矿区环境监测

矿区环境监测（精选十篇）

矿区环境监测 篇1

关键词：GPS,矿区变形监测,数据处理,精度

引言

传统地面沉降监测方法采用水准测量技术, 但其不能实时, 且耗资较大, 故GPS的出现使得GPS技术成为监测地面沉降的有效工具之一。目前, 随着GPS卫星定位技术的迅猛发展和精度的提高, 且与传统测量技术相比具有自动化程度高、观测周期短、布网迅速等优点, 建立GPS矿区地表三维变形监测网, 直接测定矿区地表的三维空间变形, 已有的测量试验结果证实了其可行性。

1 测区概况

东同矿业公司目前为江西铜业集团控股矿山。矿山自1962年露转坑采铜以来, 已有50多年的开采历史。矿区内有大小不同的8个钨矿体、6个铜矿体、4个铁矿体和1个硫矿体所组成。其中铜矿体以Ⅰ#、Ⅴ#、Ⅶ#为主, 三矿体铜金属储量约占全矿区的95%以上。目前矿山主要在Ⅴ#、Ⅶ#矿体开采, 规模为450t/d。

在矿采区的南部有沪昆高速公路及沪昆高铁, 由西向东穿过。沪昆高速距Ⅶ#矿体采区仅有125米左右, 为了掌握地下开采可能引起的地面变形对高速公路和高铁的影响, 急需在采区范围地表进行精密GPS三维变形监测。

2 GPS地表变形监测基准网和监测点布设的原则

1) GPS变形基准点和变形监测点布设的位置及密度不仅要满足地质和变形分析的要求, 变形监测基准点位还应选择在基岩等这种地质稳定的地方;变形监测点也应尽量布设在地表变形区域, 如地表敏感地带及不稳定的待测区域。

2) 点位附近高度角10度以上区域应无成片障碍物以确保GPS接收卫星信号良好。为避免产生多路径效应, 点位选择应远离电台、电视台、微波中继站等强信号源以及高压线、变压器等干扰源, 确保点位周围无信号反射物。应对观测环境和基准点和埋标地点的地质条件进行调查, 对每一观测点埋设混凝土观测墩, 同时墩顶设置强制对中底盘以确保监测点的标志必须与地表基岩牢固结合在一起。

3) 观测基准点应设在地表变形区域外相对稳定、坚固的地点, 必须定期进行检测, 基准点按三等要求、变形监测点按四等监测要求观测, 测量精度要求:地表监测基准点点位移测量中误差不超过6mm, 变形观测点高程中误差不超过1.0mm, 相邻变形观测点的高差中误差不超过0.5mm。

3 GPS监测系统的构成及监测点的布设

3.1 GPS监测系统配置

东同矿业公司采区地表变形精密GPS监测系统有Trim⁃ble5700双频GPS接收机, 随机附带的处理软件Trimble TGO, 主要用于数据下载接收和数据处理。

3.2 监测点布设

根据东同矿业公司采矿区工程地质分区和前述变形监测点布设的原则在全采场拟布设由六个基准点和四条监测线组成监测网, 每条监测线由3-5个监测点组成, 共由12—20个监测点构成, 点号依次编为JC01-JC20。JG01-JG06为基准点, 布置在稳定区域以保证其不发生位移。

4 数据采集

4.1 观测前GPS接收机的准备

(1) 用于GPS基准点观测的GPS接收机必须是符合GPS规范要求的双频机, 其标称精度应优于5mm±1×10-6D。

(2) GPS天线的相位中心应稳定, 应按GPS规范要求进行全面的检验, 各项技术指标均符合要求后方可使用。

(3) 天线及基座上的圆气泡及长气泡、光学对中器、天线高测2次, 在作业前也应进行检校。

4.2 外业观测

(1) GPS基准网

GPS基准网网点应观测2个时段, 每时段2小时, 采样间隔为10s, 卫星截止高度角为10°, 因GPS基准网点间距较近, 可以不测气象元素, 仅作天气状况记录, 根据实际情况, GPS基准网观测可与矿区原有控制网点进行联测, 便于获得相同坐标系下的数据。

(2) GPS监测点

GPS监测点, 监测周期为1个月。每期观测2个时段, 监测时卫星截止高度角为15°, 数据采样间隔为10s, 每期观测时段长1小时-1.5小时, 有效观测卫星数为6, PDOP≤5。

观测结束后, 利用广播星历和随机软件进行初步的数据处理以便及时对观测值的质量进行检核。预先对不同时段的观测和数据进行计算和精度分析从中选出能满足变形监测需要和精度要求的观测模式以提高监测效率。

为了获得高精度的垂直变形分量同时避免天线高量取误差对GPS观测高程分量的影响。每个天线都与观测墩连接在一起、使用固定高度和相同规格的特制铜材连接螺杆。

5 数据处理

GPS基准网和监测网的基线向量解算采用GPS精密软件Bernese4.0版本并使用精密星历。用随机的Trimble TGO软件进行数据处理。

1、GPS基准网点的精确的WGS-84坐标, 作为监测网的基线解算及网平差的起算数据。

2、基线解算质量检核

同一时段观测值的数据总剔除率为10%。同时各独立基线构成独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下列规定:

复测基线的长度较差, 不宜超过

3、网平差计算

在WGS-84坐标系下, 使用Trimble TGO软件, 对GPS基准网进行整体无约束平差以获得其他基准点在WGS-84坐标系下的空间直角坐标、大地坐标和高斯平面直角坐标及相关精度信息。

进行WGS-84坐标系下的自由网平差和以基准点坐标为固定点, 采用WGS-84坐标参考椭球的约束平差。

GPS监测网平差同样使用Trimble TGO软件在WGS-84坐标系下进行, 但是, 监测网仅对每一个同步观测环进行平差而不进行整体平差。平差后获得监测点的高斯平面直角坐标即WGS-84坐标系、监测点间的平面边长及相关信息。

4、监测点的变形量的计算

基准点和监测点始终保持在WGS-84坐标系下进行三维变形分析和沉降分析的坐标不必进行坐标转换, 以免精度损失。

5、两期变形量的统计分析

在统一坐标框架下将两期GPS观测数据归算到统一历元里进行处理, 以实现位置基准、尺度基准和方位基准的统一, 获得高精度的三维变形监测结果。并在每期监测结束后对获得的观测数据及时进行平差计算和处理, 并进行多种变形量计算。

(1) GPS基准点的稳定性检验和分析, 基准网复测后, 应根据本次复测数据与上次数据之间对比得出的的差值, 再通过组合比较的方式对基准点的稳定性进行分析或者通过统计检验的方法对其稳定性进行检验分析, 并找出可能变动的基准点。

(2) 监测点的变动分析应基于以稳定的基准点作为起始点而进行的计算结果进行。相邻两期监测点的变动分析可通过对观测点相邻两期的变形量与最大测量误差2倍中误差的比较来进行。当变形量小于最大误差时, 则认为监测点在这两个周期间没有变动或变动不显著。

(3) 根据多期观测成果建立反映变形量与变形因子关系的数学模型, 并对其进行有效性检验和分析, 以保证该模型用于后续分析是有效的。通过对引起变形的原因做出分析和解释并对变形的发展趋势进行预报, 利用GIS技术实现多点变形状态的可视化表达。

6 结束语

监测结果分析表明, 采用GPS测量方法与传统精密水准测量方法观测精度想当。而GPS可测出三维坐标, 外业观测量仅为水准测量的1/10, 也就是说GPS效率提高了10倍。由此可见GPS监测效率是非常高的, 并且GPS同时还可直接测定监测点大地高的变化, 从而克服了水准测量存在系统误差以及受大地水准面变化影响造成的缺陷。今后将逐渐地用GPS监测网取代传统的精密水准测量, 并在实践中不断探索、完善、提高GPS监测网的精度, 进而推动变形监测技术的发展。

参考文献

[1]刘大杰, 陶本藻.GPS测量与数据处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2005.

[2]徐绍铨, 张华海, 杨志强.GPS测量原理及应用第三版[M].武汉:武汉大学出版社, 2008.

[3]黄声享, 尹晖, 蒋征.变形监测数据处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.

矿区环境监测对象与内容分析的论文 篇2

2.1矿区生态环境保护动态监测

对国家重点保护的生态功能区自然生态进行健侧。以国家重点保护的自然生态区分布地点为选取依据，将市级以下地区作为监控范围，采用分辨率较高的光谱遥感数据，对矿区整体环境进行普查与分析，运用卫星影像等高科技智能手段，掌握矿区地理环境的关键信息与数据，用来监测近几年来矿区的地表类型覆盖变化，在一定的时间内迅速掌握矿区的森林面积大小、草地有效覆盖面积、湿地面积、农用耕地面积和城市发展建筑用地面积等与生态环境相关的因素，这些因素是用来反映所监测地区的防止灾害的能力、水域湿地面积变化、生物多样性状况等。该方法的`主要用处是对被监测地区的大气污染状况、城市面积扩展、室内绿植覆盖情况、地壳运动情况等进行监测，该方法对矿区的空气污染治理和生态文明建设与进步提供了科学可靠的技术支持。

2.2资源节约与循环利用情况监测

森林资源分布情况及面积大小监测。检测对象设置为市级以下的地区，运用上文中提到的矿区地理信息数据的监测结果和捕捉到的遥感影像等，结合三个或者三个以上地区的森林资源普查结果，计算出所监测地区的森林资源分布面积，单位内森林湿地的储存量等，为更加科学高效的保护森林资源，野区森林转变成为经济型林区提供技术支持。以市级行政区为例，运用多个尺度的矿区地理位置信息数据库，总结出几大要素，结合历年水资源勘查数据，采取实地勘测和高分辨率影像来分析资源的属性信息及特征。并监测近三年以来的主要河流、水库、重要饮用水等相关因素指标的变化，对地表水体情况、中小河流治理、抗旱设施现状、水毀灾毁水利工程历史和现状等进行综合分析,服务国家、部门和各地水资源保护的政策措施的制定,以促进水资源的合理利用。

3结语

为保证监测成果及时性和可靠性，矿区环境数据必须具备较强的现势性。随着物联网、云计算、大数据等技术的发展，矿区环境监测必将是带动测绘地理信息行业的一个新的增长点。

参考文献

[1]刘伟.加快矿区环境监测网络建设的策略[J].科学技术创新,(8):83-83.

[2]苏中花.矿区生态环境遥感动态监测研究[J].福建质量管理,2016(18):143-147.

矿区环境水文地质问题评述 篇3

关键词：矿区；环境；水文地质

由于人类文明的不断进步，所以人们深知保护矿区环境和水文等问题的重要性。在20世纪50年代以来，采矿事业的发展突飞猛进，其规模不断提高，相应的出现了一系列环境水文地质问题，直接对工农业发展的城市建设产生负面影响，更严重的甚至威胁人们的生命安全。特别在20世纪60年代以来，这些问题越来越严重，在一定程度上破坏了人类生存和居住的环境，迫切需要解决矿区环境水文地质问题，科学开采矿产资源，保护地质环境。下面是矿区环境水文地质主要问题分析。

1.岩溶地面塌陷

由于岩溶充水矿床的矿山排水过多，所以地面塌陷的现象比较普遍，矿山的地面建筑和农田遭到一定程度的破坏，而地面的塌陷又导致地表水携带较多的松散物质进入到矿坑内部，这样一来，矿区的环境水文地质状况被改变，不利于矿床的开发和保护。在我国的华东地区和中南地区，它们属于强盐融化地区，具有严重的岩溶地面塌陷问题。举例来看，广东的马口和凡口矿地区，还有我国湘中地区的煤田，长江中下游地区的铜矿和煤矿等区域，由于岩溶发育，所以地面塌陷十分严重，在我国的北方仅仅有部分矿区有严重的岩溶地面塌陷问题。在矿区的岩溶地面塌陷中，主要分布在以下方位：（1）断裂带附近：对于岩溶地面来说，它的塌陷主要在断层的两侧呈带状分布，特别的，在导水断层附近常常会有串珠状地面塌陷坑，举例来看，湖南门口矿区一个矿井在断裂带上密度值最高。（2）向斜盆地附近：在南方，龙潭煤系常常会形成向斜盆地，而煤层底板茅口灰岩常常漏在向斜翼部。对于岩溶地面来说，它的陷坑分布在这些部位，例如湘中煤田岩溶地面塌陷也属于这种类型。（3）硫化矿床接触带：在长江中下游的富帖基本是硫化矿床，因为酸性地下水活动和接触带相近，导致大型串珠状塌陷坑。（4）古河道带：这一分布主要体现在北方的岩溶塌陷坑里，举例来看，开滦范各庄特大突水导致岩溶地面塌陷，它们都是分布在滦河古河道带第四系天窗分布地段。（5）地下水天然排泄点附近：在天然条件下，地下水排泄点是地下水最活跃的部分，同时也是岩溶发育最快的地带。在矿床的疏干边界中，如果达到了地下水的排泄点，那么就会产生塌陷现象。举例来看，湖南的煤炭坝矿地面塌陷就是这一类型。

2.矿坑废水的污染

由于不合理的采矿行为导致天然的环境受到破坏，其中的水文条件也受到破坏，导致地下水污染严重。举例来看，山西煤矿的主要采区基本上是在岩溶流域的补给区。受采煤影响的流域比较多，涉及范围比较广，而由于煤矿区的坑道和井下钻孔等产生一定的裂隙，使废水在地下经过这些裂隙进入到岩溶含水层中，污染水资源。举例来看，在娘子关泉域上游的平定-阳泉矿区中，石炭系层间的薄层灰岩水进入到矿坑以后，虽然有一部门大矿井可以把其排除，但是剩下的经过采矿坑道和裂粥挂入到含水层中，导致平定—阳泉矿区的水资源受到污染，水里的硫酸根离子含量明显提高，同时水的硬度也大大提高。

由于煤矿开发力度不断增强，所以煤矿区排放的废水总量不断增加，其中不仅有工业废水和生活废水，还有矿坑水和洗煤水等等。在分析山西省的煤炭工业相关数据得知，山西的阳泉、西山、汾西、轩岗、晋城、霍县、大同、潞安这八大重要矿区每年排放的废水总量达到2300万立方千米，而这些废水经过清洁处理的部分是少之又少，通常情况下采用直接排放的方式进行处理，这样一来，地下水和地表水受到污染，使地质水文环境遭到破坏。在经过化学分析后，发展这些地区排放的未经处理的废水主要有以下化学特性：（1）这些废水的ph值位于4.6和7.8之间，呈现酸性和中性。阳泉矿区的废水ph值最低，仅为3。（2）这些区域排放的废水硬度比较高，经检测发现其一般在22到40德国度，其中汾西矿区最为严重矿井水的硬度大袋了75.8德国度。（3）水中的矿化度比较高，举例来看，阳泉矿区的南庄矿的井水矿化度比2g/L还要高。（4）水中的毒性指标比较高，而且超出相关标准。举例来看，西山矿区的三给洗煤厂中的洗煤水氟化物严重超标，其中的汞含量也严重超标。

综合来看，山西的煤矿附近地下水污染严重，极大的破坏了地质和水文环境，并且呈现恶化趋势。

3.井下开采导致环境水文地质问题

我国是世界上的产煤大国，但是基本上采用的都是地下开采的方式，地上开采的比重比较小。在开采有斜度的矿床时，因为采矿面积比较大，所以顶部的岩层失去支撑点，在岩石勤作用下发生倾斜和弯曲现象。按照采空区的上方岩层的破坏状况，可以把它分成冒落带、裂隙带和岩层整体移动带。

如果是倾斜度低于45度的煤层，在开采时要使用长壁工作面的开采方式，这样一来会形成矩形的采空区，如果地表沉陷，会呈现出椭圆形。在采取的长和宽都超过深度的1.2倍时，那么地表就会下沉，在盆地中央部分下沉的最严重，从中央向地方，下沉的值逐渐减小，这一变化是平稳的，同时也是连续的。如果采区的正上方塌陷比较严重，那么其边缘地带也会出现一些裂缝，破坏地质水文环境。事实上，在平原地区的煤矿土地塌陷问题都比较突出。在我国的所有矿区里，开滦矿区是最大的井下开采矿区，它的开采深度达到了800米。而最深处达到了905米。因为开滦矿区的地形趋于平坦，同时潜水位埋藏不慎，导致集水盆地成为其地下排泄区，另外，由于塌陷区地质受到破坏，硫酸盐矿物质增多，导致土地难以发挥其种植的作用。

总结：为了控制矿区开采对地质和水文环境的破坏，我国已经采取一定的措施加强管制，提高对资源的利用率的同时合理利用资源，在近些年来取得了一定的成果。不过，尽管如此，我国的矿区开采中仍然存在一些问题，而因为这些问题比较复杂，同时涉及范围比较大，所以在解决过程里也会面临一定的难题，还需要不断加大研究力度。

矿区环境问题与治理对策 篇4

矿产资源开采严重破坏矿区生态环境, 影响到人类生存, 制约着国民经济的发展, 由于矿区长期超常开发, 产生了大量的污水、废气, 地下开采还会生成地面塌陷使土地开发失去价值, 因此, 矿产开发对矿区环境影响到城市可持续发展, 是当前急待解决的问题。

2 矿区环境地质问题

通过对矿区进行深入调研, 当前矿区环境地质问题主要有:采空塌陷、破坏水资源、污水排放、废石堆放和尾矿排放、破坏土地资源和矿区滑坡、崩塌、泥石流等问题。

2.1 采空塌陷

采空塌陷是矿区最严重的环境问题之一。地下开采特别是采用垮落法开采的矿井, 开采后会造成地面塌陷。地面塌陷区一般多出现在开采深度较浅井田内, 地面塌陷后由于大气降水形成较大的汇水区, 这些在坑内有积水。采空塌陷多出现在开采深度较浅的矿区, 通常塌陷坑内都有积水。如开滦唐山矿采空塌陷区汇水面积大, 形成大小十几个塌陷坑, 对环境破坏极为严重。

地下开采特别是采用垮落法进行顶板管理的矿井, 由于开采对矿层的开采和对围岩的破坏, 造成采动使地下岩体失衡, 导致地面塌陷, 产生一系列的环境地质问题, 随着开采不断向深部延伸, 特别是多层矿层的开采, 形成多层重叠的采空区, 使上部已经形成稳定的矿柱遭到了破坏, 产生顶板冒落, 又形成新的地面塌陷和裂隙[1,2]。

2.2 破坏水资源

据不完全统计, 随着矿山开发力度的加大, 矿区地下水位持续下降, 水土流失严重, 井巷工程开挖和矿产资源的开采破坏了赋存于地下岩层中的地下水, 改变了地下水的迳流、水位等水力性质, 疏干和破坏水资源, 同时矿井生产还会让地下水排水上地面, 让这些无污染的地下水白白浪费掉。长期地下资源开采对各含水层均有不同程度的疏干, 地下水位降落漏斗一直以开采区域为中心, 地下水不断地向矿井内流动, 矿井规模越大, 这种影响也越大。1984年开滦范各庄煤矿发生了特大型突水事故, 造成整个唐山市古冶区地下水位急剧下降, 给人民群众吃水带来困难。一般来说矿区内被疏干的含水层主要为第四纪冲积层, 该层为孔隙含水层, 含水丰富。

另外矿山开采和选矿生产要消耗大量洁净水;矿山废石排放和尾矿又可使矿区周围的水资源遭受不同程度的污染。此外, 矿山固体废物可随大气降水、地表径流、风流及渗滤水进入地表水体和地下水而污染水资源。

2.3 污水排放

采矿废水是指矿山企业生产过程中向外排放矿井水或矿坑水, 它主要包括矿井开采而产生的裂隙导入地下的地表水、生产、防尘用水、矿井各类含水层通过导水通道流入井下的水等, 露天矿山还包括雨废后流入采坑大气降水等。据有关资料显示, 我国国有矿山每年外排矿井水超过20亿m3。特别是大型选矿厂的存在, 污水排放对地表水体污染严重。在矿区地表河流随处可见不经处理污水, 这些污水通过第四纪松散层渗漏到地下, 对地下水进行污染, 严重影响到用水安全。

2.4 废石堆放和尾矿排放

矿山开采的同时, 由于掘进岩石巷道或露天开采产生了大量废石, 这些废石一般均堆放在矿山附近的排土场。由于废石、矿渣一般均含有害物质, 有的还可能含有易燃物质, 这些废石长期堆存, 不但占用大量宝贵土地资源, 还会散发出有害气体, 污染土地和地下水。

据不完全统计, 我们每年矿山排放的固体废弃物的占开采量的40%左右, 有的超贫矿这个比例更高。尾矿是选矿后的废弃物, 往往含有硫、砷、重金属等有毒有害物质, 同时还残存选矿药剂, 当尾矿风化后这些超标的有毒物质就会溶于水里, 经地表水流或大所降水运移, 严重污染地下水和周边土地, 危害人民群众的身体健康, 影响森林、鱼类、禽畜的生长和繁殖, 影响农业生产。

另外地面尾矿库不但占用大量宝贵土地, 而且由于尾矿库堆料超过库容、超龄服役, 安全防范措施不落实, 或遇山洪暴雨, 或设计不合理等原因, 可能会引起滑坡和塌陷, 造成尾矿库溃坝等重大事故发生[3,4]。

2.5 破坏土地资源

露天采矿破坏地形地貌, 挖损土地;地下开采造成土地塌陷;废石和剥离物的排放压占大量土地;采矿“三废”污损土地;露天采挖和采矿塌陷引起矿区地形地貌的破坏, 同时还会改变地下水生态系统, 造成矿区土地排水系统、给水系统的破坏, 严重的还会造成土地沙漠化、盐渍化, 使宝贵的土地资源流失。

3 治理对策

随着人民生活不断提高, 人们对环境的要求越来越高, 矿区环境整治力度逐年加大, 国家出台了环境保护法, 确定了谁破坏谁治理的原则, 矿山企业保护生态环境的责任越来越大。为了解决资源开发和矿区环境保护这一突出矛盾, 各个生产矿井均行动起来, 采用了多种措施, 努力把矿区环境治理好, 确保矿区开采持续发展。

3.1 采空塌陷治理

矿区开采造成地面塌陷, 对宝贵的土地资源进行破坏, 破坏的土地变成了城市的垃圾丢弃场所, 使大片农田消失。随着国家对城市环境管控力度不断加大和绿色矿山建设的示范作用, 矿山企业对采空塌陷治理的积极性提高, 目前采空塌陷的治理已融汇到绿色矿山建设之中。

采空塌陷治理通常采取充填复垦或修整法来进行, 即把矿山生产中的废石排放到塌陷坑中, 然后上面覆盖些土层, 再在上面种树种草, 逐步恢复矿山生态环境。山区的矿山可以利用地形地势, 修建梯田, 恢复农耕环境, 选择优良树种和适合本地生长的草本植物, 对矿山绿化, 使荒山变绿变美。绿化矿山建设是矿区环境整治中的重要措施之一。

3.2 矿井废水治理

矿井排污中不但含有悬浮物, 还含有有害物质, 甚至含有毒性, 对环境极具破坏性, 为了整治环境, 矿山企业一定要严格执行环境保护法, 把生产工艺进行改革, 加快落后设备的淘汰速度, 采用有效措施减少废水和污染物排放, 如矿井可以建立循环水利用池, 净化后的水可以用于选矿、井下灭尘等用水, 提高水的重复利用率, 变废为保, 达到对废水循环利用, 形成矿区发展可持续的生态。

对矿山开采无影响的塌陷坑, 可以改造成矿区污水沉淀池, 进行粗处理, 然后可以用于井下灭尘、井下防火注浆等, 同时进行处理后的水也可用于农业生产、绿化造林等生态恢复用水。

3.3 废石综合治理

对占用耕地或可耕地的废石, 原则上应全部治理, 采用推填、“搬家”等方式恢复被占耕地。依据地形对部分区域实行平整、覆土, 种植花草树木, 改造成绿化用地。

矿山开采排放到排土场的的废石不但造成对周边环境的破坏, 还会造成安全隐患, 应对废弃的排土场根据废石的岩性和风化情况, 采用山坡整形、沟壑填平等措施, 植树种草、绿化美化, 进行绿色矿山建设[5]。

对可利用废石的治理, 可以制砖、生产水泥和作为建筑材料, 变废为宝, 创造利润, 而且节省土地、改善环境。

4 结语

矿区社会经济繁荣和发展离不开矿产开发, 但矿山生产和矿产资源开采又会对矿区环境造成破坏。矿区要发展就必须协调好资源开发与环境保护这两大问题, 要依托科技进步, 最大限度地减少矿产开采给城市带来的不利影响, 采取科学的、可行的和有效的减少资源开发对城市环境影响的措施, 实现矿区的可持续发展的环境保护。

摘要：指出了环境地质问题直接威胁和破坏着生态环境, 影响着人民的生命财产安全, 严重影响和制约着当地的经济社会发展, 成为影响社会、经济和区域性环境发展的综合性制约因素的系统问题。分析了矿区矿山开采过程中产生的采空塌陷、污水、地下水下降漏斗等环境地质问题, 并有针对性对这些环境地质问题提出了治理对策, 以解决矿区及其周边的环境恶化的问题, 协调好矿山发展与环境问题, 实现矿区的可持续发展的环境保护。

关键词：矿区环境,采空塌陷,岩溶塌陷,矿渣堆放,治理

参考文献

[1]滕丽.本溪市地质灾害特征分析及防治对策探讨[J].绿色科技, 2014 (6) :289~290.

[2]李滨, 史建雨, 马佳平, 等.矿山采选工程施工期环境监理要点[J].绿色科技, 2014 (9) :208~210.

[3]何哲样, 田守祥, 隋利军, 等.矿山尾矿排放现状与处置的有效途径[J].采矿技术, 2008 (5) :78~80, 83.

[4]吕影.张集矿采煤沉陷区环境质量问题及其重建对策[J].绿色科技, 2014 (7) :222~223.

矿区地质环境治理初探 篇5

矿区地质环境治理初探

分析了矿区地质环境治理工程是一项投资小、社会和环境效益显著的.项目,对消除地质灾害隐患、恢复生态环境、保护水源地、保证矿山安全生产及当地人民的生命安全、稳定经济发展具有重要意义.结合铜陵市黄狮涝矿区实例,探讨矿山地质环境治理技术及其应用结果.

作 者：方七林 作者单位：安徽金蟾矿业有限责任公司,244100,安徽省铜陵市刊 名：矿业快报英文刊名：EXPRESS INFORMATION OF MINING INDUSTRY年，卷(期)：24(3)分类号：X37关键词：矿山环境 地质环境 治理设计

矿区环境监测 篇6

一、矿区环境管理中的突出问题

煤炭矿区环境管理是以矿区环境保护、重建和煤炭资源持续利用为基本宗旨，运用法律、经济、行政管理以及宣传教育等手段，维持和实现矿区环境的良好状况，防止、减轻和控制矿区环境的破坏管理活动过程。就我国煤炭矿区可持续发展实践而言，由于人们长期对煤炭资源的开发利用存在种种认识上的误区，导致煤炭资源开发利用与环境管理中存在着诸多问题。我国煤炭矿区环境保护是在上世纪80年代末期真正开展起来的，主要是围绕煤炭工业可持续发展中的突出问题，如何在矿区实施循环经济与洁净煤技术等进行了有益的研究和实践。其工作重心是探讨矿区生态环境破坏规律，研究制定矿区土地复垦规划与工程技术，煤炭高效、清洁利用技术，煤矸石综合利用，以及矿区产业链规划及其发展途径等等。这些工作无疑对促进矿区生态环境的恢复和产业接续发展起到了积极的作用，为相关理论研究奠定了基础，积累了实践经验。但是，在传统观念支配下，矿区环境管理存在着严重的滞后现象。

(一)急视环境管理的地位和作用。在“经济效益第一”的发展模式下，矿区资源开发与环境保护严重脱节，矿区环境管理长期处于被忽略的地位，环境管理手段单一，缺少成效。由于我国矿业权市场立法欠缺，加之地方保护主义盛行，导致各地非法小煤矿乱采滥挖，不仅资源产出效益低，消耗水平高，这些做法严重减低了大型矿区削减污染的积极性和主动性，阻碍了生态环境恢复建设的进程，导致矿区重资源开发，轻环境管理，重经济发展，轻环境投入。

(二)环境管理体制不够健全。矿区环境管理体制指的是在矿区内部建立从领导、职能科室到基层单位，在污染预防与治理，资源节约与综合利用，环境设计、补偿与改进以及遵守政府的有关法律、法规等方面的各种规定、标准、制度甚至操作规程等，并有相应的监督检查制度，以保证环境目标能够在矿区生产经营的各个环节中得到执行。虽然矿区普遍设有环保部或环境管理机构，但多数只是矿区机构设置中的附属部门，环境管理职能存在弱化或表面化现象，许多具体环境管理工作流于形式；加之矿区环境管理体制不够健全，管理制度不尽合理，难以调动矿区各部门的环保积极性，矿区生态环境恢复与建设严重滞后。

(三)环境管理水平低下。虽然几乎所有矿区都制定了环境目标，但多数环境目标服从于经济发展目标，应付各级环保部门的“达标”要求，迎合有关“形象工程”的需要，并未真正从矿区可持续发展的角度加以系统研究和优化管理。ISOl4000体系认证尚未在矿区普遍推行，矿区生命周期管理、环境影响评价、清洁生产、环境安全管理等内容还没有进入深层次、全方位的实践阶段。

二、加强环境综合管理是矿区可持续发展的重要意义

矿区环境问题的综合性决定了矿区环境管理具体内容和对策的综合性。矿区环境管理以矿区为研究对象，其目标是保证矿区系统持续、健康、稳定地发展。矿区如何通过实施综合的、有效的环境管理，走出一条经济社会协调发展、资源环境良性循环的新型工业化道路，是其可持续发展的重要内容。因此，要处理好矿区煤与非煤产业战略发展、近期发展与长期发展、矿区与周边区域协调发展的关系。

(一)矿区可持续发展建立在本矿区矿产资源开发利用的基础上，因此，其可持续发展的基本要求是将资源耗竭速度调控在适当曲水平上。煤炭资源属于可耗竭且不可再生的自然资源。可以说人类对煤炭资源的开发利用过程，始终伴随着对资源的消耗和对环境的破坏过程。长期以来，由于对矿区资源进行掠夺性的开发，不仅煤炭资源利用率低，资源浪费严重；而且导致矿区生态环境遭受严重破坏。因此，在矿区资源开发中，要尽量采用更清洁、更有效的技术，尽可能提高矿产资源采收率和减少环境资源的消耗，保护建设好生态环境，从而取得最佳的经济和社会效益。

(二)矿区环境管理不仅涉及矿区本身的环境管理，也涉及矿区所在较大区域内的环境管理。包括大区域环境质量控制。因此，属于区域性环境管理。而矿区企业的矿业性质又决定了矿区环境管理属于典型的行业管理。这种条块分割性使得任何一个单一的部门和地区政府都难以实现对矿区环境的根本性保护。矿区环境保护要结合矿区资源开发同时进行，在开发的同时进行环境规划与管理，实现矿区资源利用与环境保护的协调发展。

(三)对矿区资源、环境的综合管理需要从矿区决策表面上进行宏观指导、战略调控和综合管理以及组织实施。其环境管理实施的有效性体现在如何真正实现“绿色GDP”。“绿色GDP”揭示了资源环境对矿区经济社会发展的约束意义，它不仅可以促使矿区经济社会发展的目标得以实现，而且还能够准确地表明这种经济增长与社会发展与资源环境之间的定性定量对应关系，从而有助于激发矿区决策层和全体职工保护、重建环境，以及进行资源综合管理的内在动力和积极性，实现矿区经济社会发展与资源环境可持续利用。

煤炭矿区的环境管理多面广，有其，产业的特殊性，不仅要在减少和消除矿区生态破坏与环境污染问题上下大功夫，而且要致力于协调时区未来资源和环境安全的发展问题；同时，与其他行业相比，其环境管理的有效运行还必须要密切结合安全生产来进行，环境管理成本也相对要高得多。因此，要从矿区整体发展层面上，对可持续发展的基本内涵、战略模式、总产目标等各方面有一个明确而完整的思路，建立起系统完善的环境管理机制和管理手段，从而促使煤炭矿区可持续发展真正落实到行动上。

三、加强煤炭矿区环境综合管理的几点建议

(一)从宏观管理入手，加强环境与发展综合决策

开展矿区环境管理，要站在国家和区域发展的战略高度，正确处理部分与整体、局部与全局、眼前与长远的各种关系。矿区环境管理要做到环境保护与经济建设、城乡建设同步规划、同步实施、同步发展，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一；要与调整产业结构、生态环境建设相结合，与加强国家和区域环境安全相结合，与促进环境科技和环保产业发展相结合。通过加强矿区规划管理，把矿区环境保护计划纳入国民经济和社会发展计划中。

环境问题的产生与解决受到社会制度、国家管理体制、国家发展战略、经济发展战略、资源开发战略、人口发展战略、人类消费战略等诸多因素的影响。这些因素都属于宏观层面的内容，需要在宏观决策中加以解决。所以，对于矿区环境管理而言，宏观决策就显得更为重要。多年来的实践证明，矿区环境质量的改善，矿区环境问题的根本解决，不仅有赖于微观层面上污染源的治理与控制，更取决于

宏观层面上，如产业结构、工业布局、发展模式等一系列战略决策是否科学。如果在这些战略问题上出现失误，那么，即便把全部力量放在微观层面的污染预防和管理上，也不会从根本上改善环境质量和环境管理目标的实现。

(二)实现生态化综合管理

近年来，生态系统管理方式被扩展到地区或最观的范围，因此被称之为生态地区，景观管理，其目的是在允许人类进行可持续利用资源的基础上，促进更大范围的生态完整性和生态的预防性保护。进行生态化综合管理，就是要将矿区作为最基本的管理单位，首先，应关注矿区景观单元的完整性，其次，要从矿区所在区域的生态系统健康角度，确定矿区生态化管理目标。因为只有在更大的时空范围内探讨生态系统的完整性和生态平衡，才能确保矿区的具体管理工作能够在实践中不断调整，以逐步达到环保要求。可以说，生态系统管理方式是对过去各种传统管理方式的一个综合与提高。生态系统管理思想还要求在环境管理中同步实行综合资源管理。只有实行综合资源管理，才能保证资源的可持续利用和有效利用，从而保证资源利用控制在生态系统能够允许和支撑的范围内。

(三)做到环境管理手段的相互配合和综合运用

矿区环境保护具有复杂性、广泛性和综合性的特点，这就决定了矿区环境管理必须采用综合性的手段与方法。在具体实践中，要深入分析矿区环境管理中存在的主要问题，突破传统管理惯性，积极探测矿区环境管理制度的改革与完善，强调经济手段、行政手段、法律手段、科技手段的相互配合和综合运用，逐步完善环境影响评价、“三同时”等管理制度，进一步加强矿区环境规划，实施环境风险管理，逐步采用ISOl4000环境管理系列标准，按照规范标准进行矿区环境管理，建立起科学的环境管理体系，促进矿区的可持续发展。

(四)体现结构化综合管理思想

该思想强调系统的结构化设计与管理，通过对管理系统结构的综合优化设计，达到改善和增强管理系统功能的目的。在矿区环境管理实践中，结构化综合管理包括以下几个方面：一是通过产业结构调整和产业链延伸，实现矿区经济增长方式的根本转变C是通过加强矿区规划管理，优化矿区产业布局，实现矿区环境的综合治理；三是通过矿区环保机构改革，强化和完善环境管理职能；四是通过调整矿区环境管理模式，建立起矿区行政领导负总责、各相关部门分工负责、环保部门统一监督管理、全员广泛参与的创新管理机制。

矿区环境监测 篇7

1 平朔矿区生态环境治理的措施与成效

平朔矿区的生态环境治理可以从煤炭开发前、开发中和开发后三个阶段进行分析,在煤炭开发前对矿区农民开展搬迁,并予以补偿,与此同时,制定生态环境修复规划,做好生态环境修复前的准备;在煤炭开采中,实施边开采边复垦的模式;在煤炭开采之后,在完成复垦的土地上发展循环经济、生态产业。平朔矿区的生态环境治理是与农民利益保护直接相关的,生态环境治理实现了生态效益、经济效益和社会效益的三大统一。

1.1 煤炭开发前制定生态环境修复规划,对农民进行补偿安置

平朔矿区是以中美合作的安太堡露天煤矿为基础的,在1985年安太堡煤矿建矿之时就将美方生态环境保护的先进理念应用到平朔矿区,将矿区生态环境修复纳入了总体规划。虽然在这个时期我国也在逐渐出台一些《土地复垦规定》等法律法规,也明确了破坏者修复的基本原则,然而这些法律法规在资金保障、政府监管、具体实施等多个层面存在制度缺陷,总体形同虚设,复垦名存实亡。但是平朔矿区则是以超前的理念,本着对社会负责的态度,依据国家法律法规编制了《矿区水土保持规划方案》、《矿区土地复垦规划方案》和《平朔公司矿山生态环境恢复治理方案》,制定年度、月度复垦计划,使得复垦工作可以有序开展。平朔矿区在开发前已经有了生态环境保护的理念,将生态环境修复纳入矿区整体发展规划保障了治理、复垦的科学性,为矿区生态环境修复奠定了良好的基础。平朔矿区煤炭开发必然要占用土地,造成生态环境破坏,给矿区农民生产生活产生负面影响,农民失去了赖以生存的家园,这就需要平朔煤业与政府、农民协商,组织实施矿区村庄的搬迁,对失地农民进行补偿。自矿区建设以来,平朔煤业累计投资达数十亿元用于矿区复垦和失地农民修建新房,共安置失地农民2200余人,为失地农民投入社会保障基金6.3亿元;其中2009年、2010年平朔矿区分别安置农民就业588、623人[2]。

1.2 煤炭开发中同时展开复垦,改善矿区生态环境

露天煤矿的开采对生态环境的影响十分严重,平朔矿区没有走也不允许走“先污染后治理”的老路子,而是做到了煤炭开发与生态环境修复同步进行,经过20多年的探索,平朔矿区已经形成了“剥离—采矿—回填—复垦”一条龙的生态环境修复流程,平朔矿区在采矿之后,进行排土和复垦,因而矿区在开采的同时,对已经开采完的场地进行排土复垦,呈现了边开采边复垦,生产与生态环境修复同步。平朔矿区的土地复垦产生了良好的生态效益,复垦后的土地绿树成荫,动植物种类逐渐增加,生态多样性得以恢复,通过对比2002年(复垦前)与2005年(复垦后)的各项指标可以看出复垦的生态效益[3]:土地复垦率从2002年的16.29%提高到2005年的28.89%,2002年植物种类为98种,2005年为127种,动物多样性从17种增加到21种。截至2010年上半年,平朔矿区总共投入达20亿元,完成土地复垦2000多hm2,矿区复垦率达50%以上,排土场植被覆盖率达到90%以上[4]。平朔矿区生态环境修复取得的成效,在国内处于领先水平,也得到了国家、山西省政府的肯定,平朔矿区在生态环境修复方面获得了多项荣誉,平朔矿区被列为国家示范工程,获得全国绿化先进单位、山西省造林绿化先进企业、山西省水土保持先进单位、山西环保奖等多项荣誉、奖项。此外,矿区生态环境修复是一个系统工程,也是一项产业,需要大量的劳动力投入,复垦中排土、造林绿化、水土保持也给矿区失地农民创造了就业机会;矿区复垦后的草场也给周边村庄数千头的牲畜提供了放牧场地和储存冬饲料,这些有利于促进矿农和谐共处。

数据来源:《平朔矿区生态农业及旅游业规划》。

1.3 矿区复垦后发展生态产业,促进矿区失地农民就业增收

平朔矿区煤炭开发占用了大量的土地,按照国家规定,工业用地占用耕地需要做到占补平衡以补充耕地,因而矿区考虑将复垦后的土地还原为耕地、农业用地,提升土地利用效率。平朔矿区在复垦的基础上,积极发展非煤生态产业,形成了以生态农业为主的产业链,这是符合我国当前农村可持续发展要求的[5],此外,生态产业发展中对失地农民进行就业安置,促进农民增收。如图1所示,平朔矿区在进行土地复垦之后,一条路径是发展粮食、大棚菜、中草药等种植业,并进行深加工,以此来促进失地农民安置,第二条路径是土地复垦的基础上进行生态绿化,发展生态旅游,第三条路径是复垦之后养羊、牛、猪、禽类等畜牧业,并开展肉、乳制品的加工。平朔矿区煤炭开发在对农业生产条件进行破坏之后,进行土地复垦发展现代农业,不仅有效利用了闲置的土地资源,而且实现了工业反哺农业、“以煤补农”,促进了矿区的农业现代化。到目前平朔矿区已经开展了土豆、食用菌栽培、大棚蔬菜、中药材、猪牛等的种植养殖,2008年投资2000万元建设的首期生态产业示范工程已投入使用,具备了存栏肉牛300余头、羊4000余只、蛋鸡万余只的养殖能力和130个日光温室年产蔬菜1000t的种植能力[6]。平朔矿区在复垦种植之后,采用了“公司+农户”的经营形式,自2005年起,矿区将复垦后的土地交给矿区以前的村庄农民经营,促进了农民的就业创收,比如农民租赁大棚种植蔬菜,年产蔬菜大约12500kg,纯利可以达到近2万元。2011年,平朔矿区已经开始了第二期生态产业示范工程的建设;按照规划,到2020年平朔矿区将建成国土资源部土地复垦的示范基地,高效设施农业蔬菜示范基地,GAP中草药示范基地,雁门关肉羔羊畜牧养殖示范基地,生态旅游、工业旅游矿区。

2 平朔矿区的制度创新

平朔矿区通过制度创新促进了生态环境治理和农民利益的保护,制度创新体现在土地使用制度创新、补偿协议的创新、企业制度创新、社会保障制度创新、以及产学研合作的制度创新。

2.1 土地使用制度创新

平朔矿区是以露天煤矿开采为主,露天开采要破坏大量的土地,使得农民成为失地农民,而复垦后又需要农民来利用土地,为此,平朔矿区开展了露天采矿用地方式改革试点,2011年国土资源部下发了《关于山西省朔州市中煤平朔煤业有限责任公司露天煤矿采矿用地方式改革试点的复函》(2011[715]号),批准了平朔矿区“以租代征”使用农民土地的方案,这也是山西综改试验区建设中国土资源部与山西省合作开展创新矿业用地管理机制的第一个试点。此项改革仅允许在平朔矿区的安太堡、安家岭、东露天煤矿开展,试点矿区在不改变农村土地所有权性质、不改变规划土地用途的前提下,采取分期实施、到期归还的做法,以临时用地方式使用农民集体土地;改革特别提出征地、复垦要充分尊重农民意愿,确保农民的知情权、参与权,切实维护农民合法权益[7]。

平朔露天矿区采用“以租代征”的方式使用农民土地,对于企业和农民来说能够实现双赢:一是对于农民而言,“以租代征”的方式能够保障农民不失去土地,有利于农民继续从事农业生产;二是对于企业而言,“以租代征”能够督促企业开展矿区复垦,修复生态环境,同时在复垦后交给农民经营,降低企业自身的农业经营成本。当前平朔矿区的“以租代征”也只是刚刚获得试点权,如何在实际操作中推进“以租代征”,维护农民权益仍然需要探索。

2.2 补偿协议的创新

平朔矿区对失地农民进行安置补偿,从安太堡、白辛堡、上窑、西易四个村的安置补偿看(表1),补偿协议主要体现在四个方面:一是对占用土地进行补偿,安太堡村由于搬迁时间早,在1985年进行了搬迁,土地补偿费为723元/人,白辛堡、上窑、西易三个村在1999年进行的搬迁,土地补偿费为5000元/人;二是对失地农民提供安置补偿费,四个村的标准都是10000元/人;三是提供房屋补贴,安太堡村安置中为农民重新统一建新房,白辛堡、上窑、西易三个村则是提供200到450元/m2的房屋补贴;四是对搬迁农户进行劳动力安置,标准是每户安置一个劳动力。对于这样的补偿协议可以概括为两个方面的结合,一是货币补偿,包括土地补偿费、安置补偿费、房屋补贴,二是就业补偿,为每个农户安置劳动力,货币补偿虽然对于失地农民非常重要,可以保障农民的利益,但是货币补偿的风险是农民很有可能缺少投资途径,乱消费,将货币补偿挥霍一空,使得农民在长期面临生计问题,而这一方面则被就业补偿所弥补,通过安置劳动力,农民可以通过劳动持续获得收入,保障了可持续生计的维持,正是由于补偿协议这两方面的结合,较为完善地考虑到了农民维持可持续生计的机会、能力,使得矿区可以保持基本的社会稳定。

2.3 企业制度的创新

在平朔煤业的企业制度当中,对生态环境治理与农民利益保护进行了较为妥善的考虑。在平朔煤业的组织机构中设立有“征地搬迁及失地农民安置工作委员会”和“信访工作委员会”,而且处于较高的层次;更为具体的,在部门设置中设有环境保护部和公共关系部,分别负责矿区的生态环境修复和协调与失地农民之间的关系;在具体经营单位专门成立了平朔工贸有限公司,主要以安置失地农民为主。平朔煤业将煤炭开发中的生态环境治理与农民利益保护作为一项重要的工作来做,完善的企业组织是处理好生态环境与农民利益关系的关键,这就使得当企业与农民发生冲突,失地农民信访时,有规范的制度约束,可以避免冲突激化,促使二者和谐共生。

在企业成本管理制度当中,开创了将复垦、生态环境修复计入生产成本的先例,煤炭开采对生态环境的外部效应导致生产的私人成本小于社会成本[9],将生态环境修复成本计入生产成本就是要使得私人成本等于社会成本,使得资源配置对整个社会来讲达到了效率最优水平。平朔煤业通过自筹资金,计入生产成本,使得生态环境修复投资有了制度保障,满足了平朔矿区长期开展生态环境修复的资金需求,也有利于实现平朔煤业的有序运营。

2.4 社会保障制度的完善

煤炭开发导致平朔矿区失地农民较多,平朔矿区所在的朔州市平鲁区通过社会保障制度的创新保障了失地农民的利益,在养老、医疗、教育、就业等方面平鲁区出台了《朔州市平鲁区被征地农民就业培训和社会保障工作实施办法》、《关于进一步做好中煤平朔公司被征地农民就业培训安置工作的实施意见》,促进了失地农民的市民化。平鲁区0-18周岁(不含18周岁)的失地农民全部纳入城市低保,每人每月178元;养老保险方面按照不同的年龄段不同的家庭情况采取不同的养老保障形式;失地农民进城后可以享受城镇居民医疗保险;失地农民进城后,子女可以在城市里享受较好的义务教育。在就业保障方面,政府与企业积极协调,形成了“平朔公司安置就业为主体、政府促进就业、市场调节就业为补充”的就业保障机制。

2.5 产学研合作的制度创新

露天矿区的生态环境修复是一项长期性的复杂、系统工程,要做好矿区的复垦工作,需要技术支持和长期的跟踪修复,而产学研结合则给矿区生态环境修复提供了较好的技术支持。平朔矿区正是通过产学研合作来开展生态环境修复。矿区生态环境修复涉及生物、地理等多类自然科学,为搞好矿区土地复垦,平朔煤业与山西农业大学、中国地质大学(北京)等高校、科研院所开展了产学研合作,通过国家“八.五”、“九.五”重点科技攻关课题、国家自然科学基金课题的研究,解决了矿区生态环境修复的重大技术难题,总结出了黄土高原半干旱地区矿区复垦的理论与方法,对促进矿区复垦起到了重要的作用。2005年5月12日中国地质大学(北京)与平朔安太堡露天煤矿共建了土地资源可持续利用产学研基地,这标志着平朔矿区在矿区地质环境灾害控制、矿区生态环境改善、废弃土地再利用方面,能得到中国地质大学科研力量的长期支持,基地将有助于双方合作关系的长期化,是产学研合作制度的创新。实际上中国地质大学白中科教授与平朔矿区合作多年,是平朔矿区生态环境修复方案的主要设计者之一,由于白中科教授与平朔矿区的长期合作,能够对生态环境修复中存在的问题进行跟踪研究,给优化平朔矿区复垦提供了科学的技术保障,这也是矿区复垦长期性的内在要求,只有长期合作才能因地制宜做好矿区的复垦工作。

3 平朔矿区的治理机制及启示

3.1 平朔矿区的治理机制:多中心合作治理

三十年前,平朔矿区是我国改革开放的试验田,现如今,平朔矿区是我国矿区生态环境治理的试验田,经过多年探索,矿区生态环境治理已经取得了有价值的成果,形成了生态环境治理的平朔模式,这一模式可以概括为政府、企业、农民、科研机构多中心合作的生态环境治理模式(图2)。

在平朔露天矿区,煤炭开采造成生态环境破坏和农民失去土地,这两者在煤炭开发中紧密相连,具有统一性,这是煤炭开发造成的外部影响,为了纠正负的外部效应,就需要对生态环境进行修复和对失地农民进行补偿安置,在修复和安置的过程中需要多类参与主体的合作。①政府对企业煤炭开发所造成的生态环境破坏进行监管、规制,要求煤炭企业进行生态环境的修复,各级政府也会对企业和失地农民进行沟通,并且出台就业、社保、城镇化等方面的政策,促进农民的补偿安置。②企业则进行生态环境修复的规划、投资、组织实施,企业也对失地农民进行补偿安置,主要在货币补偿、就业机会方面进行合理安排,与农民沟通协商,尊重农民意愿达成补偿协议。③农民也会与企业进行谈判协商,在补偿协议的达成中,农民主动参与其中来保护自己的合法权益,在生态环境修复、生态产业发展中农民提供劳动力,通过就业的方式参与修复和复归农业,就业也给农民带来收入,维护了农民的利益。④科研机构(大学、科研院所)是生态环境修复的一个重要主体,矿区复垦是一项复杂、系统、长期工程,需要科研机构与企业开展合作,进行实地研究,为修复提供技术支持。平朔矿区正是在多方合作之下,开展了生态环境修复与失地农民补偿安置,现在已经取得初步成果,实现了矿区生态环境的改善和农民利益的保护。

这里需要指出的是,平朔矿区生态环境治理模式中,进行了许多的制度创新,具体体现在企业制度、补偿协议、社会保障制度、产学研合作、土地制度等多方面的创新,按照North[10]的观点,“制度决定绩效”,这些制度创新在平朔模式的形成中起到了至关重要的作用,正是通过制度创新才实现了政府、企业、农民、科研机构的多中心合作治理。

在关注平朔模式成绩的同时,还需要指出存在的问题。矿区的生态环境修复是一项长期的工作,如何保障土地在复垦之后不退化,是一项要解决的重大问题;特别是当前平朔矿区开展了“以租代征”土地使用的试点,这将把复垦后的土地交还给以前的农民进行经营,如果把复垦土地交还给农民,如何开展农民、企业、科研机构的多方合作以保障复垦土地不退化,农民是否愿意经营土地,企业是否能给予持续的复垦资金支持,科研机构怎样进行技术研发,这些是需要考虑解决的。李茜、毕如田[8]对矿区农民利用复垦土地的意愿进行了调研,结果表明,在调查的200位农民当中,有171人认为种植复垦土地风险大,不愿意去租种,占到了调查农民的85.5%;仅有5位农民认为种植复垦土地的风险小,会去租种。这一研究说明,农民当前对使用复垦土地仍然存在疑虑,消除农民的疑虑、降低农民使用复垦土地的风险需要企业、政府提供相关对策来加以引导。因而平朔模式在生态环境治理和农民利益保护中,仍然有很长的路要走。

3.2 平朔矿区生态环境治理与农民利益保护的启示

当前,我国矿区生态环境治理中仍然存在缺陷,矿区的生态环境治理将是未来资源型区域发展中需要探索的重点领域,平朔多中心合作治理模式的探索已经使其成为我国矿区生态环境治理的先行者,实践中积累的经验和教训对其他矿区的生态环境治理具有一定的启示。

(1)多中心合作是矿区生态环境治理的必然出路。

平朔矿区的生态环境治理经验说明,政府、企业、矿区居民、科研机构都是生态环境治理的参与者,一方缺失或者利益受损,都可能对生态环境治理产生不利影响。企业和矿区居民是矿区主要的利益主体,因而在矿区生态环境治理中,要建立有效的机制,协调好二者的关系,应当避免农民利益受损导致矿农冲突的发生;政府则对矿区生态环境进行监管、规制,协调矿农关系;科研机构能提供生态环境修复的技术支持。

(2)平朔矿区生态环境治理中的制度创新对于我国其他矿区具有借鉴意义。

平朔矿区在补偿安置协议中既包括货币补偿也包括就业补偿,这对于缓解矿农冲突,维持农民可持续生计具有重要的价值;在平朔矿区,平鲁区政府出台政策将农民变为市民,让农民享受城镇医疗、教育、养老、低保等社会保障,推动了城镇化发展与农民权益保护;平朔煤业在组织机构设计中包括生态环境修复和农民利益协调的部门,将生态环境修复成本纳入生产成本,这些其他矿企可以借鉴使用,政府也需要在制度层面进行引导;平朔矿区和科研机构的长期合作制度,为我国破解产学研合作难题提供了思路。

(3)矿区生态环境治理与农民利益保护仍然需要国家制度层面的完善。

“以煤补农”是资源型区域农村发展的战略选择[11],平朔矿区的生态环境治理和农民利益保护是在国家相关制度不完备情况下对“以煤补农”模式的探索,平朔煤业将这些当作企业的社会责任进行履行,取得了一些成绩,这里面企业的主动治理是决定性因素。而如果在国家制度不完备的情况下,要求其他矿山企业也向平朔煤业一样来进行生态环境治理和农民利益保护有一定的难度,平朔模式的探索也只是露天矿区的探索,对于其他井工矿、海底矿等其他形式的矿产开发,平朔模式的借鉴价值也有限,而且平朔煤业自身存在的问题也需要制度的完善来约束。国家在矿区环境影响评价、生态环境补偿、地质灾害预防、复垦种植、土地使用等方面都需要进一步完善体制机制。像平朔煤业一样的先行者所积累的经验教训为国家制定相关制度、政策提供了重要的借鉴,国家应当鼓励企业通过适当的制度创新进行先行先试,从实践中总结出一套可行的办法。

参考文献

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[2]于洪奇.农村土地整治万里行媒体采访团走进山西平朔矿区[EB/OL].国土资源部网站,http://www.mlr.gov.cn/xwdt/tpxw/201107/t20110707_895880.htm,[2011-07-07]/[2013-02-05].

[3]邹彦岐.矿区土地复垦效益评价研究—以平朔矿区为例[D].北京:中国地质大学硕士学位论文.2009:40-64.

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[5]孙长学,王奇.论生态产业与农村资源环境[J].农业现代化研究,2006,27(2):100-103.

[6]中煤平朔集团有限公司.中煤平朔集团有限公司2012年发布社会责任报告[J].企业文明,2012,9(9):27-41.

[7]陈国润.我市上报的中煤平朔煤业公司露天采矿用地方式改革试点方案获国土资源部批准[EB/OL].朔州市人民政府网站,http://www.shuozhou.gov.cn/n16/n53580/n53658/n54555/n56591/2465403.html,[2011-11-08]/[2013-02-10].

[8]李茜,毕如田.土地的社会职能与矿区农民可持续生计发展——山西省朔州露天煤矿区为例[J].农业与技术,2009,29(3):95-100.

[9]Samuelson,PaulA.,Nordhaus,WilliamD.,Economics(16thedition)[M].McGraw-Hill Companies,1998:333-336.

[10]North,DouglassC.,InstitutionalChangeandEconomicPerformance[M].Cambridge:Cambridge University Press,1990:107-117.

矿区环境监测 篇8

1 矿区环境动态监测内容

运用遥感技术进行矿区环境多目标动态遥感调查与监测工作,主要依靠提取、分析遥感影像上反映的地物信息。通过利用不同分辫率、不同成像方式、不同时相的遥感图像,提取矿产开采在地面形成的采矿设施、道路、矿产品加工、分选场地、开采面、尾矿库、剥离物堆积占地信息,提取由矿产资源开发引发的地质灾害(地面塌陷、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流)的分布和范围信息,提取由采矿活动引发的污染、植被破坏、土地占用等信息,综合分析已有的各方面资料,对监测地区矿产资源开发活动进行全面了解,达到动态监测的目的[3]。矿区环境动态监测主要分为3个方面进行,它们分别具有不同的工作方法和要求。

1.1 矿产资源规划执行情况监测

开展此项调查的目的是为了了解矿产资源的开采执行状况,通过对比规划制定前后2个时相的影像,从宏观上把握工作区内因采矿引发的用地扩张、生态环境恶化,以及不同规划区内采矿点的变化情况等。根据监测要求,所形成比例尺为1∶25万的影像图件。在分析和处理图像之前,要尽可能的收集地质背景信息、矿产资源分布、资源开采规划、矿山环境治理规划、自然保护区分布、风景区分布等信息,以便更好地认识研究区域的状况。利用图像处理软件需要提取采矿用地扩张和采矿引发的环境破坏及变化的信息。在实际操作中,根据研究区域的实际情况和所能得到的数据源来收集和提取以上信息。按照要求,可供选择的数据源有TM、ETM、ASTER、SPOT、中巴卫星和“北京一号”。

1.2 中等分辨率重点区矿产资源开发多目标监测

开展此项工作,重点从采矿密集区内各类矿山开发占地、矿区道路、采矿剥离物、废弃物的特征出发,进行矿山开采状况遥感调查与监测;从地面塌陷、滑坡、崩塌、地裂缝、泥石流的形态和分布特征、植被破坏、岩体地层错动等出发,进行矿区地质灾害遥感调查与监测。根据要求,所形成的比例尺为1∶5万的影像图件。所需收集的资料有矿区范围和矿点其它信息等要素,从影像图上尽量提取矿产开采点位置、矿产开采点性质、矿区占地范围、固体废弃物分布、植被、耕地破坏及变化、地质灾害类型及分布、环境污染和矿山环境治理工程分布等信息。可供选择的数据源有SPOT—2、SPOT—4、SPOT—5、福卫2号以及IRS—P6。

1.3 高分辨率关键区矿产资源开发多目标监测

高分辨率数据在实际工作中已得到广泛的应用,所以在调查中要充分发挥高分辨率数据图像的优势,详细提取关键区内与采矿活动有关的地物信息,在此基础上叠加采矿权数据,判断各类采矿点是否有非法与越界采矿现象。比例尺为1∶1万的图件符合要求,收集矿区范围等资料,软件提取矿山用地详细情况、乱采滥挖情况以及地表环境破坏细节,可供选择的数据源有QuickBird、IKONOS和航片。

2 遥感信息源的获取

2.1 研究区概况

本文以辽宁省的鞍山矿区为研究对象,具体矿区经纬坐标为:N42°E123°、N42°E125°15′、N40°20′E122°、N40°20′E124°15′,面积约358200km2。鞍山矿区地处辽宁省中南部,属于温带大陆型季风气候区,矿产资源分布密集,主要以铁矿、煤矿、石灰岩矿等为主。该地区矿产资源开发强度大,局部矿区矿业秩序混乱,有乱采滥挖及越界开采的现象,山区零星有小型铁矿分布,并且大小规模的采石场很多。由采矿引发的地质灾害多发,生态环境破坏严重、生态环境治理欠账较多。

2.2 不同时相,分辨率影像的选取

运用遥感技术研究资源环境问题,选择合适的遥感信息源是解决问题的关键。目前常用的信息源有航空遥感图像和卫星遥感影像[4]。鞍山矿区有较大的矿山开采,有大面积的废渣堆和尾矿库,这些在中等分辨率的影像上可清楚地反映。对山区小型矿山的开采、特定区域面积的变化状况、重点地区生态治理的效果,就需要借助高分辨率的影像来实现,而不同时相、不同分辨率、不同成像方式的矿区影像不可能全部实现。所以根据矿区的实际情况,按照经济实用的原则,并鉴于动态监测的重点和客观条件,选用卫星遥感影像图作为调查图件。它们是:空间分辨率为2.5m的2006年SPOT5数据、空间分辨率为10m的2003年SPOT4数据、空间分辨率为32m的2006年“北京一号”数据、空间分辨率为18m的2000年ETM数据和空间分辨率为0.6m的2006年QuickBird数据,见图1。

3 数字图像处理及信息提取

数字图像的处理按照常规的处理方法,通过图像预处理、几何纠正、影像融合、数字镶嵌、图像增强、图像解译等相关步骤[2],依据调查研究的侧重点,进行统计整理,得到研究所需要的信息。基于本次调查的精确度要求和目标任务,采取两种方法提取各种地面信息,一种方法是利用解译标志,另一种则是利用数字图像处理方法。在矿山环境动态监测工作中,信息提取将采用目视解译与数字图像处理提取方法相结合即人机交互式解译的方法[5]。

目视解译是矿山开发现状遥感监测工作的主要工作方法。它主要是根据对地物特征的统计分析,建立解译标志,通过人机交互实现对地物的提取,其优点是实施简便、易行,但存在着工作量大、精度受主观因素影响大等缺点[7,8,9]。在矿山开发现状遥感监测工作中,大量的工作如矿点位置、矿区粉尘污染、固体废弃物、采矿引起的崩塌、滑坡、地裂等地质灾害信息等的获取应使用目视解译方法。各种解译标志的建立将很大程度上控制图像处理时提取信息的一致性,同时也能够减轻图像解译的任务量[7,8,9]。下面是几个典型地物的解译标志,包括QuickBird、SPOT5、SPOT4、“北京一号”和ETM数据源(图2—6,见封四)。

目前,针对信息提取的图像处理方法主要集中在基于光谱特征、空间关系与知识的目标自动识别和提取、图像分类方面,特别是利用人类认知、计算机视觉等智能理论进行。对于TM、Aster图像而言,主要的信息是灰度信息,主要的知识是波谱知识,以灰度为基础计算的纹理特征可作为辅助信息,用统计、GIS、空间分析等方法可以从遥感图像中提取需要的地理、背景和其它知识。在矿山开发现状遥感监测工作中,一些区域性数据的获取,如水体、绿地、建设用地等信息的获取,可以使用数字图像处理提取信息的方法。其中,现状信息自动提取通常采用分类法;动态信息提取采用分类后比较法、主成份分析法、两个时相相减法等[6]。

4 信息对比变化

运用MAPGIS软件平台提取矿区不同时相、不同分辨率影像的信息,对这些信息加以整理分类就可以用来比较分析矿区近些年的发展变化。针对主要矿点开采数量和面积的分析,以达到监测矿区环境,土地利用及土地整理、复垦状况等一系列相关信息的目的。

4.1 矿产资源规划执行情况信息比较

根据矿区的实际情况和数据源的获取,此次研究运用比例尺为1∶25万的2006年的“北京一号”和2000年ETM影像进行比较分析,通过对比规划制定前后两个时相的影像,从宏观上把握工作区内因采矿引发的用地扩张、生态环境恶化,以及不同规划区内采矿点的变化情况。在实际工作中,由于两种数据的分辨率很低,对于矿种的判读具有一定的难度,需要借助2006年规划矿界,以此来判断矿产资源的开采状况,所以利用软件提取了采矿用地规模和采矿引发的环境破坏及变化的大致信息。虽然所提取的数据信息在一定程度上存在着不准确性,但从宏观上分析对整个矿区发展状况还是有很大帮助的。

经分析,2006年“北京一号”所提取的大部分矿产资源的开采数量和面积都比2000年ETM所提取的信息多,说明从2000—2006年矿产的开采规模在进一步的扩大,开采强度也在逐年扩大,这与经济的发展和技术进步有一定的联系。具体分析“北京一号”数据,发现有大量的开采矿点分布于2006年规划矿界之外,比2000年ETM多,说明违规开采和滥开滥采矿产资源的形势不容乐观,需要进行矿区开采的整治工作。由于“北京一号”图像颜色和分辨率的问题,很难提取植被信息,所以此类变化趋势的监测还需要高分辨率影像的配合,利用2006年SPOT5数据与2000年ETM数据进行对比分析。在信息比较过程中,对采矿信息有较大变化的地区进行筛选,此类地区也是近一段时间采矿活动频繁发生的地点,需利用比例尺为1∶5万的高分辨率图像进一步分析其变化趋势。

4.2 中等分辨率重点区矿产开发多目标监测信息

根据经济实用的原则,工作以2006年的SPOT5影像和2003年的SPOT4影像作为对比底图,重点分析研究采矿密集区和规划执行情况出入比较大的地区(表1)。 从影像图上提取了矿产开采点位置、矿产开采点性质、矿区占地范围、固体废弃物分布、植被、耕地破坏及变化、尾矿库的面积及变化、采石场的数量及规模。并在此基础上叠加采矿权数据,判断各类采矿点是否有非法开采与越界采矿现象。

在高分辨率影像和2006年矿界信息的支持下,对SPOT5和SPOT4图像信息提取具有一定的准确性,并可以详细地表明矿区环境变化趋势。从表1可以分析出,2006年SPOT5的信息量明显比2003年SPOT4的多,各矿种的数量和面积都有逐年扩大的趋势,开采矿产资源的用地规模增加,相应的植被覆盖面积就有所减少,矿区环境的管理工作还需进一步地加强。

4.3 高分辨率关键区矿产资源开发多目标监测信息

本文主要以分辨率为0.6m的2006年QuickBird影像为依据,详细提取了关键区内和重要矿区采矿活动有关的地物信息,达到关键地区详细监测的目的。同时,此次研究还充分利用了QuickBird数据的高分辨率特征,重点监测矿区土地整理和土地复垦工作的进展状况,研究边坡和平台植被恢复情况,以及有无地质灾害的发生等,从矿区生态系统的重建和恢复上来监测矿区环境的变化。

4.4 信息综合比较

遥感技术进行矿区环境的动态监测按照以上3个方面实施,可从宏观到微观,从整体到局部进行全方位的监测。同时,需要把这些数据进行综合分析比较,一方面可以进行互相检验,避免发生逻辑错误;另一方面可以详细说明整个矿区的动态变化。

5 结论

运用遥感技术进行矿区环境的动态监测,按照3个层次,即矿产资源规划执行情况监测、中等分辨率重点区矿产资源开发多目标监测及高分辨率关键区矿产资源开发多目标监测进行实施,从宏观到微观、从整体到局部进行全方位的监测,是矿区环境实施动态监测的有效方法。由于各种数据的分辨率有所差异,所以在利用不同时相信息作比较分析时精度不能达到最高要求,工矿用地的数量、废弃物堆积面积等与实际情况有所出入,但不同时相的影像能够反映出矿山环境的整体动态变化趋势。如ETM数据分辨率为18m,在信息提取时,各类地物的边界提取就比较模糊,从而导致面积的不精确。

通过几个典型矿区的野外调查资料和分类结果的比较分析,本文初步确定前期室内图像的目视解译和建立的各项解译标志满足调查要求,并与实际达到一定程度的吻合。所以室内处理和野外调查核实这种方法适合矿山环境动态监测的要求,能够实现调查的目的。不同分辨率的影像监测不同的目标,分辨率的高低直接影响着信息的提取,影响着数据的精确性,同时也关系到获取数据的途径和费用。所以针对不同的监测要求和目标,应按照“经济实用”的原则来选取不同分辨率的影像。根据矿区动态监测的要求,本文所选取的数据具有一定的科学合理性,也符合“经济实用”的原则,对其它地区的矿区环境动态监测具有一定的借鉴作用。

参考文献

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矿区生态环境问题及其治理 篇9

我国是以煤炭为主要能源的国家, 伴随着经济的快速发展, 对煤炭的需求量在不断增加, 目前煤炭产量已突破了27亿t。这种巨大的需求使得采矿业持续、稳定和快速的发展, 但是也带来了严峻的生态环境问题。从总体而言, 生态环境是社会经济可持续发展的核心和基础, 而由于采矿活动使地下水均衡系统破坏, 地下水位下降, 引起地表缺水严重;地面植被破坏, 土地功能退化如水土流失、荒漠化加剧等, 这导致了矿区生态系统的脆弱性。根据煤炭开采现状分析, 我国东部煤炭资源已趋于枯竭, 开采重心逐步转向中西部地区。面对东部资源耗竭和中西部生态脆弱区的现状, 如何解决矿区废弃地及有效保护生态环境是亟待解决的问题。

1 矿区的生态环境问题

1.1 土地破坏

我国煤炭开采对土地造成的破坏主要有3种形式:一是露天开采直接挖损煤层上方的表土和植被, 这对土地造成了毁灭性的破坏。二是井工开采引起的地表塌陷, 而我国煤炭产量的95%都为井工开采。因此, 土地塌陷是采煤损毁土地的主要形式。据不完全统计, 我国采煤塌陷造成土地破坏总量已超过400万hm2, 并且仍以3.3~4.7万hm2/a速度增加。三是矿山开采过程中的废弃物 (如排土场, 尾矿, 矸石山等) 对土地的压占。据有关部门统计, 目前我国历年累计堆放的煤矸石总积存量约为45亿t, 年排出量3亿t, 规模较大的矸石山将近1 600座, 占用土地约1.5万hm2, 并且堆积量还以1.5~2.0亿t/a的速度增加[1]。

1.2 植被破坏

煤炭开采导致了地面植被破坏, 尤其是森林植被的破坏, 使得矿区土地及其临近地区的生物生存条件破坏, 生物量减少, 如陆生动物因栖息、觅食受到影响而迁移, 生态系统结构受损、功能及稳定性下降[2], 生物多样性减少, 种群消亡或更替等。通过对山西轩岗煤矿矸石山的野外调查表明, 排矸8 a后的物种由原来7科32种降至4科6种, 30 a后只恢复到6科22种[3]。

1.3 水系破坏

由于煤炭开采造成的地表沉陷和裂缝, 使地表水渗漏加速, 地表径流减少;而采煤对地下水的影响也十分严重, 采煤井巷系统及采空区诱发顶板岩体的开裂、剥落和位移, 从而破坏了煤系地层的储水构造, 改变了煤系地层裂隙水的自然流场及补、运、排条件, 造成区域地下水位下降, 出现大面积疏干漏斗, 使水源枯竭或河水断流。而且河道、湖泊的干涸使水生动植物失去了生存条件, 造成了大量水生物种的绝迹。

1.4 水污染

矿山开采后如尾矿库、矸石山等固体废弃物的堆放, 经过氧化、风蚀、淋滤过程, 释放出大量的有害物质污染地表或地下水体。另外, 矿区废水 (矿井水、洗煤废水、矿区生活污水等) 中含有大量的悬浮物、重金属和放射性物质, 它的大量排放会造成地表及地下水污染。同时水污染也严重影响了水生生物的生存和繁衍。

1.5 大气污染

矿区矿井排风、煤层瓦斯抽放和矸石山的自燃、煤与煤矸石在运输或破碎过程中引起的粉尘以及矿区燃煤锅炉、炉窑燃烧产生的烟尘严重污染矿区空气环境。

1.6 土壤污染

由于矿区废渣 (矸石山、炉渣、粉煤灰等) 的堆积, 其含有的酸性、碱性、毒性或重金属成分, 通过径流和大气飘尘, 造成土壤污染, 使土壤的理化性质、土体结构、肥力等发生根本性改变, 还可能引起土地贫瘠、沙化、盐渍化等;另外, 矿区废水大量外排也会造成土壤污染。

2 矿区生态环境修复与土地再利用

2.1 污染治理

2.1.1 水污染治理

矿区废水波及面广, 危害大。目前对矿区废水的净化技术有混凝沉淀法、电渗析法、反渗透法和中和法。李堂军[4]针对矿区废水的污染现状, 指出在兖州矿区对矿井水进行分类达标排放, 而且实行了闭路循环;李东峰[5]也进行了分析研究, 提出乳化油污染的治理技术;另外, 乔庚[6]提出污水、雨水分流制排水系统的同时, 对生活污水采用地埋式污水处理设备, 而对矿井水采用JSQ型一体化净水器对原水进行净化处理。矿区废水经处理后实现原位利用或排至地面, 直接作为工业、建筑、绿化等用水。矿区废水的再生利用, 不仅减轻了水污染、改善了生态环境, 还进一步解决了矿区缺水的情况。

2.1.2 土壤污染治理

土壤是陆生植物生活的基质, 同时也是营养元素不断循环、更新的场所。因此, 矿区土壤污染问题引起了广泛关注。目前, 矿区土壤修复研究主要集中在土壤重构方面, 土壤污染治理的方法主要有物理修复、化学修复和生物修复。通过污染治理和修复来恢复土壤性能以及土壤中微生物群落结构和功能。

2.1.3 大气污染治理

针对矿区废气以及其产生的危害, 尤斌[7]、李东峰[5]、陶忠明[8]等进行了探讨, 将其解决方案归纳总结为:大力发展瓦斯综合利用工程, 如兴建瓦斯发电厂或是将瓦斯气体用作化工原料、民用的洁净燃料等;锅炉房采用高效除尘器、低氮燃烧器、烟气脱硫装置, 提高能源效率的同时, 也减少了污染物排放, 有效地改善了矿区大气环境质量。

2.2 生态修复

2.2.1 植被修复

植被修复为矿区生态修复提供再造的“血库”, 是矿区生态恢复重建的基础。所以, 培育和繁殖植被的技术很关键, 它一般是根据植被恢复的目标和当地的气候、土壤等自然条件、现场植被调查等而确定的[2]。如选择生长快、适应性强、抗逆性好, 播种栽植较容易等特征的植物。而且应尽量选用优良的土著种或先锋品种, 并注意乔、灌、草的比例与空间结构的配置。

2.2.2 水系修复

采煤对矿区地表水系造成严重影响, 对矿区地表水, 特别是源头区进行生态修复十分必要。矿区地表水生态修复工程主要包括河道疏浚、清淤、下垫面修复、绿化等。而针对采动形成的导水裂隙涉及疏干排水破坏地下水均衡, 通常采用防渗帷幕、防渗墙等工程, 堵截外围地下水的补给[9], 并可将矿井水回灌补充地下水, 健全水文生态系统。

2.3 矿区土地再利用

对于矿区废弃地, 治理后的土地用途除了用于农用地外, 还可以从废弃物资源化, 废弃地生态化的角度出发, 充分考虑其生态景观价值、经济价值、历史文化及科研教育价值, 并基于市场需求进行合理的开发再利用, 势必会拓展城市发展空间, 实现矿区经济的复兴和生态的可持续发展。

2.3.1 土地复垦

土地复垦主要是恢复被破坏的土地, 提高土地的生产力, 维持生态平衡, 实现可持续发展。我国目前的复垦措施主要为工程复垦、生物复垦和生态工程复垦。常用的复垦技术有疏排法、直接利用法、挖深垫浅法、煤矸石充填复垦和粉煤灰充填复垦等。房家臣[10]在资兴煤炭矿区的建设中针对塌陷区的具体情况提出的治理模式为:第一, 地表破坏较轻的区域, 发展集约化农业生态模式;第二, 面积广阔的废弃土地区域, 依照土壤状况, 发展果草林生态模式;第三, 常年积水区域, 发展农林渔禽生态模式, 实现水土空间的重新配置。

2.3.2 旅游休闲设施建设

我国土地资源短缺、后备资源严重不足, 若将矿区废弃地进行重新整理, 开发利用, 可以为矿区城市提供广阔的腹地, 这是满足城市化发展需要的最佳选择。针对矿区废弃地的具体情况, 可以发展湿地公园、郊野公园和矿山公园, 将水系、绿带等生态用地融入城市发展空间。如徐州市九里区对平原高潜水位采煤塌陷区进行水、土资源的优化配置, 建设人工湿地生态景观旅游区。唐山开滦煤矿凭借其百年采矿遗迹和独特的人文景观成功建立了开滦国家矿山公园, 不但解决了废弃矿山环境的治理和生态恢复, 而且把历史文化价值转换为市场价值, 完全符合可持续发展伟大战略[11]。

2.3.3 文化居住工业设施建设

对工业废弃地的治理和再利用可以在不增加新用地的前提下, 获得大量的建筑用地, 为新兴高科技企业提供生态环保的工业园区场地, 为房地产开发提供场地, 如开发特色居住小区, 也可以建立大型休闲教育基地为城区居民提供娱乐学习的场所和空间。还可以将具有特殊地学研究意义的废弃场地, 建为地学科普类园区;还可以兴办有特色的生产企业, 发展多种经营, 吸收、转移农村剩余劳动力, 减缓就业压力。

3 生态修复与污染治理的不足和对策

针对我国矿区的生态环境问题, 虽取得了一定的进展, 但仍有不足之处: (1) 我国有关矿区生态环境保护方面的权威性法规缺位, 现行制度不完善, 生态恢复仍然存在着无法可依的状况; (2) 有关矿区生态恢复的基础理论研究薄弱, 学科问题凝练不足。 (3) 土地复垦与生态重建技术的革新缓慢, 而且对于生物复垦研究成果还较少, 生态工程复垦理论上可行, 但实际上操作困难; (4) 矿业开发中仍存在重开发、轻保护, 追求短期效益的现象, 开采方式粗放, 造成了资源的严重浪费, 破坏了当地的自然环境, 致使矿山环境问题愈演愈烈。

为了进一步加强我国矿区生态环境保护, 可以采取如下措施: (1) 加强环境立法、执法, 以法律手段保护环境, 并加大环境执法力度; (2) 建立矿区生态环境的影响机制, 如研究区域水环境及地下水位变化、生物多样性变化的影响规律等; (3) 积极开展防治政策研究, 建立生态补偿机制, 并出台优惠政策, 建立多渠道投资机制, 可以把矿山生态环境恢复治理项目投向市场, 引导社会资金进入; (4) 从国内外发展的经验来看, 环境问题的产生在某种程度上与产业结构的不合理有关系, 通过产业结构的调整和优化来改善生态环境, 如发展旅游业等; (5) 强调资源开发利用的有偿性, 并引导企业开展ISO14000环境管理体系认证。

4 结语

通过对我国矿区生态环境现状及其治理的探讨, 分析了现有研究的不足, 并希望通过构建煤炭开发与经济、生态、历史文化相结合的治理模式, 加强技术革新, 并转变观念结合市场需求将废弃物资源化、废弃地生态化, 走上煤炭开发和环境保护双赢的可持续发展道路, 逐步实现建立资源节约型、环境友好型矿区的目标。

参考文献

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[10]房家臣.可持续发展下资兴煤炭矿区的建设[J].当代经济, 2010 (6) :116-117

浅析矿区生态环境恢复与重建 篇10

1 矿区生态恢复的理论基础

1.1 矿区生态恢复研究

20世纪80年代以来, 国际上出现了恢复生态学专著, 从理论与实践两方面研究生态系统退化、恢复、开发和保护机理问题。它所研究的对象是那些在自然灾变和人类活动压力条件下受到破坏的自然生态景观的恢复和重建的问题。它涉及了大量在自然生态系统过程中未曾涉及的方法学问题。当前在恢复生态学理论和实践方面走在前列的是欧洲和北美, 在实践中走在前列的还有新西兰、澳洲和中国。由于生态恢复多数是在极端条件下进行的, 可能不是一步到位, 而需要通过一串目标来实现, 恢复生态学方法的主要理论意义就是说明如何实现这一逆向演替过程。其中, 矿区生态重建更不例外, 因为矿区生态重建是生态学中典型的极端条件下的恢复和重建。

1.2 矿区土地复垦和生态演替的理论研究

土地复垦是生态恢复的核心内容。矿区土地复垦根据产生的原因可分为三类:一是由剥离的表土、开采的废石及低品位矿石堆积形成的废石堆弃地;二是随着矿物开采形成的大量的采空区域及塌陷区, 即开采坑废弃地;三是利用各种分选方法分选出精矿物后的剩余物排放形成的尾矿废弃地。近年来, 土地复垦基础理论研究在如下几个方面取得了一些进展, 包括采矿的空间规划和企业规划对土地复垦的指导作用;土地复垦与采矿工艺的有机结合使采矿损失土地生产能力最小化;农、林复垦用地表土层的重构以及土地生产力提高。

生态演替理论是矿区生态恢复理论的基础。生态演替理论认为, 在退化生态系统中的植被恢复是恢复生态学的首要工作, 因为所有的自然生态系统的恢复和重建, 总是以植被的恢复为前提的。生态恢复的步骤包括4个环节, 尾矿的综合利用, 即从废弃物中进一步回收有价元素、作为二次资源制取新形态物质、填充井下采空区;土壤治理、包括挖出污染土置换客土或者进行适宜的化学改良;植被恢复即利用人工植被的方法改善和恢复生态系统;微生物恢复, 包括抗污染细菌的接种、接种高效生物、接种营养生物。

2 矿区生态恢复演替模式分析

我国大多数矿区的共同特点是:处在生态脆弱区, 有较充足的光温资源, 较贫瘠的水土资源和较丰富的矿产资源。矿产资源开发的结果是:光温不变、土水废弃、矿石耗竭。

在进行矿产资源开发前, 原脆弱生态系统将有两种可能的演替模式。模式一属于一般整治下的稳定生态系统, 因不可能得到矿山经济的支持, 故此种生态系统仅可低水平持续发展。模式二维持现状, 因无任何外来经济的支持, 属于不整治下的不稳定生态系统, 故不可持续发展。

在进行矿产资源开发的情况下, 原脆弱生态系统也将有两种可能的演替模式。模式三是在矿山经济支持和人工诱导下重建的高稳定生态系统, 故此种生态系统可高水平持续发展。模式四不作处理, 仅靠自然恢复, 实践证明, 在原生态系统远未“超负荷”的情况下, 系统有“自净”的能力, 随着时间的推移, 系统可能自然恢复, 但对目前造成如此大规模的矿区极度退化生态系统已“超负荷”运转, 不可能再靠“自净”而自我恢复, 而只会使极度退化生态系统再度恶化, 故不可持续发展。

3 矿区生态环境恢复的策略与技术

3.1 矿区生态环境恢复的策略

矿区生态环境恢复是一个涉及多学科的复杂的系统工程, 并具有显著的工程技术特征, 属多学科交叉的综合性应用学科, 它要求多学科专家携手攻关。矿区生态环境的破坏是矿产资源开发中不可避免的、与矿山的规划设计和生产密切相关, 并且其生态环境破坏大都是可以预见的。所以, 矿区生态环境恢复应改变过去被动的、“先破坏、后修复”的模式, 而应转变为主动的、超前的、动态的并贯穿于矿山开发全过程的发展战略。

“主动的”修复战略是指人们主动地按照矿山开发和生产的时空变化以及当地的区域发展需要, 对矿区生态系统的组成、结构、功能和破坏特征进行积极的调控, 恢复重建一个高水平、可持续的生态系统, 特别是主动地从矿区的社会形态、经济组成、产业结构、人类行为、价值伦理等进行区域综合规划、评价、整治和管理, 突出人地关系, 追求整体协调、共生协调和发展协调。

“超前的”修复策略是指基于预测的矿区生态环境破坏, 超前地采取一些治理措施, 从而减轻生态环境破坏程度, 及早恢复破坏的生态环境并节约修复费用。

“动态的”修复策略是指在矿山开发的每一阶段 (从勘探、设计、基建与生产到报废) 均同步开展矿区生态环境修复工作, 并根据生产的变化及时调整恢复治理规划, 使矿山开发更科学、合理, 也使矿区生态环境修复工作既经济又有效。

3.2 矿区生态环境恢复的技术体系

鉴于矿区生态环境的复杂性, 其科学的恢复应是综合治理, 为此, 人们提出了矿区生态环境恢复的综合技术体系。

矿区生态环境恢复的综合技术主要包括监测、预测及风险评估技术, 管理技术, 规划设计技术, 工程修复技术, 化学与生物技术等。

矿区生态风险评价大致包括暴露评价、危害评价、受体分析和风险表征等内容, 为矿区生态环境治理技术的选择和有关法律与技术标准的制定提供依据;管理技术主要对受损生态环境资源进行科学的管理、宏观过程管理以及整个矿山生命周期的环境修复管理技术;规划设计技术就是在详细调查、风险评估的基础上, 运用先进的规划技术进行矿区环境恢复的规划设计;工程修复技术应根据不同的破坏特征、不同的自然条件采取不同的技术措施, 主要包括生态破坏的环境污染的工程 (物理) 修复技术, 提高和改善重建矿区系统生产力和环境安全的各种化学和生物措施, 其中包括生物工程 (植物恢复) 、生态工程即土地复垦工程技术与生态工程技术结合的技术、土壤改良技术等。

4 结语

矿区生态恢复或重建不是在采矿出现环境问题之后才采取的一种后患治理措施, 而是在开采之前就预测可能发生的环境问题, 在开采中尽量避免或减少开采对环境的破坏, 对策应该是超前的。

由于矿区生态重建是一个涉及多学科的综合性应用学科, 因此, 矿区生态恢复研究最基本的思维方式即方法论就是利用多个相关学科方法和技术, 进行优化组合, 加上必要的创新, 这一方法论要求从事矿区生态重建的专家具有宽广的知识面, 并力求多学科专家集体攻关。同时由于矿区生态重建的综合性是传统的自然科学中少见的, 所以必须由政府专门成立矿区生态环境修复的管理机构, 负责全国矿区生态环境恢复的治理实施、规划审批、监督检查等。

参考文献

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