時間:2022-04-08 10:03:49
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一揮發(fā)酚檢測技術(shù)
1化學分析法
1.14-氨基安替比林分光光度法
4-氨基安替比林(4-Aminoantipyrine,4-AAP)分光光度法是測定揮發(fā)酚最經(jīng)典的方法。在堿性緩沖溶液中,揮發(fā)酚在鐵氰化鉀的存在下與4-AAP生成橙紅色的吲哚酚安替比林染料,用分光光度儀直接測定吸光度。若揮發(fā)酚含量較低或樣品基質(zhì)復雜,則顯色后萃取,再測其吸光度。該方法通常采用蒸餾預處理將干擾物去除,選擇性高、穩(wěn)定性好、精密度高,檢出限為0.04mg/L。Nassiri等采用液液萃取/4-AAP分光光度法測定伊朗查巴哈海灣海水中的揮發(fā)酚,檢出限低至0.18μg/L。4-AAP分光光度法是4-AAP與鄰位和間位取代揮發(fā)酚發(fā)生反應(yīng),未包含對位取代揮發(fā)酚,因此測定結(jié)果比實際含量偏低。除此之外,4-AAP顯色試劑的潮解和氧化會增大試劑空白,實驗操作繁瑣,不適合批量樣品分析。將流動注射進樣技術(shù)與分光光度法相結(jié)合,在封閉的管道和載體流動下完成樣品的前期處理、試劑加入、樣品和試劑的混合反應(yīng),之后流經(jīng)檢測器完成檢測。與蒸餾分光光度法相比,該方法能減少蒸餾損失和樣品的交叉污染,且操作自動化、分析速度快、試劑和樣品用量少,適合大批量樣品的分析。目前,流動注射分光光度法已用于工業(yè)污水和地表水中揮發(fā)酚的測定,檢出限最低可達0.15μg/L。對富含有機質(zhì)土壤中的揮發(fā)酚進行檢測時,精密度和加標回收率均優(yōu)于蒸餾/4-AAP分光光度法。最重要的是流動注射分光光度法已用于揮發(fā)酚的戶外應(yīng)急和實時監(jiān)測分析,在第一時間對揮發(fā)酚污染進行排查和控制。但該方法的影響因素較多,儀器管路和配件復雜,容易引起系統(tǒng)不穩(wěn)定,造成測定誤差,因此需要時刻保持儀器處于最佳的工作狀態(tài)。
1.2紫外、熒光分光光度法
紫外光度法和熒光光度法也可用于揮發(fā)酚的測定。這兩種方法無需蒸餾和顯色,操作簡便,分析速度快。但揮發(fā)酚在紫外光譜區(qū)域的摩爾吸光系數(shù)不高,有些揮發(fā)酚分子無熒光光譜。因此用這兩種方法直接檢測揮發(fā)酚的靈敏度不高。在紫外分光光度法中,通過改變?nèi)芤旱膒H值來測定堿性介質(zhì)中的酚鹽陰離子,可以提高方法靈敏度,檢出限為0.1mg/L。在水樣中加入一溴化碘,可將紫外分光光度法測定自然水和廢水中痕量揮發(fā)酚衍生物的檢出限降至1.1μg/L。用熒光法測定揮發(fā)酚時,用正丁醇先將水樣中的揮發(fā)酚萃取后再進行測定,檢出限可達到0.33μg/L,滿足國家標準對飲用水中揮發(fā)酚的檢測要求。
1.3溴化容量法
溴化容量法是測定高濃度揮發(fā)酚的方法。在過量溴的存在下,揮發(fā)酚與溴生成三溴酚,并進一步生成溴代三溴酚,加入碘化鉀與過量的溴和溴代三溴酚反應(yīng)釋放出游離的碘,用硫代硫酸鈉滴定游離的碘。根據(jù)硫代硫酸鈉的用量計算揮發(fā)酚的含量。該方法用于水質(zhì)中揮發(fā)酚的測定,檢出限為0.1mg/L,線性范圍為0.1~45.0mg/L,尤其適合工業(yè)廢水等高濃度揮發(fā)酚的檢測。溴化容量法準確度高、實驗過程簡單、儀器和試劑廉價。但其結(jié)果以苯酚計算,僅能測定與溴發(fā)生取代的揮發(fā)酚,所得結(jié)果偏低。由于不同種類的揮發(fā)酚在不同條件下的溴化量不同,因此在實驗操作上,必須嚴格控制溴化溫度、溴化時間及溴的過量度;控制滴定速度,在接近終點時,搖勻、靜置,待溶液反應(yīng)完全,才能保證滴定結(jié)果的準確性。操作步驟繁瑣,分析速度慢、精確度不高。
2色譜法
2.1氣相色譜法
氣相色譜(Gaschromatography,GC)是20世紀50年代出現(xiàn)的一種分離與測定技術(shù),現(xiàn)已成為地質(zhì)環(huán)境有機物分析的常用方法。與化學分析法相比,氣相色譜法分離度好、靈敏度高、分析速度快,能夠?qū)崿F(xiàn)多組分揮發(fā)酚的定性和定量分析,滿足痕量分析的檢測要求。文獻報道測定揮發(fā)酚常用的氣相色譜檢測器有電子捕獲檢測器(Electroncapturedetector,ECD)、氫火焰離子化檢測器(Flameionizationdetector,F(xiàn)ID)和質(zhì)譜檢測器(Massdetector,MSD)。ECD對含強電負性元素(或基團)的有機物靈敏度高,多用于酚衍生物的檢測。揮發(fā)酚經(jīng)鹵素試劑處理后,極性降低,揮發(fā)性增強,對色譜柱活性位置的作用力減小,使峰形拖尾有所改善。然而衍生化效率與實驗條件及揮發(fā)酚的種類密切相關(guān),在不同pH值和溫度下,甲酚、氯酚和硝基酚等揮發(fā)酚的衍生化效果存在差異,需綜合考慮實驗條件的選取,再加上衍生化過程中組分的損失和雜質(zhì)的引入,易造成實驗結(jié)果偏低。此外,ECD對樣品凈化程度要求也較高。隨著多組分檢測趨勢的形成,考慮到衍生化過程的繁瑣,目前該方法已較少采用。FID屬于選擇性檢測器。在多數(shù)情況下,無需衍生化處理,簡單快速,已成功用于地表水、海水和工業(yè)廢水及土壤等地質(zhì)環(huán)境樣品中揮發(fā)酚的測定。孫劍奇等用溶劑萃?。瓪庀嗌V-氫火焰離子化檢測器檢測飲用水中的多種微量揮發(fā)酚,檢出限低至0.094ng/mL。張月琴等利用環(huán)糊精的手性識別特性,用自制的環(huán)糊精毛細管色譜柱成功將甲酚3種異構(gòu)體分離,然而自制柱因制作耗時、繁瑣而逐漸被淘汰。GC-FID和GC-ECD僅僅依靠色譜峰的保留時間進行定性分析,對于保留時間相近的共流出組分,難以作出準確判斷。GC-MS是將具有強大分離功能的色譜儀與具有準確鑒定和定量能力的質(zhì)譜儀聯(lián)用,在提供色譜峰保留時間的同時,還可根據(jù)質(zhì)譜圖獲取待測組分的分子結(jié)構(gòu)信息。選取1個主離子和1~2個次離子作為特征離子,通過與標準品的保留時間和標準質(zhì)譜圖對比后實現(xiàn)定性分析,對主離子峰面積積分后實現(xiàn)定量分析。該方法排除了干擾物,解決了單靠保留時間定性的不確定性缺陷,擴大了檢測范圍,使分析結(jié)果更加可靠。用選擇離子掃描(SIM)質(zhì)譜檢測方式,通過增大掃描頻率,大大提高了分析的靈敏度。已有研究者用GC-MS/SIM分別檢測了土壤、垃圾滲濾液等復雜地質(zhì)環(huán)境樣品中的痕量氯酚、苯酚及甲酚等揮發(fā)酚,方法快速簡便、干擾小、靈敏度高、檢出限低。而楊麗莉等將該技術(shù)擴展到空氣中痕量苯酚、甲酚等污染物的測定,最低檢測濃度為0.001mg/m3,實現(xiàn)了低采樣量、高靈敏度的痕量組分檢測。目前,GC-MS技術(shù)已用于揮發(fā)酚的排查和含量測定,成為現(xiàn)代揮發(fā)酚檢測的重要技術(shù)。
2.2液相色譜法
近些年,液相色譜技術(shù)(Liquidchromatography,LC)發(fā)展較快。雖然LC更適用于高沸點、熱穩(wěn)定性差及高分子量有機物的測定,但其預處理無需衍生化便可直接分析,吸引著一些研究人員在揮發(fā)酚檢測方面不斷探索。LC操作簡單、準確度高、重現(xiàn)性好。在分離度方面,酚羥基的易電離性使生成的離子與分子在固定相中有雙重保留機制,導致峰形嚴重拖尾,使性質(zhì)相近的酚分離性能不佳。通過改變流動相組成、采用梯度淋洗優(yōu)化色譜分離條件,抑制酚的電離,在分離效果和峰形上均得到改善;與GC中自制的環(huán)糊精毛細管柱相比,LC僅在流動相中加入β-環(huán)糊精便可實現(xiàn)甲酚3種異構(gòu)體的分離,操作簡單。在靈敏度方面,Gonzalez-Toledo等用固相微萃?。合嗌V-二極管陣列檢測器測定河水中的揮發(fā)酚,檢出限為1.0μg/L,未達到水質(zhì)中痕量揮發(fā)酚的檢測要求;Penalver等將紫外檢測器和電化學檢測器相連接,使檢出限降低至0.015μg/L。目前,高效液相色譜(HPLC)已應(yīng)用于水質(zhì)和土壤中揮發(fā)酚的定性和定量分析,檢出限最低可達13μg/kg和3ng/L。隨著近年來關(guān)于LC檢測揮發(fā)酚的報道增多,LC方法有望在大量樣品揮發(fā)酚檢測中得到普及。除上述色譜法外,采用離子色譜、毛細管電色譜及毛細管電泳等技術(shù)檢測揮發(fā)酚也有報道。與GC和LC相比,這些方法在分離效率、分離時間或靈敏度等方面有一定優(yōu)勢,但目前尚未廣泛推廣應(yīng)用。
二其他分析方法
化學分析法和色譜法多需要復雜的樣品預處理和大型分析儀器,因此將生物技術(shù)用于化學物質(zhì)的分析逐漸被關(guān)注。電化學測酚中,將絡(luò)氨酸酶、過氧化物酶(如辣根過氧化物酶等)等作為敏感材料用于制備生物傳感器,在酶的催化下,揮發(fā)酚分子作為電子供體迅速與氧反應(yīng)生成苯醌,利用苯醌在電極上還原時產(chǎn)生的電流測定酚的濃度。在測定水中揮發(fā)酚時響應(yīng)時間僅為2s;通過對生物傳感器制備和操作條件的優(yōu)化,使廢水中苯酚和對甲酚的檢出限分別達到1.5×10-8mol/L和7.1×10-8mol/L。該方法選擇性高,快速簡單,易于實現(xiàn)自動化,尤其適合在線應(yīng)急監(jiān)測,但對于酶發(fā)揮活性作用的實驗條件要求較高,且生物傳感器在穩(wěn)定性和使用壽命等方面存在缺陷,目前仍處于探索階段,在實際檢測中少見應(yīng)用。綜上所述,4-氨基安替比林分光光度法、紫外和熒光分光光度法以及溴化容量法等化學分析法主要應(yīng)用于水質(zhì)中揮發(fā)酚的總量分析,方法簡單,儀器和試劑價格相對低廉,其中4-氨基安替比林分光光度法至今仍是使用最多的方法。但是化學分析法無法實現(xiàn)揮發(fā)酚單體的定性分析,由于靈敏度較低,對痕量揮發(fā)酚的檢測困難,當前仍多用于高濃度揮發(fā)酚樣品的分析。隨著多組分檢測趨勢的形成,氣相色譜法和液相色譜法等色譜分析法逐漸應(yīng)用于空氣、水質(zhì)、土壤和沉積物中揮發(fā)酚種類的排查和組分含量的測定。液相色譜法由于其主要用于高沸點、高分子量化合物檢測的局限,目前尚未被廣泛使用。酚生物傳感器等其他分析方法在揮發(fā)酚檢測領(lǐng)域存在較大的研究空間,但現(xiàn)在仍處于研究階段,甚少被實際應(yīng)用。氣相色譜法適用于揮發(fā)酚易揮發(fā)、較穩(wěn)定的特性,且具有靈敏度高、分離度好、分析速度快及適合不同基質(zhì)樣品分析等特點而成為目前應(yīng)用最為廣泛的檢測方法,也是現(xiàn)在地質(zhì)環(huán)境樣品中揮發(fā)酚測定的主要檢測技術(shù)。
三展望
關(guān)于地質(zhì)環(huán)境樣品中揮發(fā)酚分析技術(shù)的研究越來越受到相關(guān)研究人員的關(guān)注。從揮發(fā)酚總量分析向揮發(fā)酚單體分析發(fā)展,從經(jīng)典的化學分析向更高精密度和靈敏度的儀器分析發(fā)展,從預處理與檢測分步實施向自動化與一體化的在線分析發(fā)展,將成為該技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。研發(fā)效率高、專一性強的新型萃取材料和樣品預處理方法,研發(fā)靈敏準確、精密度高的痕量揮發(fā)酚自動化在線檢測技術(shù),將成為關(guān)注的研究重點。最終將建立適用于復雜地質(zhì)環(huán)境樣品中多種痕量揮發(fā)酚測定的分析方法,為揮發(fā)酚的遷移、轉(zhuǎn)化、保留機制及毒性機理研究和環(huán)境監(jiān)測提供更加可靠的技術(shù)支撐。
作者:劉嬌吳淑琪賈靜佟玲單位:國家地質(zhì)實驗測試中心
1礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估的重要性
環(huán)境影響評估是加強環(huán)境破壞管理,提高環(huán)境保護的重要措施,環(huán)境影響評估是指根據(jù)某一項目的建設(shè)計劃或者某地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的規(guī)律,科學、全面、客觀的預測該項目或者經(jīng)濟發(fā)展對當?shù)丨h(huán)境引起的變化,從而針對性的制定環(huán)境保護措施,避免環(huán)境受到嚴重的破壞。環(huán)境影響評估對協(xié)調(diào)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展有十分重要的意義。在礦山開采中,通過地質(zhì)環(huán)境影響評估,能有效地避免礦產(chǎn)資源開發(fā)造成的環(huán)境污染現(xiàn)象,礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估是根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀,對其存在的問題、危害程度、發(fā)展趨勢進行評估,從而制定相應(yīng)的礦山地質(zhì)環(huán)境保護措施。由此可見,礦山地質(zhì)環(huán)境評估工作對礦山資源開采有十分重要的作用。
2礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估的主要內(nèi)容
礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估的主要內(nèi)容有:評估采礦活動對水環(huán)境、水資源造成的影響,如地下水資源枯竭、水質(zhì)污染、地表水漏失、水均衡破壞等;評估采礦活動引起的山體滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫和地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害程度;評估采礦活動對土石環(huán)境、土地資源造成的影響,如土石污染、土地沙漠化、土地利用情況改變等;評估采礦活動對重要工程設(shè)施、自然環(huán)境等造成的影響;評估礦山工程及設(shè)施可能受到的地質(zhì)災(zāi)害;根據(jù)各項評估結(jié)果,制定相應(yīng)的環(huán)境治理措施及礦山土地恢復方案。
3礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估技術(shù)
3.1礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評估
在進行礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估時,要對礦區(qū)存在的土地資源破壞、山體滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地下水資源枯竭、水質(zhì)污染、地表水漏失、水均衡破壞等各種地質(zhì)問題進行詳細的調(diào)查,分析這些地質(zhì)問題的危害程度、發(fā)展趨勢。在評估礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀時,要充分掌握當?shù)氐臍庀髼l件、地形地貌、水文環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等相關(guān)資料,從而對礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境問題種類、特征、規(guī)模、發(fā)展趨勢進行評估,并分析相鄰礦山在采礦過程中的相互影響情況。由于不同的地質(zhì)因素在局部區(qū)域存在一定的差異性,為保證評估結(jié)果的精準度,可以將評估區(qū)域劃分為幾個子單元,相同的評價單元其地質(zhì)環(huán)境一致,這樣就能保證不同的評價單元之間具有對比性。根據(jù)各個評價區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件,賦予評價單元不同的屬性,最后根據(jù)這些屬性對各區(qū)域進行地質(zhì)環(huán)境影響評估。為保證地質(zhì)環(huán)境評價指標的權(quán)重,在選取評價指標時,要堅持簡明性、針對性、普適性、指標量化性、數(shù)據(jù)易取性、動靜結(jié)合性的原則。選取好評價指標后,建立相應(yīng)的數(shù)學模型,評估當前礦山地質(zhì)環(huán)境情況,并預測采礦活動對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響。
3.2礦山地質(zhì)環(huán)境預測評估
在礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,根據(jù)礦山的類型、開發(fā)方案等確定礦山的開采深度、開采范圍、廢棄物治理方案,并預測接下來的采礦活動可能引起或者加劇的地質(zhì)環(huán)境問題,評估礦山建設(shè)造成的地質(zhì)災(zāi)害危害對象、影響程度、發(fā)展趨勢、治理難度。礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估主要包括:評估采礦活動造成的地質(zhì)環(huán)境問題種類、原因、規(guī)模、危害程度;分析采礦活動引起的地質(zhì)環(huán)境問題的恢復治理難度等。
4礦山地質(zhì)環(huán)境治理措施
4.1礦山廢棄物治理
礦山廢棄物治理是礦山地質(zhì)環(huán)境治理的基礎(chǔ),礦山廢渣、棄土、廢石等對礦山的地質(zhì)環(huán)境有很大的影響,礦山廢棄物的長期堆積很容易對礦山周圍的植被、土地造成破壞,對礦山原來的地形地貌及水文環(huán)境造成影響。同時重金屬的廢棄物經(jīng)過長期的雨林、曝曬,會逐漸析出重金屬元素,從而對礦山周邊環(huán)境造成影響,因此,加強礦山廢棄物治理是十分重要的。在實際工作中,可以利用廢棄物回填礦坑,同時還可以配制廢氣礦石和砂石混合物,進行礦坑回填,這樣不僅能減少礦坑回填的成本,還能達到礦山廢棄物治理的目的,對礦山地質(zhì)的恢復有很大的幫助。
4.2礦山地質(zhì)災(zāi)害治理
在以往的礦山開采中,很少對礦坑進行回填處理,極容易引起地質(zhì)坍塌等現(xiàn)象,根據(jù)礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生快慢程度,可以將礦山地質(zhì)災(zāi)害分為突變性地質(zhì)災(zāi)害和緩變性地質(zhì)災(zāi)害兩種情況,突變性地質(zhì)災(zāi)害包括地震、山體崩塌、泥石流、水土流失等,緩變性地質(zhì)災(zāi)害包括地裂縫、地面塌陷、土地沙漠化等。在采礦過程中,地下巖石的應(yīng)力會發(fā)生變化,巖石的應(yīng)力平衡受到破壞,加上礦山廢棄物的隨意堆放,當外力誘發(fā)時,很容易發(fā)生泥石流、崩塌等災(zāi)害。對于礦山地質(zhì)災(zāi)害的治理,首先應(yīng)先查明該地質(zhì)災(zāi)害的成因和發(fā)展趨勢,科學合理地采取相對應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害防治措施。其次要加快礦山植被的恢復速度,可以采用移植樹木的方式恢復礦山周圍的植被,從而減少泥石流、水土流失等災(zāi)害的發(fā)生。土地沙漠化也是礦山地質(zhì)環(huán)境問題的一種,引起土地沙漠化的主要原因是在采礦過程中,水資源逐漸減少,河流干枯,植被的生存環(huán)境受到破壞,植被逐漸減少,造成土地沙漠化,土地沙漠化的治理是一個長期的工程,需要緩慢恢復礦山周邊的土壤水分和植被。為保證礦山環(huán)境治理工作的順利進行,還要加快礦山環(huán)境保護與治理人才的培養(yǎng),從而利用先進的科學技術(shù)進行礦山環(huán)境治理,這不僅能提高礦山環(huán)境治理效率,還能減少礦山環(huán)境治理過程中的資源浪費。
5總結(jié)
礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估對礦山地質(zhì)環(huán)境治理有十分重要的意義,通過礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估,掌握采礦活動引起的礦山地質(zhì)環(huán)境問題的危害程度、發(fā)展規(guī)模,并制定相應(yīng)的地質(zhì)環(huán)境治理措施,從而促進我國礦山環(huán)境保護的進步。
作者:賈胡萍單位:山西春暉工程勘察設(shè)計檢測研究院有限公司
1系統(tǒng)總體設(shè)計
1.1系統(tǒng)開發(fā)的目標(1)將礦山地質(zhì)環(huán)境相關(guān)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行錄入,檢索,查詢和更新,并利用礦山地質(zhì)代價核算評價技術(shù),實現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境損失核算,礦山環(huán)境污染損失核算,資源損毀、損失核算等功能模塊的開發(fā)。(2)利用云計算技術(shù)構(gòu)建高度靈活可擴展,標準化,自動化的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺,實現(xiàn)資源共享,提高資源利用率,確保系統(tǒng)的“零”中斷。(3)探索礦山地質(zhì)信息技術(shù)與云平臺融合方案,為解決礦山地質(zhì)信息技術(shù)“孤島”問題,積累更多經(jīng)驗。
1.2系統(tǒng)開發(fā)的原則(1)先進性原則。采用微軟最新開發(fā)平臺.net4.0框架進行開發(fā),采用系統(tǒng)工程思想,滿足系統(tǒng)性能可靠,易于維護的要求。并充分考慮礦山企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展和信息技術(shù)的進步空間,將業(yè)務(wù)和信息技術(shù)有效結(jié)合。(2)統(tǒng)一性與規(guī)范性原則。在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)開放,基于業(yè)界開放式標準,在國家相關(guān)標準和行業(yè)標準的指導下,采用遵循統(tǒng)一、規(guī)范的信息編碼和坐標系統(tǒng)、規(guī)范的數(shù)據(jù)精度與符號系統(tǒng)等。(3)可擴展性原則。系統(tǒng)在設(shè)計的過程中,采用標準的API接口,滿足客戶后續(xù)的定制需求。同時底層數(shù)據(jù)接口已經(jīng)預留了擴充升級的余地,為今后系統(tǒng)升級奠定了基礎(chǔ)。(4)適應(yīng)性原則。為應(yīng)對今后不斷發(fā)展和完善的統(tǒng)計核算方法、調(diào)查方法和指標體系,系統(tǒng)采用了組合建模方式,具有廣泛的適應(yīng)性。(5)實用性原則。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡潔,功能方便、靈活,用戶界面友好,便于操作。
1.3系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.3.1系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)設(shè)計礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算系統(tǒng)是以融合基礎(chǔ)架構(gòu)(HPCloudSystemMatrix)作為基礎(chǔ)進行設(shè)計,從邏輯上劃分為3層,普通用戶通過資源請求層獲取資源,包括創(chuàng)建或者訪問礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)系統(tǒng),管理員用戶通過資源請求層實現(xiàn)對礦山資源地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)系統(tǒng)實例的生命周期管理,包括增加CPU、內(nèi)存、硬盤空間、啟動關(guān)閉實例等。當用戶確定提交服務(wù)目錄的資源時,云控制器會調(diào)用工作流引擎檢查資源的有效性,反之,則返回錯誤提示資源不足。如果資源滿足要求,資源交付層將會通過工作流引擎,通知資源供應(yīng)層供應(yīng)資源。資源供應(yīng)層根據(jù)資源交付層的要求分配計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源以及存儲資源,同時會調(diào)用相應(yīng)的安裝源自動完成系統(tǒng)的安裝與部署。底層的資源管理器利用虛擬化資源層將具體的硬件資源(服務(wù)器,存儲,網(wǎng)絡(luò))進行池化,形成服務(wù)器資源池,存儲資源池和網(wǎng)絡(luò)資源池供上層使用。資源的池化利用VMware的ESXi或者Mircosoft的HyperV以及Linux的KVM實現(xiàn)的,因而本設(shè)計方案支持客戶多種虛擬化選擇,資源的監(jiān)控借助HP的InsightDynamic軟件實現(xiàn)。
1.3.2系統(tǒng)邏輯業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(1)礦山地質(zhì)環(huán)境損失核算。在礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)利用過程中,由于采礦活動的影響而產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境變異或破壞事件,主要包括礦區(qū)地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡,含水層破壞損失補償,地形地貌景觀破壞造成的經(jīng)濟損失等。(2)礦山環(huán)境污染損失核算。在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中,所產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣對環(huán)境造成損害,由此帶來的經(jīng)濟損失。(3)水土流失損失核算。在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中,因施工或者開礦所產(chǎn)生的廢石和礦渣引起土壤退化和植被破壞,造成土壤養(yǎng)分、水分損失等,由此帶來的經(jīng)濟損失。
1.3.3系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計作為一個完整的礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),從業(yè)務(wù)的角度應(yīng)該包含地質(zhì)損害數(shù)據(jù),未用礦產(chǎn)資源破壞數(shù)據(jù),土地資源損失數(shù)據(jù),森林生態(tài)系統(tǒng)破壞數(shù)據(jù)等,涵蓋幾乎全部進行地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)技術(shù)工作數(shù)據(jù)。同時考慮到數(shù)據(jù)的易維護性和性能,將每個專題分別建庫。另外,針對云平臺的系統(tǒng)維護數(shù)據(jù),譬如主機信息,系統(tǒng)資源池分配與回收信息等專門引入了一個云平臺數(shù)據(jù)庫進行保存。通過對整個系統(tǒng)進行總體分析,對數(shù)據(jù)進行層次劃分,分別為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、專題代價核算數(shù)據(jù)層、專題空間數(shù)據(jù)層。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層由云平臺基礎(chǔ)信息庫、系統(tǒng)管理模塊庫組成,云平臺基礎(chǔ)信息庫由HP云平臺管理引擎自動維護和處理,主要維護數(shù)據(jù)包括云平臺資源池信息,系統(tǒng)資源利用率信息,基礎(chǔ)設(shè)施的生命周期信息等,系統(tǒng)管理模塊庫中主要包含用戶權(quán)限信息,礦產(chǎn)資源信息,礦種信息,工業(yè)產(chǎn)值信息,人均GDP信息等;專題空間屬性數(shù)據(jù)層能夠?qū)M行業(yè)務(wù)系統(tǒng)代價核算的成功數(shù)據(jù)進行查詢,檢索和保存。
2系統(tǒng)實現(xiàn)與自動化部署
2.1系統(tǒng)軟件、硬件平臺該平臺采用HPCloudSystemMatrix(version7.2)作為底層資源平臺,以C#作為主要開發(fā)語言實現(xiàn),
2.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計
2.2.1空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫存儲圖形數(shù)據(jù),圖形數(shù)據(jù)分為平面圖形數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)。建立平面圖件庫,首先利用計算機將平面圖件數(shù)據(jù)柵格圖形進行矢量化。平面圖形數(shù)據(jù)又被拆分為3層———“圖幅—層—目標”,根據(jù)地物分類和用戶的實際需要,設(shè)計出相應(yīng)的圖層。并根據(jù)圖形上不同的要素類型,將圖形要素分為道路、水域、塌陷地、林(草)地、耕地、工礦用地、復墾區(qū)、地面建筑物、井下巷道、采掘工作面等10類,在矢量化過程中,將相同類別的圖形要素放置在同一圖層上,因此,一個平面圖件被分為10個圖層。遙感圖像庫存儲的數(shù)據(jù)來源于利用遙感技術(shù)對礦山環(huán)境進行長期的動態(tài)監(jiān)測獲得的遙感數(shù)據(jù),遙感數(shù)據(jù)包涵了地面物體的各種特征量,通過提取與分析這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)測與環(huán)境變化的反演,可為礦山環(huán)境管理提供直接、客觀的數(shù)據(jù)支撐。
2.2.2屬性數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫主要存儲礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算邏輯運算相關(guān)的數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)庫中的圖形上每一地物對應(yīng)的若干屬性數(shù)據(jù)。根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算的要求,設(shè)計各種表格,并規(guī)定各個數(shù)據(jù)項的類型、長度等,屬性數(shù)據(jù)庫具體的結(jié)構(gòu)與礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算的邏輯業(yè)務(wù)關(guān)系表格一致。各數(shù)據(jù)表間通過ID號建立查詢關(guān)系。
2.2.3成果數(shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)庫主要為某地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)代價核算的成果數(shù)據(jù),如:礦山地質(zhì)環(huán)境損失代價核算、礦山環(huán)境污染損失代價核算、水土流失損失代價核算等。通過建設(shè)成果數(shù)據(jù)庫可以系統(tǒng)地檢查前期礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境影響評價工作過程中資料收集的完備性,提高下一步綜合研究工作目標的清晰度,從而可以對該地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)的整體情況進行代價核算,為礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作奠定基礎(chǔ),為礦產(chǎn)資源開發(fā)和礦山環(huán)境的恢復治理工作提供決策依據(jù)。
2.3系統(tǒng)云圖設(shè)計與自動化部署系統(tǒng)將業(yè)務(wù)處理模塊部署在一臺虛擬機(Min-eralApplication)上,將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署到另一臺虛擬機(MineralDatabase)上,實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化部署和升級。登錄到云平臺后,通過拖拽圖標完成系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建,進行簡單的連線與配置。通過該云圖(礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)系統(tǒng)),普通用戶就可以利用該云圖進行自動化部署。系統(tǒng)自動化部署成功后,登錄系統(tǒng),進入各個系統(tǒng)模塊進行相應(yīng)業(yè)務(wù)的代價核算。
3系統(tǒng)安全設(shè)計
私有云計算安全涉及數(shù)據(jù)異地訪問風險、數(shù)據(jù)存放地風險、信息管理風險、數(shù)據(jù)隔離風險、法律調(diào)查支持風險、持續(xù)發(fā)展和遷移風險等內(nèi)容。結(jié)合該系統(tǒng)特性,云平臺的安全控制方案為:(1)硬件層次上,將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲采用冗余技術(shù),保證運算平臺的高可靠性,同時利用HPVC虛擬化技術(shù)來實現(xiàn)整個刀片的“熱插拔”,提高系統(tǒng)的可用性。(2)在軟件層次上,由于所涉及的礦業(yè)數(shù)據(jù)安全級別要求較高,將不同運行模塊的數(shù)據(jù)分別建立子數(shù)據(jù)庫,既確保數(shù)據(jù)的安全,又有利于數(shù)據(jù)的備份和維護。引入設(shè)置權(quán)限域和角色的方式,有效管控權(quán)限域內(nèi)的數(shù)據(jù)源,根據(jù)權(quán)限隔離數(shù)據(jù),防止誤操作和越級行為,還可以采取數(shù)據(jù)加密和身份認證作為進一步的安全管控措施。(3)利用HP云平臺提供的安全監(jiān)控技術(shù),實時監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)流向,記錄操作日志,并定期分析數(shù)據(jù)異常,防止機密數(shù)據(jù)或信息被竊取或篡改,防止網(wǎng)絡(luò)被惡意滲透或監(jiān)聽,確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)安全。
4結(jié)語
通過將礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)特點與云計算技術(shù)相融合,提出了有效的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計方案,并驗證了其可行性。下一步的工作重點是將大量的礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)進行架構(gòu)的調(diào)整、遷移到云平臺中,在保證系統(tǒng)高可用性的前提下,提高資源利用率,實現(xiàn)礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)的“大集中”。
作者:楊耀紅單位:中國國土資源經(jīng)濟研究院
1、礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理現(xiàn)狀分析
我國相關(guān)法律法規(guī)中對礦山地質(zhì)環(huán)境進行了明確規(guī)定,作為礦山采礦權(quán)人有責任對礦山開發(fā)中破壞的地質(zhì)環(huán)境進行治理,但是由于受到我國國情及社會形態(tài)影響,只有很少一部分礦山企業(yè)會對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,再加上我國小型礦山的比例近95%,所以礦產(chǎn)資源開發(fā)中的不合理開發(fā)、無視礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作等現(xiàn)象十分普遍,導致部分礦山地質(zhì)環(huán)境及周圍生態(tài)環(huán)境都遭到了嚴重破壞。本文認為礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理主要存在以下幾點問題:
1.1礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境保護之間的矛盾地方政府及礦山企業(yè)大力開發(fā)礦產(chǎn)資源的主要目的在于創(chuàng)造經(jīng)濟效益,而大部分礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中由于過于強調(diào)經(jīng)濟效益最目標,而嚴重忽略了礦山地質(zhì)環(huán)境保護和土地資源節(jié)約利用的重要性,從而導致礦山企業(yè)運行中沒有對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,從而使礦業(yè)開發(fā)中不斷衍生出新的地質(zhì)環(huán)境問題,從而使其進入到一個惡性循環(huán)中?,F(xiàn)階段我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理依舊處于較低水平,礦產(chǎn)資源開發(fā)創(chuàng)造的經(jīng)濟效益與環(huán)境保護創(chuàng)造的綜合效益一直處于相互矛盾狀態(tài)。
1.2礦山地質(zhì)環(huán)境保護法律法規(guī)不完善現(xiàn)階段我國相關(guān)法律法規(guī)對礦山地質(zhì)環(huán)境保護的管理相對較為薄弱,雖然很多法律條文中要求礦產(chǎn)資源開發(fā)中必須對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,但是相關(guān)法律法規(guī)中沒有對具體的地質(zhì)環(huán)境保護管理制度和規(guī)章進行界定。礦產(chǎn)資源開發(fā)管理部門的分散導致其環(huán)境執(zhí)法管理存在職責交叉現(xiàn)象,管理體系的不完善是限制礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的主要原因,而且該項工作在開展中嚴重缺乏完善法制保障,難以威懾一些礦山企業(yè)對礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞行為。一些開采時間較長的礦山已形成了較為嚴重的地質(zhì)環(huán)境問題,但是在追責過程中難以找到主要責任人,或礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理資金來源的不持續(xù)性,使其難以形成一個長期有效的保護與治理機制,從而導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的成效普遍較差。
1.3礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理應(yīng)用技術(shù)落后我國礦山企業(yè)主要以小型礦山企業(yè)為主要成分,由于這類礦山企業(yè)在礦產(chǎn)資源開發(fā)中,存在礦坑設(shè)計不合理、采礦方法不當以及工藝技術(shù)落后等問題影響,甚至一些小型礦山企業(yè)還在使用“崩塌法”“放大炮”等傳統(tǒng)開采技術(shù)進行礦產(chǎn)生產(chǎn),導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護的嚴峻性和提高礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作的難度。再者,礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作是一項技術(shù)性很強的工作,而一般的環(huán)境治理與保護技術(shù)無法滿足礦山地質(zhì)環(huán)境實際需求,在治理過程中由于受到礦山地質(zhì)環(huán)境復雜、調(diào)研工作不到位以及經(jīng)費不足等問題影響,導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理中存在治理不徹底、治標不治本等問題,這勢必會對我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展產(chǎn)生影響。
2、加強礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的對策建議
2.1加強相關(guān)法律法規(guī)的建設(shè)與實施現(xiàn)階段我國有關(guān)部門必須要將完善礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理的法律法規(guī)、監(jiān)督管理機制作為主要內(nèi)容,只有健全的法律法規(guī)才能使礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理向法制化、制度化、規(guī)范化以及科學化方向發(fā)展,以便于可以在新時期實現(xiàn)礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。各地方政府應(yīng)結(jié)合本地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境特點來完善環(huán)保的法律法規(guī),并要基于可持續(xù)發(fā)展角度來建立產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)規(guī)范,將監(jiān)督管理貫穿到各類礦產(chǎn)資源開發(fā)全過程,這樣才能使我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作盡快走上法制化道路。再者,我國政府及有關(guān)部門必須要完善礦山地質(zhì)環(huán)境保護監(jiān)督管理體系,確保主管部門后要求其不斷加大對礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的監(jiān)督與管理,通過執(zhí)法力度來徹底消除該項工作中所存在的問題及不足,并進一步落實礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理責任制,確保通過礦山環(huán)境保護與治理工作來提高礦山環(huán)保力度。
2.2依靠科技進步來提高礦山開采技術(shù)水平礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的順利開展必須依靠先進采礦技術(shù)作為支撐,因此,這便要求我國礦山企業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域要不斷加大技術(shù)創(chuàng)新與技改力度,全面推動我國礦山生產(chǎn)領(lǐng)域進入新一輪產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級,這對實現(xiàn)我國社會生產(chǎn)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。礦山企業(yè)要在國家的宏觀調(diào)控下不斷提高科學技術(shù)水平,逐步施行強化技術(shù)改造和技術(shù)革新政策來推動其不斷改造設(shè)備及生產(chǎn)工藝,積極采用國內(nèi)外先進的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備以及新材料投入到礦產(chǎn)資源開發(fā)中,確保礦山企業(yè)在提高經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上降低對礦山地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。
2.3加大科學技術(shù)在礦山環(huán)境保護中的應(yīng)用先進的科學技術(shù)是加強礦山地質(zhì)環(huán)境與保護工作的重要保障,所以礦山企業(yè)要不斷加大礦山環(huán)境保護及治理技術(shù)的研究應(yīng)用,尤其是要不斷加大對礦山的綜合利用、尾礦、礦渣等開發(fā)利用的科技投入和生產(chǎn)開發(fā)研究工作,這樣不僅可以有效提高礦山企業(yè)的整體生產(chǎn)效率,也可以降低礦山開發(fā)中對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。礦山企業(yè)要根據(jù)實際情況來積極引進和使用礦區(qū)損毀土地復墾及生態(tài)重建技術(shù),通過加大礦山環(huán)境治理與土地復墾力度來提高我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作水平。
2.4境保護的經(jīng)濟政策,通過建立一個多元化、多渠道的投資機制來調(diào)動社會各領(lǐng)域的積極性,這樣才能有效解決礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作資金難得問題。各地方政府要制定礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理的優(yōu)惠政策,調(diào)動礦山企業(yè)和全社會積極投入到礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作中,將礦山環(huán)境治理納入到經(jīng)濟市場機制中,通過我國經(jīng)濟市場的調(diào)節(jié)作用來促進礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理,這對實現(xiàn)我國社會各領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重要意義。
3、結(jié)語
綜上所述,礦山資源開發(fā)對促進我國社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展有著重要意義,但是由于礦山地質(zhì)環(huán)境承載容量畢竟有限,這便要求社會各領(lǐng)域都要意識到礦山地質(zhì)環(huán)境保護的重要性,通過建立完善的礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)管體系與法規(guī)體系,并不斷提高礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理相關(guān)技術(shù)水平,才能確保礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的順利開展。
作者:王成松單位:西藏地勘局第二地質(zhì)大隊
1礦山地質(zhì)環(huán)境問題
凡口鉛鋅礦地下水動、靜儲量大,水文地質(zhì)條件極復雜。在礦山建設(shè)早期,曾多次發(fā)生突水、涌泥、淹井、地面塌陷、河水倒灌等水害,一度使礦山基建工作停滯。1958—1984年完成淺部截流疏干治水工程,使得礦區(qū)形成了一個降深120m、半徑約2900m、影響范圍達7.75km2的穩(wěn)定疏干漏斗,有效地消除了地下水對采礦的威脅,保證了礦產(chǎn)資源的開發(fā),但由于礦山長期疏干排水,主要導致以下地質(zhì)環(huán)境問題:(1)在疏干漏斗范圍內(nèi),地面塌陷活動頻繁,從建礦以來,共產(chǎn)生塌陷3616個(不包括老塌陷復活),個別區(qū)域塌陷規(guī)模大,復活率高,由此毀壞水田、旱地、宅地共80.6萬m2。同時塌陷也影響到礦區(qū)主要生產(chǎn)設(shè)施的安全運行,如加壓站、風井、壓風機站、充填站等,危及礦山安全生產(chǎn)。(2)塌陷使得局部土層喪失隔水性,成為溝通地表水和地下水的直接通道。在塌陷高發(fā)期,礦坑涌水量上升明顯,平均每天增加5000~10000m3。2011年5月凡口河發(fā)生塌陷,河水全部導入井下,瞬時涌水量超過了50000m3,比正常涌水量增加了1倍。地面水通過塌陷向地下水轉(zhuǎn)化的同時,其沖刷、搬運作用一方面將塌陷擴大,增加通道的過水能力,另一方面帶走了大量的泥沙,使得礦井涌水的含沙量增加,井下水倉每年沉積泥沙達9390m3。從以上分析可以看出,礦區(qū)的主要地質(zhì)環(huán)境矛盾為疏干排水引發(fā)的大范圍地面塌陷,而地面塌陷又導致井下涌水量和泥沙量增加,從而引發(fā)塌陷擴大或者發(fā)生新的塌陷,在周而復始的惡性循環(huán)影響下,礦區(qū)的環(huán)境地質(zhì)問題越來越惡化。
2礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理方案
2.1局部治理通過對塌陷的分布規(guī)模、活動規(guī)律及成因進行研究,發(fā)現(xiàn)礦區(qū)的塌陷頻發(fā)區(qū)主要集中在4種地方:第一種是金星嶺背斜軸部和F3、F4等斷層局部破碎帶附近,由于下覆地層完整性差,地下水活動頻繁,導致塌陷相對密集;第二種是淺部礦體附近,由于受到硫化礦體氧化影響,地下水呈酸性,導致巖溶特別發(fā)育,該地段塌陷相對密集;第三種是地下水主要徑流通道,巖溶含水層原排泄方向上(金星嶺至鐵石嶺)塌陷特別發(fā)育;第四種是河床地段及附近,巖性以松散的砂卵石為主,塌陷最容易發(fā)生。從以上塌陷密集區(qū)的特點分析,發(fā)生塌陷必須具備2個條件:地下水活動頻繁和下覆地層巖溶發(fā)育。針對以上2個特點,制定如下措施:①對已經(jīng)發(fā)生的塌陷和未暴露洞口的塌陷,先用塊石、碎石回填,接近地表時用黏土回填,并夯實高出地面0.5m,防止周邊水流向塌陷區(qū);對暴露巖溶洞口的塌陷,先清除塌陷松散土層,然后在洞底打10~15cm厚的混凝土底板,徹底封堵基巖洞口后,分層回填;②礦區(qū)主要河床進行塊石護坡,混凝土鋪底加固防滲,局部取直改道,對流經(jīng)塌陷區(qū)內(nèi)地表水系進行截流改道。
2.2整體治理礦區(qū)水文地質(zhì)條件平面特點:西部和北部為隔水層,東部和南部為含水層,是主要進水通道,西部、北部隔水層對巖溶含水層構(gòu)成“”型的隔水邊界。礦區(qū)水文地質(zhì)條件在垂直面上特點:上部為10~20m的黏土層,其下為灰?guī)r,是礦區(qū)的主要巖溶含水層,巖溶發(fā)育標高為-20~-40m,灰?guī)r以下為隔水層。利用礦區(qū)有利的水文地質(zhì)條件,橫切礦區(qū)南部和東部的主要進水通道,實施帷幕注漿截流,從根本上解決礦床充水的問題,最大限度地減少礦坑排水量,消除巖溶塌陷的誘發(fā)因素。但是凡口鉛鋅礦地下動水強烈,且為生產(chǎn)礦山,要求帷幕工程施工時不能影響礦山的正常生產(chǎn),而且必須有成熟的帷幕設(shè)計及施工經(jīng)驗。礦山地面帷幕在我國經(jīng)過近30多a的實踐發(fā)展,工藝技術(shù)已日趨完善,目前已完成了近40多條礦區(qū)截流帷幕,如濟南張馬屯鐵礦帷幕長480m,堵水率達到了53%;水口山鉛鋅礦帷幕長560m,堵水率達到了55%;新橋硫鐵礦帷幕長690m,堵水率達到了78%;大紅山礦帷幕長530m,堵水率達到了60%。在借鑒以往成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,經(jīng)過多年的現(xiàn)場調(diào)查,2007年8月在凡口鉛鋅礦進行工業(yè)試驗,2009年下半年開始大規(guī)模建設(shè),于2012年底竣工,累計完成地面帷幕軸線1560m,施工鉆孔240個,注漿量18.6×104m3,耗用水泥6×104t,黏土6.5×104t,水玻璃3800t。
3綜合治理效果
3.1塌陷防治效果可以看出,2006—2010年累計塌陷個數(shù)為850個,年平均塌陷170個,2011年的塌陷個數(shù)就下降到118個,2012年帷幕工程竣工,2013年礦區(qū)全年的塌陷僅為14個,說明帷幕注漿效果明顯,塌陷得到了有效控制。結(jié)合礦區(qū)地下水位觀測,凡口鉛鋅礦帷幕注漿施工后,疏干漏斗回縮到帷幕線范圍內(nèi),涌水量及含泥量大幅降低,水質(zhì)較清,幕外水位基本恢復到疏干前的狀態(tài),雨、旱季涌水量和地下水位相對穩(wěn)定,有效地消除了地面塌陷產(chǎn)生和活動的因素,進而從根本上解決地質(zhì)環(huán)境恢復治理的難題。
3.2礦區(qū)地下水資源保護1997—2007年凡口鉛鋅礦-40m截流巷道(礦區(qū)的主要疏干巷道)平均排水量為928×104m3/a。2012年底礦區(qū)地面帷幕工程竣工后,-40m截流巷的水量明顯減少,現(xiàn)在排水量約為7801m3/d,地下水涌水量減少70%,估計年平均減少在66%以上,每年減少排水量612.5×104m3。同時按照礦區(qū)的實測涌水含水率的平均值反算,每年減少地下水沖刷搬運泥沙量6490m3,所以該技術(shù)從根本上解決了因疏干地下水導致水位下降和地面沉降等問題,同時為保護區(qū)域地下水資源起到積極作用。
4礦坑水資源綜合利用
地下水是一種量大、質(zhì)優(yōu)的水資源,但由于采礦活動使得區(qū)域的地下水資源受到了污染和破壞,極大的浪費了水資源。對礦坑水資源充分利用,一方面可以減少排水及礦坑排水對地表、地下水的污染,另一方面可以減少生產(chǎn)對地表水的需求。結(jié)合礦山實際情況對礦區(qū)的礦坑涌水進行綜合利用。0m中段水質(zhì)清澈,流量穩(wěn)定,約3000m3/d,在井下沉淀后用于生產(chǎn);-160m中段有一裂隙水,水質(zhì)清澈,流量穩(wěn)定,約800m3/d,直接用于井下生產(chǎn);帷幕施工完后,擬對-40m中段地下水管路進行改造,約2000m3/d地下水用于生產(chǎn),井下生產(chǎn)全部利用地下水。
5結(jié)論
凡口鉛鋅礦因地下水疏干引發(fā)地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害,長期以來投入大量的人力、物力恢復治理地質(zhì)環(huán)境。2007年開始采用以帷幕注漿為主的技術(shù)方法,從根本上解決了地面塌陷等地質(zhì)環(huán)境問題,同時對礦坑涌水進行統(tǒng)籌安排、綜合利用,進一步節(jié)約了水資源,取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益,值得同類礦山借鑒。
作者:熊萬勝單位:深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦
一、礦山采后地質(zhì)環(huán)境預測
1礦山開采影響范圍
1.1放炮影響范圍根據(jù)開發(fā)方案,采場每次布置3排鉆孔,每排10個孔,排距4.6m,孔距5.6m,共布置30個孔,每孔深16.5m,超深1.5m,以確保爆破后臺階高度達15m。
1.2采礦可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害影響范圍礦山開采過程中采用自上而下臺階式分層開采,高度為15m;開采時工作臺階切向坡和反向坡最終開采的邊坡角不大于55°。由此可確定采礦可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害影響范圍為礦區(qū)開采最終邊界外延15m。綜上所述:礦山開采影響范圍為露天采場外延215m。
2地質(zhì)災(zāi)害危險性預測根據(jù)開發(fā)技術(shù)方案,礦山開采后四周將形成5段高度為110m的邊坡,邊坡編號分別為AB、BC、CD、DE、EF,邊坡位置詳見福祿鎮(zhèn)周家槽周家槽水泥用石灰?guī)r礦山礦區(qū)范圍及開采平面圖
3水文地質(zhì)預測礦區(qū)范圍內(nèi)開采三疊系下統(tǒng)嘉陵江組三段(T1j3)石灰?guī)r礦層,開采標高均高于當侵蝕基準面;開采范圍內(nèi)無河流、水庫等地表水體;地下水與地表水沒有必然的水力聯(lián)系。礦山開采對巖溶裂隙水的補給條件破壞小,礦山開采后不會對含水層結(jié)構(gòu)破壞,不會造成地下水水位下降、疏干等。對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。
4地形地貌預測按照開發(fā)利用方案,礦山開采后將形成高度0~105m的邊坡,礦山采礦活動對地形地貌景觀影響嚴重。
5土地資源影響預測璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦不單獨設(shè)置料場及廢渣場,在礦區(qū)東側(cè)采區(qū)50m外設(shè)置破碎站及運輸?shù)缆?,占用耕地資源4.41ha;工業(yè)廣場修建占用耕地資源1.59ha;礦區(qū)為露天采場,占用耕地資源43ha;石灰?guī)r礦山開采共占用耕地49ha。因此,璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦開采后對土地資源影響嚴重。
6建(構(gòu))筑物影響預測礦山為露天開采,將會對礦區(qū)范圍內(nèi)的所有建(構(gòu))筑物全部破壞。根據(jù)計算的爆破地震波安全距離為158.45m,計算的爆破產(chǎn)生飛石最遠飛散距離為200m;對礦區(qū)周邊200m范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物造成較嚴重破壞。因此,璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦開采后對建(構(gòu))筑物影響嚴重。
二、礦山地質(zhì)環(huán)境防治
針對礦山開采影響范圍及采后地質(zhì)環(huán)境因素的影響預測結(jié)果,將礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復劃分為重點區(qū)、次重點區(qū)、一般區(qū),設(shè)計以下防治工程:1)礦山開采時應(yīng)及時清除邊坡上的掉塊,特別是在BC邊坡東段邊坡可能會發(fā)生局部掉塊。2)對礦山采坑四周形成的邊坡采用生物工程護坡;對采坑坑底進行綠化或土地復墾。3)對礦區(qū)道路、破碎站和工業(yè)廣場區(qū)域進行環(huán)境恢復。4)修建截排水工程。
1邊坡防治工程
1.1邊坡放坡根據(jù)開發(fā)方案礦山開采的最終邊坡角為55°,自上而下臺階式分層開采,采高15m,臺階寬度約10.5m;AB邊坡長約600m,高2~50m;BC邊坡長約440m,高50~106m;CD邊坡長約360m,高40~96m3;DE邊坡長約526m,高17~42m3;EF邊坡長約210m,高2~17m;放坡處理各段邊坡。
1.2清理危石及時清理采場邊坡上的危石,避免發(fā)生危石滾落傷人事故。按照“邊采邊治”的原則,對各邊坡上的危石清理完成后,才能進行下一臺階的開采。
1.3截水溝礦區(qū)位于瀝鼻峽背斜軸部,地形呈渾圓狀的小型獨立山包,自然排水條件良好,匯水面積小,在礦區(qū)DE、EF邊坡頂部修建截水溝長約300m,以防治地表水進入礦區(qū)。在其余每個臺階坡面每隔50m,高差10~20m,設(shè)置橫向和豎向的截排水溝,將邊坡頂部的地表水匯入采坑內(nèi)的排水溝,避免對坡面草籽植物造成沖刷,豎向的排水溝按急流槽設(shè)計。迎坡面溝壁需設(shè)置泄水孔。
2水文防治工程礦山開采后的采場地面標高高于當?shù)厍治g基準面,對地下水的影響小。對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。故本次不對其進行處理。但未解決礦山生產(chǎn)、生活用水,需在工業(yè)廣場內(nèi)修建一個蓄水池。蓄水池尺寸為15m×15m×2m,墻體寬度為0.3m,預計砌筑工程量約為36m3。生產(chǎn)廢水主要為清洗礦車及挖掘機所排除的污水,設(shè)計每個污水處理池采用尺寸為2.5m×2.5m×1.6m,容積10m3污水處理池3個,墻體寬度為0.3m。預計開挖工程量30m3;砌筑工程量約為14.4m3,污水經(jīng)生化處理后由砼管排放。露天采石場的作業(yè)點應(yīng)實行濕式作業(yè)和噴霧灑水,對采場及裝載點設(shè)2臺灑水器進行了灑水降塵,防止粉塵飛揚。
三、地形地貌景觀防治工程礦山環(huán)境恢復治理設(shè)計方案圖。
1露天采場采坑地貌景觀恢復根據(jù)劃定礦界和開發(fā)方案,露天開采結(jié)束后采坑的平面面積為302013m2,礦山開采前礦區(qū)土地主要為耕地,以種植果樹為主;礦山開采難以恢復原來的地面植物,故礦山環(huán)境恢復治理主要以綠化為主??刹扇≈卫矸桨溉缦拢海?)回填土壤,平均厚度不得小于0.8m,預計回填方量為241610m3;(2)平整場地,場地平整應(yīng)采坑中間高,四周低,便于地表水排入排水溝中;(3)植樹,行距×株距為5m×5m,預計12080株,建議種植樟樹或果樹等經(jīng)濟類樹木(4)排水,沿采坑邊坡坡腳圍繞采坑修建截排水溝,保證采坑內(nèi)地表水排泄通暢,將礦區(qū)的地表水有序的排放到礦區(qū)東側(cè)地形較低地段,用以灌溉耕地。排水溝采用梯形斷面,底寬400mm,頂寬700mm,高800mm,壁厚300mm,預計長度約2350m。排水溝每隔10~15m設(shè)置一道伸縮縫,用瀝青麻絲進行有效止水。
2采坑邊坡地貌景觀恢復采坑邊坡采用坡面綠化+截排水的礦山環(huán)境恢復設(shè)計方案。對于采坑邊坡主要采取分階放坡+綠化處理。每級邊坡分階高度取15m,每階平臺寬度取10.5m,種植蔓藤類植物綠化坡面,在坡頂設(shè)置截排水溝。臺階邊緣修砌墻體,墻體嵌入基巖0.1m,墻體截面0.3m×0.5m(寬×高)。墻背回填0.3m厚的土壤,蔓藤種植行距×株距為5m×3m。截排水工程在邊坡防治工程中實施。
3礦區(qū)公路及破碎站礦區(qū)公路兩側(cè)及破碎站區(qū)域的空地進行植樹綠化,預計植樹60株。待礦山閉坑后,建筑垃圾清除干凈,將表層1.0m范圍土地掘松,種植樟樹等經(jīng)濟類樹木。礦區(qū)公路和破碎站的平面面積約為4410m2,可采用挖掘機松土,植樹綠化,行距×株距為5m×5m,預計176株。
4土地資源的采后處理礦區(qū)主要的土地資源占用和破壞為礦區(qū)范圍內(nèi)的采場、礦區(qū)東側(cè)的破碎站及工業(yè)廣場,礦山閉坑后,采場及破碎站將對其進行地貌景觀恢復,工業(yè)廣場建(構(gòu))筑物提供給當?shù)厥褂茫贿M行處理。
5地表建(構(gòu))筑物的處理礦山為露天開采,將會對礦區(qū)范圍內(nèi)的所有建(構(gòu))筑物全部破壞,對礦區(qū)周邊200m范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物造成較嚴重破壞。為保護村民的人身財產(chǎn)安全,對在影響范圍內(nèi)的村民實施搬遷。
四、結(jié)論
1)分析了礦山地質(zhì)條件,認為礦山開發(fā)技術(shù)條件的級別為中等;
2)根據(jù)礦山開采方式,采用赤平投影的方法,對礦山采后地質(zhì)環(huán)境進行評估,得出礦山開采影響范圍為露天采場外延215m;水泥用石灰?guī)r礦采礦活動誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性大,造成的損失小,危險性中等,影響嚴重;對含水層影響較輕;對地形地貌景觀影響嚴重;對土地資源影響嚴重。因此,預測礦山采礦活動對礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴重。
3)結(jié)合露采對石灰石礦區(qū)各地質(zhì)要素的影響程度,提出相應(yīng)的防治措施,對采后礦區(qū)環(huán)境的恢復起到指導作用。
作者:尹小波張云鵬邵靜靜任翔單位:河北聯(lián)合大學河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實驗室四川科技職工大學
1地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量影響因素分析
影響因素分析從淺層地溫能的兩類開發(fā)方式分析,淺層地溫能地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣主要取決于地質(zhì)環(huán)境背景條件、區(qū)域環(huán)境地質(zhì)問題、淺層地溫能開發(fā)層的儲水空間(第四系及含水層)、淺層地溫能開發(fā)層的儲水能力(水量環(huán)境)及影響淺層地溫能開發(fā)設(shè)備運行的地下水水質(zhì)環(huán)境。地質(zhì)環(huán)境背景條件、區(qū)域環(huán)境地質(zhì)問題包括的內(nèi)容很多,在拉薩市對淺層地溫能開發(fā)有影響的因素主要地形坡度、區(qū)域地殼穩(wěn)定性、各種地質(zhì)災(zāi)害。人類生存與工程活動適宜在一定的地形坡度區(qū)域,在這個區(qū)域內(nèi),人們耕種、建筑各類構(gòu)筑物都適宜。地形坡度大于這個區(qū)域,人類的生活成本就會大幅增加,甚至是不可能生存。對于淺層地溫能的開發(fā)也不例外,淺層地溫能開發(fā)的適宜坡度應(yīng)為0-35°,在這個地形坡度內(nèi),其坡度越小,其開發(fā)成本也會越小。區(qū)域地殼穩(wěn)定性對淺層地溫的開發(fā)影響也比較顯著,在地震活動頻繁,地震烈度較大的區(qū)域內(nèi),開發(fā)淺層地溫能的建設(shè)及各種設(shè)施均會受到影響。地質(zhì)災(zāi)害存在及其危險區(qū)域影響地面地表的各類建筑物,同樣也影響淺層地溫能的開發(fā)區(qū)。因此,地質(zhì)環(huán)境背景影響因素中,地形坡度越小,其淺層地溫能的開發(fā)條件越好;地震活動頻率越小、地震烈度越小,越適宜于淺層地溫能的開發(fā)。在滑坡、崩塌、泥石流、塌陷及不穩(wěn)定斜坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地段及其危險區(qū)內(nèi),淺層地溫能的開發(fā)條件差,地質(zhì)災(zāi)害的影響區(qū)外,淺層地溫能的開發(fā)條件好。淺層地溫能蘊藏于地表以下一定深度范圍內(nèi)巖土體、地下水和地表水中,第四系松散層其儲水能力強,滲透系數(shù)大,便于熱交換;其厚度越大,熱交換量越多。因此第四系厚度及含水層總厚度對淺層地溫能開發(fā)的影響較大,其厚度大,有利于淺層地溫能的開發(fā)。但是第四系中卵石層的存在對地埋管熱泵式開發(fā)較為不利,地埋管熱泵式開發(fā)要求第四系中卵石層厚度要小,卵石層厚度越小對地埋管熱泵式開發(fā)條件越好。淺層地溫能開發(fā)層的儲水能力(水量環(huán)境)方面,在儲水能力強的巖土體中,直接利用地下水中蘊藏的熱量,進行淺層地溫能開發(fā),因此含水層的單位涌水量越大,越有利于淺層地溫能的開發(fā)。當?shù)谒南邓缮佑幸幌潞穸?,含水層厚度小,單位涌水量小時,可利用第四系松散層的儲水能力,利用地層吸水能力,交換巖土體中的熱量,達到開發(fā)淺層地溫能的目的。因此巖土體的回灌率越大,越利于開發(fā)淺層地溫能。地下水位年下降幅大小對淺層地溫能開發(fā)也有一定影響,其降幅越大,淺層地溫能的開發(fā)條件越差。地下水水質(zhì)環(huán)境情況對淺層地溫能開發(fā)影響主要在設(shè)備運行方面。國家地下水質(zhì)量標準中將地下水質(zhì)量劃分為五類,一、二、三類水中各組分含量適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。隨著水質(zhì)類別的提高,水質(zhì)變差,水中渾濁度以及其它組分含量大,易沉淀于開發(fā)設(shè)備中,影響開發(fā)設(shè)備的運行,對開發(fā)淺導溫能也不利;同樣地下水受污染與地下水易結(jié)垢也是影響開發(fā)設(shè)備的運行,從而影響淺層地溫能的開發(fā)。
2地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量因素層次分析法
2.1地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量影響因素的層次性影響地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的因子具有層次性特征。地質(zhì)環(huán)境背景條件、區(qū)域環(huán)境地質(zhì)問題、淺層地溫能開發(fā)層的儲水空間(第四系及含水層)、淺層地溫能開發(fā)層的儲水能力(水量環(huán)境)及地下水水質(zhì)環(huán)境是第一層次的因子,它們又包含有幾個第二層次的因子,如地質(zhì)環(huán)境背景條件包含地形坡度、區(qū)域地殼穩(wěn)定性、地質(zhì)災(zāi)害等,而第二層次因子中又可能包含幾個第三層次甚至更低層次因子。為避免參評因子過多,致使各因子的權(quán)重分配過小,主要因子作用不突出,進而造成評價結(jié)果失真,本次評價采用兩個層次評價(二級評價)即可。由于影響淺層地溫能開發(fā)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的因素較多,為突出主要因子的作用,避免參評因子過多造成評價結(jié)果失真,每個一級評價因子下以選取3個二級評價因子,共選取12個二級評價因子進行評價。
2.2評價指標的量化分級評價因子按其對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量正負效應(yīng)的不同可分為正效應(yīng)因子(正因子)和負效應(yīng)因子(負因子)。所謂正效應(yīng)因子指地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量隨因子指標值的增大而變好,如單位涌水量等;負效應(yīng)因子指地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量隨因子指標值的增大而變差,如地形坡度、區(qū)域穩(wěn)定性的地震烈度等等。正、負因子指標的量化方法不同,負因子直接采用其特征值,正因子采用特征值倒數(shù)或其它變數(shù)。
2.2評價因子權(quán)值的確定地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價因子的貢獻大小不同,對各因子具有權(quán)衡輕重作用程度的數(shù)值稱為權(quán)值,因此求權(quán)值的過程就是對不同因子間重要性程度的分析過程。權(quán)值的確定有多種方法,如層次分析法、專家直接經(jīng)驗法、調(diào)查統(tǒng)計法等。其中層次分析法是較為理想的分析方法,它是通過組織經(jīng)驗豐富的專家,集中群體智慧,對各評價因子的相對重要性進行評估打分,然后通過層次分析運算得出各評價因子權(quán)重。拉薩市淺層地溫能開發(fā)綜合地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價因子權(quán)值采用層次分析法確定。
3模糊質(zhì)量指數(shù)與模糊數(shù)學模型的構(gòu)建
3.1模糊質(zhì)量指數(shù)利用GIS的屬性賦值與空間分析,對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價區(qū)進行網(wǎng)格劃分,在劃分出的每個網(wǎng)格內(nèi),根據(jù)選定的地質(zhì)環(huán)境因子,建立因子隸屬度函數(shù)和評價矩陣,并進行模糊綜合運算,計算出各網(wǎng)格單元的模糊質(zhì)量指數(shù)(FQI)值,模糊質(zhì)量指數(shù)(FQI)值的大小反映劃分的網(wǎng)格內(nèi)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣,F(xiàn)QI值越小,評價網(wǎng)格內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量越好,反之FQI值越大,評價網(wǎng)格內(nèi)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量越差。
3.2評價因子隸屬度的確定隸屬度是反映評價指標隸屬于各種地質(zhì)環(huán)境狀態(tài)的程度,一般由隸屬函數(shù)確定,它是用來定量描述評價因子對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量級別隸屬程度大小的函數(shù)形式。由于影響地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量因素的相互作用、影響及地質(zhì)環(huán)境本身的復雜性和模糊性特點,針對拉薩市地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量影響因素特征,構(gòu)造半梯形分布隸屬函數(shù)。下面以地質(zhì)環(huán)境背景與環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害中的二級因子地形坡度為例構(gòu)建的隸屬函數(shù)。
4評價結(jié)果
通過對拉薩市淺層地溫能開發(fā)利用地質(zhì)環(huán)境影響因素的分析,構(gòu)建模糊數(shù)學模型,計算劃分的各網(wǎng)格單元的模糊質(zhì)量指數(shù)值(FQI),利用MAPGIS的數(shù)字地面模型子系統(tǒng),對拉薩市評價區(qū)繪制了模糊質(zhì)量指數(shù)等值線,劃分出環(huán)境質(zhì)量評價分區(qū)圖。從拉薩市淺層地溫能地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價圖看出,開發(fā)淺層地溫能的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量差和較差區(qū)分布在山前和溝谷內(nèi)的滑坡、泥石流及崩塌分布區(qū)前緣,易于受地質(zhì)災(zāi)害的影響區(qū)。地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等區(qū)位于較差區(qū)的外圍,少量位地山前,該區(qū)受地質(zhì)災(zāi)的影響為中等。而地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好和優(yōu)等區(qū)分布于拉薩河谷兩岸,該區(qū)內(nèi)地形相對平坦,區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定,地質(zhì)災(zāi)害少,第四系厚度大,水量豐富,地下水水質(zhì)較好,適宜于淺層地溫能開發(fā)。
5結(jié)語
1)影響淺層地溫能開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境因素很多,本次評價第一層次考慮了地質(zhì)環(huán)境背景與環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、第四系及含水層環(huán)境、水量環(huán)境及水質(zhì)環(huán)境四大因素,第二層次選擇地形坡度、地質(zhì)災(zāi)害等十二個因素的影響。
2)本次評價的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量是針對淺層地溫能開發(fā)利用方面而進行,因其考慮的因素不同,針對的問題不同,因此與一般意義上的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量有所區(qū)別,評價的結(jié)果也不同。
3)本次評價是在分析各種因素、構(gòu)建模糊數(shù)學模型,通過大量的網(wǎng)格單元計算作出的,評價結(jié)果具有連續(xù)分布的特點,且利用計算機成圖,其結(jié)果對淺層地溫能的開發(fā)具有一定的指導意義。
作者:羅水蓮馬利群謝烈平單位:成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)中心
1、礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理現(xiàn)狀分析
我國相關(guān)法律法規(guī)中對礦山地質(zhì)環(huán)境進行了明確規(guī)定,作為礦山采礦權(quán)人有責任對礦山開發(fā)中破壞的地質(zhì)環(huán)境進行治理,但是由于受到我國國情及社會形態(tài)影響,只有很少一部分礦山企業(yè)會對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,再加上我國小型礦山的比例近95%,所以礦產(chǎn)資源開發(fā)中的不合理開發(fā)、無視礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作等現(xiàn)象十分普遍,導致部分礦山地質(zhì)環(huán)境及周圍生態(tài)環(huán)境都遭到了嚴重破壞。本文認為礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理主要存在以下幾點問題:
1.1礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境保護之間的矛盾地方政府及礦山企業(yè)大力開發(fā)礦產(chǎn)資源的主要目的在于創(chuàng)造經(jīng)濟效益,而大部分礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中由于過于強調(diào)經(jīng)濟效益最目標,而嚴重忽略了礦山地質(zhì)環(huán)境保護和土地資源節(jié)約利用的重要性,從而導致礦山企業(yè)運行中沒有對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,從而使礦業(yè)開發(fā)中不斷衍生出新的地質(zhì)環(huán)境問題,從而使其進入到一個惡性循環(huán)中。現(xiàn)階段我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理依舊處于較低水平,礦產(chǎn)資源開發(fā)創(chuàng)造的經(jīng)濟效益與環(huán)境保護創(chuàng)造的綜合效益一直處于相互矛盾狀態(tài)。
1.2礦山地質(zhì)環(huán)境保護法律法規(guī)不完善現(xiàn)階段我國相關(guān)法律法規(guī)對礦山地質(zhì)環(huán)境保護的管理相對較為薄弱,雖然很多法律條文中要求礦產(chǎn)資源開發(fā)中必須對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,但是相關(guān)法律法規(guī)中沒有對具體的地質(zhì)環(huán)境保護管理制度和規(guī)章進行界定。礦產(chǎn)資源開發(fā)管理部門的分散導致其環(huán)境執(zhí)法管理存在職責交叉現(xiàn)象,管理體系的不完善是限制礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的主要原因,而且該項工作在開展中嚴重缺乏完善法制保障,難以威懾一些礦山企業(yè)對礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞行為。一些開采時間較長的礦山已形成了較為嚴重的地質(zhì)環(huán)境問題,但是在追責過程中難以找到主要責任人,或礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理資金來源的不持續(xù)性,使其難以形成一個長期有效的保護與治理機制,從而導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的成效普遍較差。
1.3礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理應(yīng)用技術(shù)落后我國礦山企業(yè)主要以小型礦山企業(yè)為主要成分,由于這類礦山企業(yè)在礦產(chǎn)資源開發(fā)中,存在礦坑設(shè)計不合理、采礦方法不當以及工藝技術(shù)落后等問題影響,甚至一些小型礦山企業(yè)還在使用“崩塌法”“放大炮”等傳統(tǒng)開采技術(shù)進行礦產(chǎn)生產(chǎn),導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護的嚴峻性和提高礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作的難度。再者,礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作是一項技術(shù)性很強的工作,而一般的環(huán)境治理與保護技術(shù)無法滿足礦山地質(zhì)環(huán)境實際需求,在治理過程中由于受到礦山地質(zhì)環(huán)境復雜、調(diào)研工作不到位以及經(jīng)費不足等問題影響,導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理中存在治理不徹底、治標不治本等問題,這勢必會對我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展產(chǎn)生影響。
2、加強礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的對策建議
2.1加強相關(guān)法律法規(guī)的建設(shè)與實施現(xiàn)階段我國有關(guān)部門必須要將完善礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理的法律法規(guī)、監(jiān)督管理機制作為主要內(nèi)容,只有健全的法律法規(guī)才能使礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理向法制化、制度化、規(guī)范化以及科學化方向發(fā)展,以便于可以在新時期實現(xiàn)礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。各地方政府應(yīng)結(jié)合本地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境特點來完善環(huán)保的法律法規(guī),并要基于可持續(xù)發(fā)展角度來建立產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)規(guī)范,將監(jiān)督管理貫穿到各類礦產(chǎn)資源開發(fā)全過程,這樣才能使我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作盡快走上法制化道路。再者,我國政府及有關(guān)部門必須要完善礦山地質(zhì)環(huán)境保護監(jiān)督管理體系,確保主管部門后要求其不斷加大對礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的監(jiān)督與管理,通過執(zhí)法力度來徹底消除該項工作中所存在的問題及不足,并進一步落實礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理責任制,確保通過礦山環(huán)境保護與治理工作來提高礦山環(huán)保力度。
2.2依靠科技進步來提高礦山開采技術(shù)水平礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的順利開展必須依靠先進采礦技術(shù)作為支撐,因此,這便要求我國礦山企業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域要不斷加大技術(shù)創(chuàng)新與技改力度,全面推動我國礦山生產(chǎn)領(lǐng)域進入新一輪產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級,這對實現(xiàn)我國社會生產(chǎn)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。礦山企業(yè)要在國家的宏觀調(diào)控下不斷提高科學技術(shù)水平,逐步施行強化技術(shù)改造和技術(shù)革新政策來推動其不斷改造設(shè)備及生產(chǎn)工藝,積極采用國內(nèi)外先進的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備以及新材料投入到礦產(chǎn)資源開發(fā)中,確保礦山企業(yè)在提高經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上降低對礦山地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。
2.3加大科學技術(shù)在礦山環(huán)境保護中的應(yīng)用先進的科學技術(shù)是加強礦山地質(zhì)環(huán)境與保護工作的重要保障,所以礦山企業(yè)要不斷加大礦山環(huán)境保護及治理技術(shù)的研究應(yīng)用,尤其是要不斷加大對礦山的綜合利用、尾礦、礦渣等開發(fā)利用的科技投入和生產(chǎn)開發(fā)研究工作,這樣不僅可以有效提高礦山企業(yè)的整體生產(chǎn)效率,也可以降低礦山開發(fā)中對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。礦山企業(yè)要根據(jù)實際情況來積極引進和使用礦區(qū)損毀土地復墾及生態(tài)重建技術(shù),通過加大礦山環(huán)境治理與土地復墾力度來提高我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作水平。
2.4為礦山地質(zhì)環(huán)境治理提供充足的資金支持礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的開展需要充足的資金支持,只有強有力的經(jīng)濟支持才能有效解決礦山地質(zhì)環(huán)境問題,因此,我國政府及有關(guān)部門要完善礦山環(huán)境保護的經(jīng)濟政策,通過建立一個多元化、多渠道的投資機制來調(diào)動社會各領(lǐng)域的積極性,這樣才能有效解決礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作資金難得問題。各地方政府要制定礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理的優(yōu)惠政策,調(diào)動礦山企業(yè)和全社會積極投入到礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作中,將礦山環(huán)境治理納入到經(jīng)濟市場機制中,通過我國經(jīng)濟市場的調(diào)節(jié)作用來促進礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理,這對實現(xiàn)我國社會各領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重要意義。
3結(jié)語
綜上所述,礦山資源開發(fā)對促進我國社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展有著重要意義,但是由于礦山地質(zhì)環(huán)境承載容量畢竟有限,這便要求社會各領(lǐng)域都要意識到礦山地質(zhì)環(huán)境保護的重要性,通過建立完善的礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)管體系與法規(guī)體系,并不斷提高礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理相關(guān)技術(shù)水平,才能確保礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的順利開展。
作者:王成松單位:西藏地勘局第二地質(zhì)大隊
1礦山地質(zhì)條件分析
璧山縣周家槽水泥用石灰?guī)r礦位于重慶市璧山縣275°方位,直距9km,礦山CaO最低含量45.33%,最高含量52.55%,平均49.72%。礦區(qū)無常年性河流,年平均降雨量1072.7mm,季節(jié)性沖溝不發(fā)育,雨季降水后以分水嶺為界,沿坡面或溶蝕槽谷向西流入小安溪,向東流入周家槽,礦山范圍內(nèi)無溪、河、水池、魚塘等地表水體。礦區(qū)范圍內(nèi)植被分布不均,且無明顯界限;礦區(qū)內(nèi)基巖裸露與土壤分布無明顯界限,土層在溶溝、溶槽或低洼地段較厚,厚度一般為2~3m,其余地段土層較薄,厚度一般為0~1.0m;巖性為紅粘土,土壤類型為黃壤、黃棕壤;土地利用主要為耕地、林地、住宅用地、工礦倉儲用地、交通用地、水域及難以利用的裸地,各種作用的土地之間無明顯界限。如圖1所示。礦區(qū)位于瀝鼻峽背斜軸部,為一大致呈南北向嘉陵江組石灰?guī)r巖溶槽谷地帶,其間時有渾圓狀小型獨立山包。地形坡角一般10~25°,屬巖溶丘陵-低山地形地貌。評估區(qū)內(nèi)由于原開采形成高度3~38m的邊坡,坡角45~80°,坡長約46~100m,邊坡均未采取支護。邊坡巖性均為嘉陵江組三段的石灰?guī)r,巖石堅硬,抗風化能力強。巖礦體結(jié)構(gòu)面主要有巖層面、裂隙面、松散層界面等,斜坡穩(wěn)定性良好少許順層坡礦山開采中可能產(chǎn)生局部崩滑等不良現(xiàn)象。綜上所述:本礦山工程地質(zhì)條件中等。
2礦山采后地質(zhì)環(huán)境預測
2.1礦山開采影響范圍
2.1.1放炮影響范圍根據(jù)開發(fā)方案,采場每次布置3排鉆孔,每排10個孔,排距4.6m,孔距5.6m,共布置30個孔,每孔深16.5m,超深1.5m,以確保爆破后臺階高度達15m。
2.1.2采礦可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害影響范圍礦山開采過程中采用自上而下臺階式分層開采,高度為15m;開采時工作臺階切向坡和反向坡最終開采的邊坡角不大于55°。由此可確定采礦可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害影響范圍為礦區(qū)開采最終邊界外延15m。綜上所述:礦山開采影響范圍為露天采場外延215m。
2.2地質(zhì)災(zāi)害危險性預測根據(jù)開發(fā)技術(shù)方案,礦山開采后四周將形成5段高度為110m的邊坡,邊坡編號分別為AB、BC、CD、DE、EF,邊坡位置詳見福祿鎮(zhèn)周家槽周家槽水泥用石灰?guī)r礦山礦區(qū)范圍及開采平面圖。分析邊坡穩(wěn)定性:AB邊坡位于礦區(qū)南東側(cè),邊坡坡向301°,坡角55°,坡高約2~50m,長約600m。巖層傾向108°,傾角7°。據(jù)地面調(diào)查,巖體中發(fā)育兩組高角度構(gòu)造裂隙,第Ⅰ組裂隙產(chǎn)狀為25°∠84°;第Ⅱ組裂隙產(chǎn)狀為102°∠73°。作赤平極射投影分析AB邊坡的穩(wěn)定性,如圖3所示;按照相同的方法,分析BC、CD、DE、EF邊坡的穩(wěn)定性。
2.3水文地質(zhì)預測礦區(qū)范圍內(nèi)開采三疊系下統(tǒng)嘉陵江組三段(T1j3)石灰?guī)r礦層,開采標高均高于當侵蝕基準面;開采范圍內(nèi)無河流、水庫等地表水體;地下水與地表水沒有必然的水力聯(lián)系。礦山開采對巖溶裂隙水的補給條件破壞小,礦山開采后不會對含水層結(jié)構(gòu)破壞,不會造成地下水水位下降、疏干等。對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。
2.4地形地貌預測按照開發(fā)利用方案,礦山開采后將形成高度0~105m的邊坡,礦山采礦活動對地形地貌景觀影響嚴重。
2.5土地資源影響預測璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦不單獨設(shè)置料場及廢渣場,在礦區(qū)東側(cè)采區(qū)50m外設(shè)置破碎站及運輸?shù)缆?,占用耕地資源4.41ha;工業(yè)廣場修建占用耕地資源1.59ha;礦區(qū)為露天采場,占用耕地資源43ha;石灰?guī)r礦山開采共占用耕地49ha。因此,璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦開采后對土地資源影響嚴重。
2.6建(構(gòu))筑物影響預測礦山為露天開采,將會對礦區(qū)范圍內(nèi)的所有建(構(gòu))筑物全部破壞。根據(jù)計算的爆破地震波安全距離為158.45m,計算的爆破產(chǎn)生飛石最遠飛散距離為200m;對礦區(qū)周邊200m范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物造成較嚴重破壞。因此,璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦開采后對建(構(gòu))筑物影響嚴重。
3礦山地質(zhì)環(huán)境防治針對礦山開采影響
范圍及采后地質(zhì)環(huán)境因素的影響預測結(jié)果,將礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復劃分為重點區(qū)、次重點區(qū)、一般區(qū),設(shè)計以下防治工程:1)礦山開采時應(yīng)及時清除邊坡上的掉塊,特別是在BC邊坡東段邊坡可能會發(fā)生局部掉塊。2)對礦山采坑四周形成的邊坡采用生物工程護坡;對采坑坑底進行綠化或土地復墾。3)對礦區(qū)道路、破碎站和工業(yè)廣場區(qū)域進行環(huán)境恢復。4)修建截排水工程。
3.1邊坡防治工程
3.1.1邊坡放坡根據(jù)開發(fā)方案礦山開采的最終邊坡角為55°,自上而下臺階式分層開采,采高15m,臺階寬度約10.5m;AB邊坡長約600m,高2~50m;BC邊坡長約440m,高50~106m;CD邊坡長約360m,高40~96m3;DE邊坡長約526m,高17~42m3;EF邊坡長約210m,高2~17m;放坡處理各段邊坡。
3.1.2清理危石及時清理采場邊坡上的危石,避免發(fā)生危石滾落傷人事故。按照“邊采邊治”的原則,對各邊坡上的危石清理完成后,才能進行下一臺階的開采。
3.1.3截水溝礦區(qū)位于瀝鼻峽背斜軸部,地形呈渾圓狀的小型獨立山包,自然排水條件良好,匯水面積小,在礦區(qū)DE、EF邊坡頂部修建截水溝長約300m,以防治地表水進入礦區(qū)。在其余每個臺階坡面每隔50m,高差10~20m,設(shè)置橫向和豎向的截排水溝,將邊坡頂部的地表水匯入采坑內(nèi)的排水溝,避免對坡面草籽植物造成沖刷,豎向的排水溝按急流槽設(shè)計。迎坡面溝壁需設(shè)置泄水孔。
3.2水文防治工程礦山開采后的采場地面標高高于當?shù)厍治g基準面,對地下水的影響小。對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。故本次不對其進行處理。但未解決礦山生產(chǎn)、生活用水,需在工業(yè)廣場內(nèi)修建一個蓄水池。蓄水池尺寸為15m×15m×2m,墻體寬度為0.3m,預計砌筑工程量約為36m3。生產(chǎn)廢水主要為清洗礦車及挖掘機所排除的污水,設(shè)計每個污水處理池采用尺寸為2.5m×2.5m×1.6m,容積10m3污水處理池3個,墻體寬度為0.3m。預計開挖工程量30m3;砌筑工程量約為14.4m3,污水經(jīng)生化處理后由砼管排放。露天采石場的作業(yè)點應(yīng)實行濕式作業(yè)和噴霧灑水,對采場及裝載點設(shè)2臺灑水器進行了灑水降塵,防止粉塵飛揚。
3.3地形地貌景觀防治工程礦山環(huán)境恢復治理設(shè)計方案圖。
3.3.1露天采場采坑地貌景觀恢復根據(jù)劃定礦界和開發(fā)方案,露天開采結(jié)束后采坑的平面面積為302013m2,礦山開采前礦區(qū)土地主要為耕地,以種植果樹為主;礦山開采難以恢復原來的地面植物,故礦山環(huán)境恢復治理主要以綠化為主。可采取治理方案如下:(1)回填土壤,平均厚度不得小于0.8m,預計回填方量為241610m3;(2)平整場地,場地平整應(yīng)采坑中間高,四周低,便于地表水排入排水溝中;(3)植樹,行距×株距為5m×5m,預計12080株,建議種植樟樹或果樹等經(jīng)濟類樹木;(4)排水,沿采坑邊坡坡腳圍繞采坑修建截排水溝,保證采坑內(nèi)地表水排泄通暢,將礦區(qū)的地表水有序的排放到礦區(qū)東側(cè)地形較低地段,用以灌溉耕地。排水溝采用梯形斷面,底寬400mm,頂寬700mm,高800mm,壁厚300mm,預計長度約2350m。排水溝每隔10~15m設(shè)置一道伸縮縫,用瀝青麻絲進行有效止水。
3.3.2采坑邊坡地貌景觀恢復采坑邊坡采用坡面綠化+截排水的礦山環(huán)境恢復設(shè)計方案。對于采坑邊坡主要采取分階放坡+綠化處理。每級邊坡分階高度取15m,每階平臺寬度取10.5m,種植蔓藤類植物綠化坡面,在坡頂設(shè)置截排水溝。臺階邊緣修砌墻體,墻體嵌入基巖0.1m,墻體截面0.3m×0.5m(寬×高)。墻背回填0.3m厚的土壤,蔓藤種植行距×株距為5m×3m。截排水工程在邊坡防治工程中實施。
3.3.3礦區(qū)公路及破碎站礦區(qū)公路兩側(cè)及破碎站區(qū)域的空地進行植樹綠化,預計植樹60株。待礦山閉坑后,建筑垃圾清除干凈,將表層1.0m范圍土地掘松,種植樟樹等經(jīng)濟類樹木。礦區(qū)公路和破碎站的平面面積約為4410m2,可采用挖掘機松土,植樹綠化,行距×株距為5m×5m,預計176株。
3.4土地資源的采后處理礦區(qū)主要的土地資源占用和破壞為礦區(qū)范圍內(nèi)的采場、礦區(qū)東側(cè)的破碎站及工業(yè)廣場,礦山閉坑后,采場及破碎站將對其進行地貌景觀恢復,工業(yè)廣場建(構(gòu))筑物提供給當?shù)厥褂茫贿M行處理。
3.5地表建(構(gòu))筑物的處理礦山為露天開采,將會對礦區(qū)范圍內(nèi)的所有建(構(gòu))筑物全部破壞,對礦區(qū)周邊200m范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物造成較嚴重破壞。為保護村民的人身財產(chǎn)安全,對在影響范圍內(nèi)的村民實施搬遷。
4結(jié)論
1)分析了礦山地質(zhì)條件,認為礦山開發(fā)技術(shù)條件的級別為中等;2)根據(jù)礦山開采方式,采用赤平投影的方法,對礦山采后地質(zhì)環(huán)境進行評估,得出礦山開采影響范圍為露天采場外延215m;水泥用石灰?guī)r礦采礦活動誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性大,造成的損失小,危險性中等,影響嚴重;對含水層影響較輕;對地形地貌景觀影響嚴重;對土地資源影響嚴重。因此,預測礦山采礦活動對礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴重。3)結(jié)合露采對石灰石礦區(qū)各地質(zhì)要素的影響程度,提出相應(yīng)的防治措施,對采后礦區(qū)環(huán)境的恢復起到指導作用。
作者:尹小波張云鵬邵靜靜任翔單位:河北聯(lián)合大學河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實驗室四川科技職工大學
一、礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理現(xiàn)狀分析
我國相關(guān)法律法規(guī)中對礦山地質(zhì)環(huán)境進行了明確規(guī)定,作為礦山采礦權(quán)人有責任對礦山開發(fā)中破壞的地質(zhì)環(huán)境進行治理,但是由于受到我國國情及社會形態(tài)影響,只有很少一部分礦山企業(yè)會對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,再加上我國小型礦山的比例近95%,所以礦產(chǎn)資源開發(fā)中的不合理開發(fā)、無視礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作等現(xiàn)象十分普遍,導致部分礦山地質(zhì)環(huán)境及周圍生態(tài)環(huán)境都遭到了嚴重破壞。本文認為礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理主要存在以下幾點問題:
1礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境保護之間的矛盾地方政府及礦山企業(yè)大力開發(fā)礦產(chǎn)資源的主要目的在于創(chuàng)造經(jīng)濟效益,而大部分礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中由于過于強調(diào)經(jīng)濟效益最目標,而嚴重忽略了礦山地質(zhì)環(huán)境保護和土地資源節(jié)約利用的重要性,從而導致礦山企業(yè)運行中沒有對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,從而使礦業(yè)開發(fā)中不斷衍生出新的地質(zhì)環(huán)境問題,從而使其進入到一個惡性循環(huán)中?,F(xiàn)階段我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理依舊處于較低水平,礦產(chǎn)資源開發(fā)創(chuàng)造的經(jīng)濟效益與環(huán)境保護創(chuàng)造的綜合效益一直處于相互矛盾狀態(tài)。
2礦山地質(zhì)環(huán)境保護法律法規(guī)不完善現(xiàn)階段我國相關(guān)法律法規(guī)對礦山地質(zhì)環(huán)境保護的管理相對較為薄弱,雖然很多法律條文中要求礦產(chǎn)資源開發(fā)中必須對礦山地質(zhì)環(huán)境進行保護與治理,但是相關(guān)法律法規(guī)中沒有對具體的地質(zhì)環(huán)境保護管理制度和規(guī)章進行界定。礦產(chǎn)資源開發(fā)管理部門的分散導致其環(huán)境執(zhí)法管理存在職責交叉現(xiàn)象,管理體系的不完善是限制礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的主要原因,而且該項工作在開展中嚴重缺乏完善法制保障,難以威懾一些礦山企業(yè)對礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞行為。一些開采時間較長的礦山已形成了較為嚴重的地質(zhì)環(huán)境問題,但是在追責過程中難以找到主要責任人,或礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理資金來源的不持續(xù)性,使其難以形成一個長期有效的保護與治理機制,從而導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的成效普遍較差。
3礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理應(yīng)用技術(shù)落后我國礦山企業(yè)主要以小型礦山企業(yè)為主要成分,由于這類礦山企業(yè)在礦產(chǎn)資源開發(fā)中,存在礦坑設(shè)計不合理、采礦方法不當以及工藝技術(shù)落后等問題影響,甚至一些小型礦山企業(yè)還在使用“崩塌法”“放大炮”等傳統(tǒng)開采技術(shù)進行礦產(chǎn)生產(chǎn),導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護的嚴峻性和提高礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作的難度。再者,礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作是一項技術(shù)性很強的工作,而一般的環(huán)境治理與保護技術(shù)無法滿足礦山地質(zhì)環(huán)境實際需求,在治理過程中由于受到礦山地質(zhì)環(huán)境復雜、調(diào)研工作不到位以及經(jīng)費不足等問題影響,導致礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理中存在治理不徹底、治標不治本等問題,這勢必會對我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展產(chǎn)生影響。
二、加強礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的對策建議
1加強相關(guān)法律法規(guī)的建設(shè)與實施現(xiàn)階段我國有關(guān)部門必須要將完善礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理的法律法規(guī)、監(jiān)督管理機制作為主要內(nèi)容,只有健全的法律法規(guī)才能使礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理向法制化、制度化、規(guī)范化以及科學化方向發(fā)展,以便于可以在新時期實現(xiàn)礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。各地方政府應(yīng)結(jié)合本地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境特點來完善環(huán)保的法律法規(guī),并要基于可持續(xù)發(fā)展角度來建立產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)規(guī)范,將監(jiān)督管理貫穿到各類礦產(chǎn)資源開發(fā)全過程,這樣才能使我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作盡快走上法制化道路。再者,我國政府及有關(guān)部門必須要完善礦山地質(zhì)環(huán)境保護監(jiān)督管理體系,確保主管部門后要求其不斷加大對礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的監(jiān)督與管理,通過執(zhí)法力度來徹底消除該項工作中所存在的問題及不足,并進一步落實礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理責任制,確保通過礦山環(huán)境保護與治理工作來提高礦山環(huán)保力度。
2依靠科技進步來提高礦山開采技術(shù)水平礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的順利開展必須依靠先進采礦技術(shù)作為支撐,因此,這便要求我國礦山企業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域要不斷加大技術(shù)創(chuàng)新與技改力度,全面推動我國礦山生產(chǎn)領(lǐng)域進入新一輪產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級,這對實現(xiàn)我國社會生產(chǎn)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。礦山企業(yè)要在國家的宏觀調(diào)控下不斷提高科學技術(shù)水平,逐步施行強化技術(shù)改造和技術(shù)革新政策來推動其不斷改造設(shè)備及生產(chǎn)工藝,積極采用國內(nèi)外先進的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備以及新材料投入到礦產(chǎn)資源開發(fā)中,確保礦山企業(yè)在提高經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上降低對礦山地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。
3加大科學技術(shù)在礦山環(huán)境保護中的應(yīng)用先進的科學技術(shù)是加強礦山地質(zhì)環(huán)境與保護工作的重要保障,所以礦山企業(yè)要不斷加大礦山環(huán)境保護及治理技術(shù)的研究應(yīng)用,尤其是要不斷加大對礦山的綜合利用、尾礦、礦渣等開發(fā)利用的科技投入和生產(chǎn)開發(fā)研究工作,這樣不僅可以有效提高礦山企業(yè)的整體生產(chǎn)效率,也可以降低礦山開發(fā)中對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。礦山企業(yè)要根據(jù)實際情況來積極引進和使用礦區(qū)損毀土地復墾及生態(tài)重建技術(shù),通過加大礦山環(huán)境治理與土地復墾力度來提高我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作水平。
4為礦山地質(zhì)環(huán)境治理提供充足的資金支持礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的開展需要充足的資金支持,只有強有力的經(jīng)濟支持才能有效解決礦山地質(zhì)環(huán)境問題,因此,我國政府及有關(guān)部門要完善礦山環(huán)境保護的經(jīng)濟政策,通過建立一個多元化、多渠道的投資機制來調(diào)動社會各領(lǐng)域的積極性,這樣才能有效解決礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作資金難得問題。各地方政府要制定礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理的優(yōu)惠政策,調(diào)動礦山企業(yè)和全社會積極投入到礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作中,將礦山環(huán)境治理納入到經(jīng)濟市場機制中,通過我國經(jīng)濟市場的調(diào)節(jié)作用來促進礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理,這對實現(xiàn)我國社會各領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重要意義。結(jié)語:綜上所述,礦山資源開發(fā)對促進我國社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展有著重要意義,但是由于礦山地質(zhì)環(huán)境承載容量畢竟有限,這便要求社會各領(lǐng)域都要意識到礦山地質(zhì)環(huán)境保護的重要性,通過建立完善的礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)管體系與法規(guī)體系,并不斷提高礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理相關(guān)技術(shù)水平,才能確保礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理工作的順利開展。
作者:王成松單位:西藏地勘局第二地質(zhì)大隊
一、地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境的形成
1地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害,是因為自然地質(zhì)的變化,作用,或者是人為因素導致的地質(zhì)環(huán)境惡化,從而對人類的生命以及財產(chǎn)造成的損失,人們稱之為地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害,來自于自然,可以說是一種不可抗的災(zāi)害,預測以及治理都相對困難,一旦災(zāi)害發(fā)生,所帶來的后果也是十分嚴重的,所以,我國政府在這個方面一直重視,但是因為,經(jīng)濟基礎(chǔ)以及技術(shù)水平的制約,目前為止,也不能對地質(zhì)災(zāi)害進行全面的防預。面對大自然的力量,人類所能做的就是盡最大的努力,減少災(zāi)害所帶來的損失,全面分析地質(zhì)環(huán)境,對其各種運動規(guī)律都分析掌握透徹,這樣就能夠?qū)赡艹霈F(xiàn)的災(zāi)害有所預測,并有針對性的制定相關(guān)防治措施,地質(zhì)災(zāi)害的種類有很多,其中比較常見的為泥石流,山體滑坡,地面塌陷,地震,土地退化等等。
2地質(zhì)環(huán)境。從廣義上講,地質(zhì)環(huán)境就是指巖石、水以及大氣等物質(zhì)所構(gòu)成的體系,那么從狹義來說,則是巖石團與其所產(chǎn)生的風化物,地球在不斷變化和運動過程中,其地質(zhì)環(huán)境也是在不斷更改的,因此,地質(zhì)環(huán)境,就是地球演化的結(jié)果,巖石團與水圈以及大氣圈等進行作用,相互交換能量,從而形成了目前人們所看到的地質(zhì)環(huán)境。它們是最后一次造山運動與冰期后形成的。地質(zhì)環(huán)境是再一個相對開放的環(huán)境中發(fā)生的,其中會有水圈,生物圈以及大氣圈等進行參與,各個圈層的相互作用與影響,形成了最終的地質(zhì)環(huán)境。所以說,從地質(zhì)環(huán)境中能夠分析出地質(zhì)運動的規(guī)律,從而對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進行科學預測,減少損失。
二、地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系
通過對地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境之間的關(guān)系,能夠看出,想要有效控制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,首先就是要對地質(zhì)環(huán)境的規(guī)律進行全面分析和掌握,只有建立在這個基礎(chǔ)之上,制定防治措施,才能夠取得更好的治理效果,具體分析如下:
1地質(zhì)災(zāi)害總是發(fā)育在一定的地質(zhì)環(huán)境中。地質(zhì)環(huán)境是地球自身運動與人類活動的相互作用的結(jié)果,而地質(zhì)環(huán)境在不斷演變過程中,會帶來不同程度的地質(zhì)災(zāi)害,尤其是在近些年來,我國的地質(zhì)環(huán)境變化比較快速,人類改造自然的速度以及強度都在增加,追求經(jīng)濟效益的腳步越來越快,因此,地質(zhì)環(huán)境的變化速度,也超過人們的想象,并超出了環(huán)境本身所能承擔的范圍,這樣的結(jié)果,就是地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生必然是在一定的地質(zhì)環(huán)境中,它不可能脫離地質(zhì)環(huán)境而獨立存在,地形、地貌以及地質(zhì)構(gòu)造一起構(gòu)成了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生的條件,它們的變化以及相互作用,成為了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的誘因。
2地質(zhì)災(zāi)害影響地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣。按環(huán)境學的定義,所謂環(huán)境質(zhì)量一般是指:“在一個具體的環(huán)境內(nèi),環(huán)境的總體或環(huán)境的某些要素,對人類的生存和繁衍以及社會經(jīng)濟發(fā)展的適宜程度?!睂Φ刭|(zhì)環(huán)境而言,環(huán)境質(zhì)量就是指構(gòu)成地質(zhì)環(huán)境的各要素對人類的生存和發(fā)展的適宜程度。如前所述,如果地質(zhì)環(huán)境的改變超過了地質(zhì)環(huán)境的自適應(yīng)能力,就會產(chǎn)生某種地質(zhì)災(zāi)害。從地質(zhì)災(zāi)害的危害程度來看,地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生給人類社會的發(fā)展造成難以估量的損失。在中國這樣一個地域遼闊、地質(zhì)條件復雜、氣候因素繁多的國家,每年地質(zhì)災(zāi)害造成的損失是以百億元計的??傮w來說,地質(zhì)災(zāi)害的影響主要體現(xiàn)在兩個方面:一方面影響人類的生命財產(chǎn)安全,另一方面是間接地影響整個人類經(jīng)濟與社會的健康發(fā)展。從地質(zhì)環(huán)境保護角度來說,地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與發(fā)展,影響了反映地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的地質(zhì)環(huán)境各要素對人類生存和發(fā)展的適宜程度。地質(zhì)災(zāi)害越嚴重,發(fā)展速度越快,危險性越大,對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的影響也就越大。
三、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護
進行地質(zhì)災(zāi)害的綜合防治,必然要遵循地質(zhì)環(huán)境發(fā)展規(guī)律,在災(zāi)害發(fā)生之前,采取可持續(xù)的防預措施,減少其發(fā)生的幾率,或者是在災(zāi)害發(fā)生之后,在第一時間內(nèi)采取治理措施,減少災(zāi)害所造成的損失,這兩者就是人們常說的“防”與“治”。只有采取防治結(jié)合的手段,才能受到更好的治理效果。防止受災(zāi)對象與致災(zāi)作用遭遇的方法也有兩種,一是防止將擬建工程設(shè)施(含居民點)放進有致災(zāi)作用存在或有其發(fā)生危險的危險區(qū),這是“避”;二是將已處于致災(zāi)作用威脅之下的人、物、設(shè)施撤離危險區(qū),這是“撤”。
在科技力量的支持下,我國在地質(zhì)災(zāi)害的預測方面已經(jīng)取得令人欣喜的成績,但是這還遠遠不夠,由于人類活動不會停止,因此,不斷完善和創(chuàng)新地質(zhì)災(zāi)害防治方法,是非常必要的,是維護人們生命健康以及減少財產(chǎn)損失的關(guān)鍵。結(jié)合地質(zhì)環(huán)境,從其規(guī)律出發(fā),科學預測,合理的制定治理措施,是文章所以表達的主旨,相關(guān)的技術(shù)人員,也要堅持將地質(zhì)災(zāi)害治理與地質(zhì)環(huán)境相結(jié)合,科學分析之后,再制定防治措施,從而提高治理效果。
作者:楊洪馮薪霖周芙蓉單位:四川省核工業(yè)輻射測試防護院
一、我國礦山地質(zhì)環(huán)境問題
(一)礦山開發(fā)破壞原有土地資源露天開采直接導致原有土層受到破壞;容易導致土地失去原有的自然性質(zhì),排土場和工業(yè)場地建設(shè)也會占用大片土地;井工開采易出現(xiàn)地面塌陷、地裂縫等災(zāi)害,極大地破壞原有土地的性能。
(二)地質(zhì)地貌受到破壞近年來,越來越多的人意識到了礦山開采對交通干線兩側(cè)景觀破壞的嚴重性。例如,由于在京藏高速公路兩側(cè)有很多礦山,礦山開采形成了許多的大坑,人工堆積物也相對較多,直接嚴重影響了道路兩側(cè)的地貌景觀。
(三)井工開采引發(fā)地面塌陷、危巖體等地質(zhì)災(zāi)害井工開采常遇到的地質(zhì)災(zāi)害問題有:地裂縫、地面塌陷等。在包頭市石拐礦區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)上述災(zāi)害,還出現(xiàn)了十幾處危巖體,對開采的影響特別大,目前有幾處地表已形成了巨大的塌陷坑,如賽烏素金礦和白洞山鐵礦。
(四)固體廢棄物占用土地、破壞植被露天開采剝離廢棄石、土、礦渣、尾礦構(gòu)成了主要固體廢棄物。固體廢棄物的大量堆放,無序且雜亂,嚴重地破壞了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境,此外,有些堆積物隨意堆放于河道旁或河道內(nèi),雨季固體廢棄物很容易成為泥石流產(chǎn)生的主要來源。
二、我國礦山地質(zhì)環(huán)境治理模式
(一)山前黃河沖積平原粘土礦治理模式山前黃河沖積平原粘土礦開采主要是用于制磚,治理模式為可以分為兩種。第一種模式:(1)對采坑內(nèi)垃圾及廢棄磚瓦進行清理。(2)削坡,深度超過2.0m需要削坡。(3)將采坑底部整平。(4)覆土,依據(jù)恢復植被要求確定覆土厚度。(5)優(yōu)先恢復為耕地,也可自然恢復植被,再改造為耕地。第二種模式:(1)對采坑內(nèi)垃圾及廢棄磚瓦進行清理。(2)將采坑建設(shè)為魚塘。(3)魚塘周邊,自然恢復生態(tài)或種植莊稼。綜上,山前沖積平原黏土礦的最終治理目標是恢復為耕地和魚塘。
(二)京藏高速公路兩側(cè)砂石場治理模式京藏高速兩側(cè)砂石場是為城市建設(shè)而專門設(shè)立的,其治理模式亦有兩種。第一種模式,治理對象地處京藏高速公路北側(cè)、大青山與烏拉山山前的沙坑,其為:(1)削坡,消除存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患。(2)采坑內(nèi)平整、恢復地表土地功能。(3)種植松樹使其與烏拉山南坡及大青山綠化工程相一致。第二種模式,治理對象為京藏高速公路南及遠離山前的沙坑,其為:(1)削坡,消除存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患。(2)將采坑內(nèi)平整。(3)覆土,覆土厚度0.20m-0.30m。(4)恢復為草地。
(三)石拐煤礦區(qū)治理模式包頭市石拐礦區(qū)經(jīng)過長期開采,資源枯竭,礦井老化,多數(shù)礦井已閉坑,地質(zhì)環(huán)境問題多且復雜。治理模式:(1)采用爆破方式消除地質(zhì)災(zāi)害治理區(qū)的危巖體,而后設(shè)置圍欄。(2)修復河道,清理河道內(nèi)垃圾,疏通河道,建設(shè)河道兩岸,恢復植被。(3)清理城市建筑物,整平清理區(qū)域。(4)石拐舊區(qū)城鎮(zhèn)邊坡護理。主要包括清理建筑垃圾,恢復植被,切塊護坡。
(四)白云鄂博區(qū)稀土礦治理模式包頭市白云鄂博稀土礦區(qū)為生產(chǎn)礦區(qū),資源儲量豐富,因此,白云鄂博稀土礦的恢復治理為治理與保護并舉。治理模式:(1)已達到設(shè)計高度的排土場,在其周邊設(shè)置擋土墻,墻高1.5m,寬1.0m,并用砌塊護坡。(2)沿路排土場,需在沿路一側(cè)設(shè)置擋土墻。擋土墻高0.70m,寬1.0m,并用砌塊護坡。(3)沿排土場護坡墻外種植松樹,行株距2×2,相間種植,共種植五行。(4)排土場堆滿后,其頂部砌塊封頂。
(五)金屬礦山治理模式包頭的金屬礦山主要分布在石拐及固陽地區(qū)。(1)對露天采坑,將廢棄原剝離物全部填入坑內(nèi),并依據(jù)實際情況確定削坡與否。(2)對于井工開采,其治理對象是地面塌陷。已經(jīng)放頂或形成的塌陷坑的區(qū)域,設(shè)置網(wǎng)圍欄,并在塌陷區(qū)穩(wěn)定后,簡單平整塌陷區(qū),塌陷區(qū)處置后撒播草籽即可。(3)尾礦庫,礦山閉坑后,在尾礦庫上覆土,并結(jié)合植被情況,種植草籽或樹木。對于靠近沿路或在村莊邊的尾礦庫,要做護坡工作,以防產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。(4)工業(yè)場地及選廠建筑,礦山閉坑后,工業(yè)場地及選廠建筑要拆除及清理,并將建筑垃圾填入采坑內(nèi)。三、結(jié)論通過對包頭市礦山地質(zhì)環(huán)境與治理模式的介紹,根據(jù)包頭市礦山開采造成的實際地質(zhì)環(huán)境問題,結(jié)合地理位置、開采方式、開采礦種、規(guī)模、地質(zhì)構(gòu)造等因素,劃分為5類治理模式,通過治理改善了生態(tài)環(huán)境,消除了周邊地區(qū)的安全隱患,對以后我國不同區(qū)域地質(zhì)環(huán)境問題的治理具有一定的借鑒意義。
作者:侯曉志劉占寧單位:內(nèi)蒙古科技大學
1礦山地質(zhì)環(huán)境背景
礦區(qū)位于婁煩縣城南西約14km,境內(nèi)降水特點是年際變化大,年內(nèi)季節(jié)差異大,強度變化大。多年平均降雨量420.2mm,大多集中在6-8月。礦區(qū)位于呂梁山區(qū),西臨呂梁山主峰,東近汾河。礦區(qū)屬中低山區(qū),最高點位于7號拐點附近,海拔標高1763m,最低點位于礦區(qū)東南部,海拔標高1539.1m,相對高差220m左右,總體地勢是中部高南北兩側(cè)低。區(qū)內(nèi)地形切割嚴重,近東西向的與礦帶走向基本一致的山梁和溝谷發(fā)育。經(jīng)過多年開采及村民私挖濫采,在礦區(qū)內(nèi)已經(jīng)形成多處露天采場、高邊坡和采坑。礦區(qū)出露為太古界呂梁群袁家村組和第四紀黃土。區(qū)內(nèi)地層多為北西走向、傾向北東,以單斜產(chǎn)出,礦區(qū)巖層傾角30°-55°,表現(xiàn)為地表較陡而向深部變緩的趨勢,深部變?yōu)?5°-20°,礦區(qū)斷層主要出現(xiàn)在礦區(qū)南部.
2礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估
2.1地質(zhì)災(zāi)害對于露天采區(qū)來說,主要是剝離及開采,未出現(xiàn)地裂縫、地面塌陷。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,礦區(qū)巖石完整性較好,地表風化層薄,植被發(fā)育良好。礦區(qū)內(nèi)各溝谷兩側(cè)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。在原羅家岔鐵礦,多年露天開采形成露天采坑深30-50m,邊坡坡角為50°-70°,由于剝離、降水及風化的影響,采坑邊坡發(fā)生零星崩塌。現(xiàn)狀條件下,研究區(qū)崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育,地質(zhì)災(zāi)害危險性小。未來開采,環(huán)宇鐵礦共設(shè)計有三個采區(qū),先期采用露天開采方式開采一采區(qū)上部礦體,露采結(jié)束后轉(zhuǎn)入地下開采,根據(jù)礦體賦存條件分三個采區(qū)規(guī)劃三套開拓系統(tǒng)開采區(qū)內(nèi)剩余資源。預計隨著采礦活動的持續(xù)進行,地下采空區(qū)面積不斷擴大,頂板的物力力學性質(zhì)也在發(fā)生變化,當達到某個臨界值,就會出現(xiàn)頂板冒落,從而在采空區(qū)及其影響范圍出現(xiàn)由開采沉陷引發(fā)的地面塌陷、地裂縫。根據(jù)礦體頂、底板圍巖的特性及周圍礦井的生產(chǎn)實際,本次確定的地表移動參數(shù)為:頂板、端部巖石移動角取65°,第四系沉積層移動角取45°。依據(jù)地表移動范圍計算公式得出了地表塌陷范圍面積約47.5hm2。對于各礦體開采沉陷范圍來說,由于地裂縫、地面塌陷的存在,可能造成的直接經(jīng)濟損失小于100萬元,受威脅人數(shù)小于10人。預測評估采礦活動對地裂縫、地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害影響程度“較輕”。當?shù)V山各礦體采空區(qū)達到一定范圍、開采深度逐漸加大,因開采沉陷地表可能出現(xiàn)地裂縫、地面塌陷,從而破壞開采沉陷范圍內(nèi)坡體的完整性,極易引發(fā)溝谷邊坡發(fā)生巖體崩塌、滑坡,預測崩塌、滑坡可能造成的直接經(jīng)濟損失小于100萬元,受威脅人數(shù)小于10人。預測評估采礦活動對崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害影響程度“較輕”。根據(jù)婁煩縣氣象資料,多年(1974-2009年)平均降雨量420.2mm,大多集中在6-8月,年最大降水量563.5mm(1988年),年最小降水量為277.1mm(1999年),日最大降水量88mm(1997年7月18日),1小時最大降水量39.4mm(1994年7月23日12時28分),10分鐘最大降水量7.8mm。本區(qū)暴雨強度指標為8.23,泥石流發(fā)生的機率>0.8,根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T220-2006)可能發(fā)生泥石流的界限值,對比研究區(qū)所在區(qū)域的降雨量條件,初步判定礦區(qū)具備爆發(fā)泥石流災(zāi)害的降雨量條件。排土場所在范圍匯水面積不大,上游所在溝谷植被覆蓋良好,無松散的泥石流物源,且排土場堆積的廢石及礦渣經(jīng)分層堆放、壓實后一般也不會構(gòu)成泥石流物源,排土場溝谷在自然條件下遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性小,預測評估排土場遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害影響程度“較輕”。綜上所述,現(xiàn)狀條件下,礦區(qū)內(nèi)地裂縫、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害均不發(fā)育,地質(zhì)災(zāi)害危險性小。
2.2含水層影響現(xiàn)狀條件下,經(jīng)過多年的露天剝離及礦石的開采,對采坑所在范圍的第四系沖洪積砂礫石孔隙含水層、礦帶及頂?shù)装鍘r石含水層造成徹底破壞,但由于含水層含水微弱或不含水,基本無礦坑涌水,露天開采對評估區(qū)地下水資源量影響小,現(xiàn)狀評估采礦活動對含水層影響程度“較輕”。未來該礦采用露天和地下開采方式采礦,預測未來開采條件下,露天采區(qū)將形成深近200m的采坑,將會破壞礦體上覆含水層的結(jié)構(gòu),而采坑以上的含水層主要為礦帶及頂?shù)装鍘r石含水層、第四系沖洪積砂礫石孔隙含水層,此處均為弱含水層,基本無礦坑涌水或涌水量小,采礦對礦體以上含水層地下水資源影響小。預測評估采礦活動對含水層影響程度“較輕”。
2.3土地資源影響現(xiàn)狀條件下,原羅家岔鐵礦面積6.47hm2,經(jīng)多年露天剝離及開采,批采標高以上資源基本已開采完畢,其土地類型為采礦用地。露天采礦活動對土地資源影響程度“較輕”。在原私挖濫采區(qū),面積165.31hm2,其中旱地2.45hm2、有林地12.33hm2、灌木林地11.20hm2、其他草地35.31hm2、采礦用地104.03hm2;破壞土地資源面積61.29hm2,破壞土地類型為旱地、有林地、灌木林、其他草地,其中破壞耕地2.45hm2、林地面積23.53hm2、草地35.31hm2。露天采礦活動對土地資源影響程度“嚴重”。采礦活動對土地資源影響程度“嚴重”。未來開采條件下,一采區(qū)占地面積約31.74hm2,破壞土地面積約10.82hm2,破壞土地資源的類型主要為旱地、有林地、灌木林地、其他草地,其中旱地0.49hm2、有林地2.91hm2、灌木林地0.09hm2、其他草地7.33hm2;預測評估采礦活動對土地資源影響程度“嚴重”。
3防治對策
3.1礦山地質(zhì)災(zāi)害防治對地裂縫、地面塌陷的整治以填埋裂縫、陷坑,恢復地表植被為主,具體應(yīng)根據(jù)地形特點選擇適宜的方法。對較小的裂縫、陷坑,可就地取土回填、夯實、局部整平;對較大的裂縫、陷坑,可先用廢石回填至一定高度后,就近取土局部整平。地裂縫、地面塌陷填埋及崩、滑體清理后,及時恢復地表植被。清除影響區(qū)可能對人員及機械等有威脅的斜坡上的巖土體,降低臨空面高度,減小斜坡坡度和上部荷載,提高斜坡穩(wěn)定性,從而降低危巖(土)體的危險程度。同時加強(巖)土體形變監(jiān)測,主要通過地面觀察、形變測量等手段監(jiān)測位移、裂縫變形。建立汛期巡查制度。
3.2礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程在礦體開采過程中,可能產(chǎn)生地裂縫、地面塌陷、崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害,對含水層和土地資源等造成破壞,因此必須實施礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程。
4結(jié)論
第一、現(xiàn)狀條件下,礦區(qū)內(nèi)地裂縫、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害均不發(fā)育,現(xiàn)狀評估采礦活動對地質(zhì)災(zāi)害影響程度“較輕”;現(xiàn)狀評估采礦活動對含水層影響程度“較輕”;現(xiàn)狀評估采礦活動對露天采場土地資源影響程度“嚴重”,對其它區(qū)域影響程度“較輕”。第二、預測在礦山開采地表變形范圍地裂縫、地面塌陷、崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性小,廢石場溝谷遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險性小,預測評估采礦活動對地質(zhì)災(zāi)害影響程度“較輕”;預測評估采礦活動對含水層影響程度“較輕”;預測評估采礦活動對采區(qū)及廢石場土地資源影響程度“嚴重”。第三、礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理主要措施及工程有:對地裂縫、地面塌陷綜合整治,對崩塌、滑坡易發(fā)段進行整治,對廢石堆場進行綜合整治,植被恢復工程等,監(jiān)測工程。
作者:牛志清單位:山西省煤炭工業(yè)廳
1礦山工程現(xiàn)狀
1.1開采現(xiàn)狀分析團結(jié)溝采礦場為露天開采方式,采用單一公路開拓、汽車運輸,組合臺階陡幫剝離,緩幫采礦方法開采。采區(qū)分東、西兩個露天采場,兩采場封閉圈相距約80m。東采場從1976正式開采,2000年初開采到65m標高后暫停開采,采坑距地表深度達125m;從2008年7月開始對東采場南幫二期工程設(shè)計境界外資源進行邊界擴境開采,現(xiàn)開采到100m標高,計劃2015年底開采到70m標高后結(jié)束開采。西采場從1994年正式開采,2008年6月開采到10m標高結(jié)束開采,采坑距地表深度達180m。1996年9月西采場南幫139~129勘探線間的邊坡巖體發(fā)生大面積的滑坡,滑坡量約為130萬m3。雖然該滑體量大,但未形成一般滑體那樣的破碎狀;經(jīng)過幾年的削坡減載和近10余年的應(yīng)力釋放,目前處于較穩(wěn)定狀態(tài)。
1.2地質(zhì)環(huán)境存在的問題團結(jié)溝采礦場已有30多年開采歷史,形成了一定規(guī)模的礦業(yè)遺跡景觀。2005年8月國土資源部批準了當?shù)卣蠄蟮摹逗邶埥问a烏拉嘎國家礦山公園申報書》,2007年10月礦山公園揭牌開園。公園規(guī)劃為礦山公園標志牌、礦業(yè)遺跡、地質(zhì)遺跡、自然河流和生態(tài)、鄂倫春民族風情園等5個參觀景觀;其中,礦業(yè)遺跡景觀包括采場兩個露天采坑、選礦廠、冶煉廠、尾礦壩等。經(jīng)專業(yè)機構(gòu)評估,目前采區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性以及采礦工程對水資源環(huán)境影響程度均較小,但由于30多年的礦山建設(shè)及生產(chǎn),已對礦區(qū)內(nèi)林地資源和地質(zhì)地貌景觀產(chǎn)生了較大破壞。1)植被荒蕪。采場內(nèi)石漠化嚴重,沒有可供植物生長的土壤;采場周圍植被也受到破壞,許多地方都被廢石、廢渣掩埋。2)占用大量林地。采剝作業(yè)中產(chǎn)生大量的固體廢棄物(巖石),在排土場、廢石堆堆放,占用了大量林地。截至2013年底,采礦場共計占用和破壞荒山及林地面積約1.92km。
2地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理措施
2.1地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理原則1)堅持“誰破壞誰治理、誰投資誰受益”的原則。2)堅持“預防為主,防治結(jié)合,在保護中開發(fā),在開發(fā)中保護”的原則。3)堅持“邊開采、邊保護、邊治理、邊恢復”的原則。4)堅持社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
2.2地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理目標針對團結(jié)溝露天采場地質(zhì)環(huán)境與恢復治理項目存在的上述問題,擬定地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理總體目標為:在礦山生產(chǎn)的同時,盡可能保護好現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境,對生產(chǎn)中所造成的影響和破壞,一部分可以邊生產(chǎn)、邊保護與恢復,其余部分應(yīng)在生產(chǎn)結(jié)束后及時進行恢復、治理,以實現(xiàn)保護和綜合治理礦山環(huán)境為最終目標。
2.3地質(zhì)環(huán)境防治工程鑒于目前團結(jié)溝露天采場及選礦廠、冶煉廠、尾礦壩等都已經(jīng)獲批為國家礦山公園,因此今后應(yīng)以采坑邊緣治理、廢石堆地質(zhì)環(huán)境治理恢復、排土場地質(zhì)環(huán)境治理恢復為重點開展有關(guān)防治工程,使礦山公園更具有觀賞及研究價值。
2.3.1礦山公園保護烏拉嘎國家礦山公園是當?shù)卣跒趵骆?zhèn)區(qū)域設(shè)立的旅游參觀景點,因此應(yīng)采取圍欄、警示牌、避讓、加固等措施保護現(xiàn)有的礦山公園。該項工作以地方為主,企業(yè)予以配合。
2.3.2采坑邊緣治理及綠化工程在采坑周邊15m處設(shè)置綠籬帶,綠籬寬0.9m;根據(jù)當?shù)貧夂驐l件可種植灌木,規(guī)格為0.2m×0.3m,每處種植兩株,總長度約為4.5km,共計種植灌木180000株,需客土約35830m3。在采坑邊緣4~5m處與綠籬圍欄之間覆土植樹,恢復植被,樹坑規(guī)格為0.3m×0.3m×0.4m,需覆土約17000m3。根據(jù)當?shù)貧夂驐l件可種植生長快、易成活的楊樹,植樹規(guī)格為3m×3m,約種植8200株。種植時,采用“三埋兩踩一提苗”的方法。
2.3.3廢石堆地質(zhì)環(huán)境治理恢復工程廢石堆位于東采場北部和南部,占地面積約為82000m2。環(huán)境治理恢復措施為平整、削坡,平整厚度約為0.2m,平整量約為16000m3;平整后進行客土植樹,樹坑規(guī)格為0.3m×0.3m×0.4m,需客土約940m3??煞N植楊樹,植樹規(guī)格為3m×3m,約種植9200株。
2.3.4排土場地質(zhì)環(huán)境治理恢復工程排土場位于東采場西南,占地面積約為1050000m2。環(huán)境治理恢復措施為平整、削坡,使其與周邊地形坡度基本一致,平整厚度約為0.2m,平整量約為210000m3;平整后場地進行植被恢復,可種植楊樹,樹坑規(guī)格為0.3m×0.3m×0.4m,共需客土約3960m3。植樹規(guī)格為3m×3m,約植樹116700株。
2.4地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程
2.4.1露天邊坡滑體監(jiān)測露天邊坡滑體是采剝作業(yè)中最大的地質(zhì)災(zāi)害隱患,因此應(yīng)對東、西采坑滑體位移情況進行定期監(jiān)測,尤其在雪融時節(jié)和雨季更要加強監(jiān)測。
2.4.2水質(zhì)監(jiān)測由于廢石經(jīng)長期日曬雨淋及氣候影響,一些有害元素進入地下水,可能引起水質(zhì)污染,因此應(yīng)對地下水水質(zhì)進行定期監(jiān)測,每季度至少監(jiān)測1次。
3保障措施與效益分析
3.1保障措施
3.1.1組織保障為保證地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程項目的順利實施,企業(yè)應(yīng)以公司法人為項目總指揮,主管領(lǐng)導為副總指揮,主抓項目施工及安全工作,生產(chǎn)部和采礦場負責項目的具體實施,安環(huán)部、企管部、紀委等部門負責項目日常監(jiān)督。
3.1.2技術(shù)保障在施工過程中應(yīng)嚴格按照地質(zhì)環(huán)境恢復治理方案要求進行操作,并定期或不定期聘請有關(guān)專家對地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程進行專業(yè)咨詢,對不當之處及時進行調(diào)整,使地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程切實有效。
3.1.3資金保障截至2013年底,企業(yè)從法律規(guī)定上已繳納地質(zhì)環(huán)境恢復治理保證金上千萬元。在以后施工過程中,企業(yè)還應(yīng)按規(guī)定定期提取地質(zhì)環(huán)境恢復治理保證金,做到??顚S?。
3.2效益分析
3.2.1社會效益地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程項目實施后,可以大幅度減少礦區(qū)附近的地質(zhì)環(huán)境問題,使礦區(qū)的周邊環(huán)境得以保護,生態(tài)環(huán)境得以恢復,使礦區(qū)及附近居民能夠安居樂業(yè),從而維護社會的穩(wěn)定、和諧發(fā)展。
3.2.2環(huán)境效益地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程項目實施后,礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境問題可以得到抑制,基本改善了礦區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境,并提高了礦區(qū)及附近居民的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,降低了地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染,使礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境發(fā)生明顯改變。
3.2.3經(jīng)濟效益地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程雖然不直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益,但項目竣工且通過地方政府主管部門驗收后,可使繳納的地質(zhì)環(huán)境恢復治理保證金得到返還,從而緩解企業(yè)資金緊張狀況。該項目實施后,可以最大限度地降低礦山地質(zhì)環(huán)境問題和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率,其減災(zāi)增值效益十分明顯。
4結(jié)論
1)團結(jié)溝采場由于30多年的礦山建設(shè)及生產(chǎn)活動,已對礦區(qū)內(nèi)林地資源與地質(zhì)地貌景觀產(chǎn)生了較大破壞,致使植被荒蕪,大量林地被占用,需要采取有效措施進行恢復治理。2)團結(jié)溝采場地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程主要措施為礦山公園保護措施、客土植樹綠化工程和露天邊坡滑體監(jiān)測預警。3)地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程項目的實施,需要企業(yè)從組織、技術(shù)、資金等方面提供保障。該項目實施后,將會產(chǎn)生一定的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。4)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理工程是一項復雜而嶄新的工作,整個項目的實施應(yīng)嚴格執(zhí)行工程管理,方可降低風險以及應(yīng)付不確定的因素。該工程項目實施前,應(yīng)委托有資質(zhì)的單位進行勘察設(shè)計。
作者:袁鳳斌于愛國單位:黑龍江烏拉嘎黃金礦業(yè)有限責任公司
1礦山周圍地質(zhì)環(huán)境簡析
1.1礦山地質(zhì)環(huán)境的重要性眾所周知礦產(chǎn)資源是我國現(xiàn)代化建設(shè)中必不可缺的重要資源和重要物質(zhì)基礎(chǔ)。但是與此同時需要注意的是,礦產(chǎn)資源在為我國的現(xiàn)代化建設(shè)做出巨大貢獻的同時,其自身的開發(fā)和利用對于周邊環(huán)境所造成的負面影響也開始受到了越來越多的關(guān)注與重視,并且這一問題在礦山周圍地質(zhì)環(huán)境中表現(xiàn)的最為明顯。另外,隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用開始進入了一個新的規(guī)模并且也提升到了一個新的強度,因此在這一前提系對于礦山周邊的地質(zhì)環(huán)境進行研究與分析也開始引起了我國地質(zhì)學界的關(guān)注與重視。
1.2礦山地質(zhì)環(huán)境的脆弱性礦山周邊地質(zhì)環(huán)境的脆弱性是由于長期濫采濫挖問題造成的,因此這意味著進行礦山周邊地質(zhì)環(huán)境評價已經(jīng)成為我國社會發(fā)展過程中的一個無法回避的沉重現(xiàn)實。因此在這一前提下我國地質(zhì)工作者應(yīng)當對礦山周邊地質(zhì)環(huán)境的脆弱性有著深刻的了解,從而能夠礦查明主要的環(huán)境地質(zhì)問題及其帶來的危害。這同時能夠為我國科學開發(fā)礦產(chǎn)資源和保護礦山地質(zhì)環(huán)境、整治礦山環(huán)境、恢復與重建礦山生態(tài)、實施礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)視治理等提供非常有用的科學資料和科學依據(jù)。
1.3礦山地質(zhì)環(huán)境評價緊迫性眾所周知礦山地質(zhì)環(huán)境評價是一項極其緊迫的工作,這主要是由于這一工作的進行能夠為礦山地質(zhì)環(huán)境的綜合整治提供較為科學的基礎(chǔ)性依據(jù),并且能夠在此基礎(chǔ)上給世人闡述出礦山地質(zhì)環(huán)境評價的重要性同時能夠更加有效的分析其重點評價的內(nèi)容。另外,通過單元劃分和地質(zhì)環(huán)境評價指標權(quán)重的有效確立,我國地質(zhì)學者和地質(zhì)工作者可以更加高效的選用合適的數(shù)學模型來對我國礦山環(huán)境質(zhì)量做出現(xiàn)狀評價,最終在完成現(xiàn)狀評價的基礎(chǔ)上進行相應(yīng)的猜測評價,從而使得綜合評價的科學性和可靠性得到進一步的有效提升。
2礦山周圍地質(zhì)環(huán)境評價方法
礦山周圍地質(zhì)環(huán)境評價方法的有效選擇需要許多環(huán)節(jié)的有效支撐,這主要包括了合理確定礦山地質(zhì)環(huán)境評價重點、結(jié)合礦山周圍氣候環(huán)境進行分析、區(qū)域評價的有效進行、地質(zhì)環(huán)境的精確總結(jié)等內(nèi)容。以下從幾個方面出發(fā),對礦山周圍地質(zhì)環(huán)境評價方法進行了分析。
2.1合理確定礦山地質(zhì)環(huán)境評價重點合理確定礦山地質(zhì)環(huán)境評價重點是提升礦山周圍地質(zhì)環(huán)境評價方法有效性的重要內(nèi)容。通常來說在礦山周圍地質(zhì)環(huán)境評價過程中,礦業(yè)活動引發(fā)的水資源減少、水環(huán)境變化,例如地表水漏失、地下水資源枯竭、區(qū)域水均衡破壞、水質(zhì)污染問題加劇等都是礦山地質(zhì)環(huán)境評價的重點內(nèi)容。除此之外,當?shù)氐V業(yè)活動對于當?shù)氐耐恋刭Y源和土石環(huán)境產(chǎn)生影響和破壞時,例如改變了當?shù)赝恋乩矛F(xiàn)狀和地面變形時,又或者造成土地荒漠化、土石污染時,這些內(nèi)容也是礦山地質(zhì)環(huán)境評價的重點之一。另外,礦山地質(zhì)環(huán)境評價重點還包括了礦區(qū)存在的各類地質(zhì)環(huán)境問題,例如土石環(huán)境污染、崩塌、滑坡等。因此地質(zhì)工作人員應(yīng)當在了解災(zāi)害規(guī)模、發(fā)育程度、危害對象和生產(chǎn)原因的基礎(chǔ)上,對于其可能產(chǎn)生的影響和可能出現(xiàn)的危害程度進行有效的評價。
2.2結(jié)合礦山周圍氣候環(huán)境進行分析結(jié)合礦山周圍氣候環(huán)境進行分析是指地質(zhì)工作人員在充分把握并且評價該地區(qū)的氣象、水文、地形、地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地震、地下水、工程地質(zhì)等基礎(chǔ)條件的前提下,通過進一步查明評價區(qū)存在的地質(zhì)環(huán)境題目的種類、規(guī)模、特征、發(fā)育程度,查明與相鄰礦山礦業(yè)活動的相互影響特征與程度。除此之外,在結(jié)合礦山周圍氣候環(huán)境進行分析的過程中地質(zhì)工作人員應(yīng)當注重針對各種地質(zhì)因素在不同局部區(qū)域的差異性和復雜性,要做到較為精確的評價,需將整個評價區(qū)域劃分成若干個評價單元,同一評價單元在地質(zhì)環(huán)境條件方面具有一致性,而不同的評價單元之間應(yīng)具有可比性。
2.3區(qū)域評價的有效進行區(qū)域評價的有效進行對于礦山周圍地質(zhì)環(huán)境評價方法的重要性是不言而喻的。在區(qū)域評價的過程中地質(zhì)工作者應(yīng)當注重根據(jù)礦山周邊各個小區(qū)域的具體地質(zhì)環(huán)境條件來分別賦予所選定的評價指標以不同的屬性,從而能夠在此基礎(chǔ)上根據(jù)這些不同的屬性來進行合理的區(qū)域評價。除此之外,在區(qū)域評價的有效進行過程中地質(zhì)工作者可以采用三角形剖分法和正方形網(wǎng)格劃分法以及不規(guī)則多邊形網(wǎng)格劃分法等方法來提升評價精確性,與此同時還能夠依據(jù)具有針對性、簡明性、普適性、數(shù)據(jù)易取性、指標可量化和動態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合的原則來對評價地區(qū)的基礎(chǔ)條件和基本指標進行有效的選取甚至是礦山周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的標準化處理,最終促進評價方法可靠性的持續(xù)提升。
2.4地質(zhì)環(huán)境的精確總結(jié)地質(zhì)環(huán)境的精確總結(jié)是指在現(xiàn)狀評價的基礎(chǔ)上,地質(zhì)工作人員根據(jù)礦山的類型和礦山的具體開發(fā)利用方案來確定的接下來的開采范圍和深度以及規(guī)模,從而能夠結(jié)合的評價礦山地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件以及其變化特征,同時能夠猜測新一輪礦業(yè)活動的開展是否會產(chǎn)生并且加劇的地質(zhì)環(huán)境問題的出現(xiàn)。另外,在進行礦山地質(zhì)環(huán)境的綜合評價的過程中,地質(zhì)工作人員應(yīng)當根據(jù)礦山周邊的實際情況和現(xiàn)狀來進行評價,并并進行相應(yīng)的礦山地質(zhì)環(huán)境分區(qū),從而能夠在此基礎(chǔ)上對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境總體影響程度做出綜合評價結(jié)論,在進行礦山建設(shè)適宜性評價的同時促進礦山周圍地質(zhì)環(huán)境評價方法精確性的有效提升。
作者:鄭翔單位:江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六七大隊