全、经济的原则,有针对性地布设各项防治措施,避免或减少水土流失和危害的发生,落实法律法规的规定,使法定义务落到实处,使因矿井建设造成的人为水土流失得到控制,保护有限的水土资源,体现人与自然和谐相处的理念,改善生态环境,建设秀美山川。
【关键词】矿山开发;生态环境;防治
1.概况
安阳县位于河南省北部、太行山东麓,国土面积1201km2,西部为山地、丘陵,东部为平原、凹地,其中山丘区面积754.7km2,水土流失面积660 km2,山坡坡度多在5°~25°之间,土薄石厚,生态环境相对脆弱。多年平均降水量510mm,且年际年内分配极不均匀,水旱、风雹、霜冻等自然灾害时有发生。
安阳县矿产资源丰富,主要矿种有煤、铁、灰岩、白云岩、霞石正长岩和石膏等。2005年山丘区共有采石、铁矿等各类企业200多个,其中砖厂、石料加工企业25个,铁矿、煤矿等矿山企业70个,洗煤、选矿等工业企业50个,人为造成水土流失面积77.5 km2,年弃渣量78.5万m3。大规模矿山开发带来了严重的环境问题,使安阳县西部山丘区原本就脆弱的生态环境进一步恶化,如不加以治理,将严重制约全县经济社会的可持续发展。
2.矿山开发带来的环境问题
2.1 加剧水土流失
大多数矿山开采前为轻度侵蚀,开采后扰动地表、损坏植被,致使水土流失加剧,演变成中度或强度侵蚀,其中又以铁矿、采石场侵蚀最为严重。这两类矿山直接将原地表剥离,使山体裸露,产生的废土弃渣占压土地或直接倾入沟谷、河道,不但造成了新的水土流失,而且一旦遇到降雨,直接汇流,淤积下游河道和水库,极易形成山洪灾害,危及人民生命财产安全。如铜冶镇石门翁水库原设计库容183万m3,经过多年淤积,现实际库容只有120万m3。
2.2 造成地面塌陷、裂缝
矿山开发使地表以下数百米的地层及地质结构遭到破坏,一旦遇到含水层,为保证井下安全还需大量抽排地下水,导致一些采空区地面塌陷、裂缝,地表已有建筑物受到影响甚至遭到破坏,区域生态环境长期不能恢复,严重影响了当地群众的生产生活。如位于许家沟乡的安林煤矿,采空使地面塌陷严重,民居出现裂缝,10户民房受到影响;又如都里乡东脑铁矿,采空使地面塌陷面积2000余m2,东脑村100多户民房受到影响,全村400余人需整体搬迁。
2.3 诱发崩塌、滑坡和泥石流
矿区弃渣堆积如山,坡度40°~60°,高度达数十米,遇到暴雨极易产生滑坡;矿区开挖、爆破、剥离、堆垫、搬运等使原地形地貌发生重大变化,固有的土石结构被打破,往往会引起重力侵蚀,在雨季诱发崩塌、滑坡和泥石流,堵塞河道、抬高水位,引发灾害。如李珍铁矿尾矿坝在汛期极易诱发泥石流,对铜冶镇3.2万人民群众生命财产安全造成极大威胁。
2.4 水循环系统遭到破坏,加剧了水资源短缺
许多矿山企业在生产过程中大量疏干排水和生产污水(煤矿和铁矿会大量疏干排水,而洗煤厂和铁粉选矿厂会产生水污染),直接导致地下水位下降和水污染。而开采后的矿山缺乏植被覆盖,地表水入渗少,使得地下水位下降、小环境温度升高、地表蒸发量大,造成地表水、地下水和大气水“三水”循环失衡,久而久之会加重水土流失,破坏区域水循环系统,水资源供需矛盾更加突出。如被列为全国名泉的水冶珍珠泉,已有1400多年的历史,泉域面积250 km2,最大涌水量2.32m3/秒,近年来由于一些工矿企业在泉域内大规模崩山、采石、开矿、打深井等,加上连续干旱,使珍珠泉年涌水量逐年减少,由上世纪80年代年均涌水量近4500万m3锐减到90年代年均涌水量2200万m3,并造成珍珠泉5次枯竭,珍珠泉水工业停用,珠泉灌区农业灌溉面积由4.3万亩已衰减到不足0.5万亩,甚至水冶镇居民用水每到春季都发生“水荒”。
2.5 造成大气污染和土壤酸化
矿山开发引起大气污染和土壤酸化,以水泥厂、炼铁厂、铁矿、煤矿最为严重。采矿和冶炼过程中会产生大量粉尘,春秋季节粉尘在厂矿上空或周围飞扬。由于粉尘中含有大量铁、镁、钙、铝、硫、碳等金属和化学元素,使得厂矿周围土壤在多年沉积和雨水作用下不断酸化。如安阳县工业重镇水冶有3/4的土地受到粉尘污染,4/5的耕地大幅减产。
3.防治对策
矿产资源的开发利用对安阳县经济发展起到了巨大的促进作用,但在开发过程中如何减轻对生态环境的破坏与影响,确保生态安全,避免生态灾难的发生,是当前必须考虑并加以解决的重大环境问题。
3.1填堵裂缝、整平农田,恢复排灌系统
对矿井开采引起的地表沉陷,首先要进行连续监测,对重要建、构筑物下预留保护柱,对通过塌陷区的道路、管道和高压输电线路等,应根据重要性和可能受损程度按有关规范的规定采取相应安全措施;其次对已造成地表裂缝、塌坑,要采取土地复垦等综合治理措施,主要为填堵地表裂缝,整平农田,对原平地变为坡地的区域,要充填矸石,整平覆表土,恢复排灌系统及其它农业基础设施。塌陷区治理模式见图1。
3.2贯彻先挡后弃原则,科学布设拦挡措施
对于新建矿山开发建设项目,应贯彻预防为主、先挡后弃原则,科学布设拦挡措施。对于已建项目,为保证弃渣堆积体的稳定,防止因弃渣疏松可能产生的碎落和塌方,应根据弃渣場地形条件,采取分级削坡、防洪排水、拦挡防护等措施。弃渣场位于山坡坡面的,在渣场周边设置挡渣墙、截水沟;弃渣场位于沟道的,在渣场下游设置拦渣坝,渣场沿沟道两侧布设截水沟;弃渣场位于河道滩地旁边的,在渣场靠河道一侧设置拦渣堤。弃渣场使用终期削坡开级,堆渣边坡控制在1:1.75~1:2之间,堆渣顶部、坡面覆土,坡面可采取鱼鳞坑整地、然后绿化护坡,顶部复垦或栽植乔、灌木防护林。
3.3减少水量损失,保护水资源
煤矿、铁矿生产过程中产生大量疏干排水,其水质一般较好,除悬浮物超标外,其他指标基本符合灌溉要求,作为废水外排,既浪费了宝贵地下水资源,又污染了周围环境,造成地下水位下降。对于矿井疏干排水可采取综合利用方式,在矿井周边建设高位蓄水池、水窖等,或引入附近坑塘、水库,经沉淀后作为农业灌溉用水、抗旱点种用水。同时对用水量较大的企业如洗煤厂、磁选厂等,限制开采地下水,采取煤矿与洗煤厂、铁矿与磁选厂联合建设方式,通过管道、引水渠将矿井疏干排水引入洗煤厂、磁选厂作为生产生活用水。
3.4建立农田防护林带
针对矿山开发建设引起的大气污染和土壤酸化问题,一般采取在厂区周围营造乔灌混交防护林带,林带结构采用紧密结构林带、主林带走向垂直于主导风向,或呈小于45°的偏角,副林带和主林带正交。农田防护林带的主林带宽8m~12m,副林带宽4m~6m,可适当加宽。乔灌间植,株行距可采用1×3或2×2米。按照适地适树的原则,乔木树种应具有耐干旱、生长快、根系发达、分枝多、冠幅大等特点,备选树种有栾树、垂柳、毛白杨、侧柏、刺槐等。灌木树种要求防风效果好,抗干旱,枝叶繁茂,萌蘖力强,备选树种有紫穗槐、紫荆、柠条、紫花苜蓿、沙达旺等。
总之对于我县矿山开发建设生产过程可能造成水土流失,坚持“预防为主、保护优先”的方针,本着有效、安全、经济的原则,有针对性地布设各项防治措施,避免或减少水土流失和危害的发生,落实法律法规的规定,使法定义务落到实处,使因矿井建设造成的人为水土流失得到控制,保护有限的水土资源,体现人与自然和谐相处的理念,改善生态环境,建设秀美山川。