我国95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产原料都来自矿产资源1‘2.可是,在矿产资源开发并给人类提供财富的同时,也给矿山周围的生态系统带来了一系列生态环境问题。由于采矿生产使矿山周围生态结构遭到破坏,生态功能丧失或降低,生态环境恶化,生态平衡受到严重影响。采矿造成地表塌陷或塌落,地下水位下降,露天矿边坡失稳或滑坡;矿山生产过程中排出的“三度%使地表植被遭到破坏,耕地废弃,淤积河流,影响地表水环境,形成地下水污染源,并造成土壤沙化,水土流失;采矿生产过程中排出的粉尘、有毒有害气体也导致附近农业用地减产,污染土壤。可以说,我国矿山复垦与生态环境重建工作已经到了迫在眉睫的地步。
2矿山生产对生态环境的影响2.1山东招金集团公司所属矿山概况山东招金集团公司位于盛产黄金而闻名的山东省招远市,是中国产量、规模最大的黄金企业集团。
1998年被山东省政府列为重点企业集团,1999年被国务院列为国家520户重点企业之一。
山东招金集团公司现保有黄金地质储量300余t,远景储量500余t,约占中国黄金总储量的1/8.经勘察研究证实,深部矿体有逐渐变厚、变宽、变富之趋势,投资和开采前景极为可观,2010年黄金产量将达31.(100万两)以上。
22主要存在的环境问题山东招金集团公司所在的矿区虽然构造活动不甚强烈,区域比较稳定,但局部尚存在着不稳定因素。公司下属某金矿在矿石的开米、转运和尾矿堆放过程中改变了地壳表层的载荷分布和应力场状况,同时造成了临空面和陡峭开采面,容易诱发断裂滑移和崩塌、滑坡等灾害。例如,1994年某金矿就发生一次尾矿坝滑坡事故。而且,采坑积水及其对活动断层面的润滑作用,则又容易诱发水库地震、断层滑移和地面裂缝等地质灾害。因此,矿石开采引起的地质灾害问题不容忽视。
矿山开采活动会占用和破坏大量土地。露天采矿坑、尾矿库、排石场等的植被破坏和土地占用,地下采矿形成的采空区地面塌陷及灾害等都对生态环境造成了影响。而且,土地扰动和剥离改变了土地了土地使用能力,无法进行植被栽种;但同时也为泥利用现状,导致了矿山周围生态系统生物多样化的石流的发生提供了危险来源。山东招金集团公司所破坏和丢失,从而引起了生态系统功能的退化。己属各主要矿山采矿坑、排石场、尾矿库占地及尾矿砂关闭的尾矿库中由于尾砂的大量堆放,己基本丧失排放情况见表1.表1山东招金集团公司矿山情况统计矿山名称尾矿排放量面积/万m2尾矿库高度/m库容/万m3排石场面积露天坑面积股份公司罗山*岭南*阜山*夏甸界河北截大秦家河东金翅岭蚕庄纪山尹格庄河西金岭曹家洼姜家窑大河注:数据由山东招金集团公司所属各矿提供;*属于股份公司下属矿山近年来,由于各矿山开采排水,不但破坏了地下水的原有运动规律,而且使断裂两侧水头差进一步大。例如,某些金矿随着坑道的不断排水疏干,使下盘地下水位大幅度下降。某地区浅层水己被疏干,民井干涸。可见,矿山开采导致矿区水文地质条件发生了变化。同时,由于近年来招远地区干旱少雨,地下水得不到补充,加上矿山排水影响,致使矿区地下水位持续下降,水量逐年减少。
生产废水是矿山生态系统破坏的主要因素之一。金矿的采、选工序均需大量用水,含有重金属、氰化物、酸等有毒有害物质的外排水,进入招远市的地表水和地下水系统,将会造成水环境污染。从地面水环境质量监测结果可以看出,流经矿区的山东河水受重金属铅、⑴D、亚砷酸盐、硝酸盐等污染严重,相应地山东河入罗山水库处罗山水库北端也是这几项因子污染较重。这些水环境污染均与选矿厂的部分选矿废水的外排有直接关系,而招远第二大水库一新村水库位于尹格庄金矿尾矿库下游。因此,生产废水的处理成为山东招金集团公司环保工作面临的制约性因素之一。
业,在努力形成完整生产体系的同时,己经开展了矿山环境的恢复工作。在复垦方面,己经进行了尾矿库的复土,并在坝坡上尝试种植草木。其中,金翅岭金矿经过几年的不懈努力,己成为金矿生态环境重建的典范,并被评为全国矿山复垦先进单位。北截金矿部分坝坡也己经形成了以刺槐为主,并伴生少量狗尾草、枸杞、毛草等野生植物,整体上长势良好,并基本将坝坡固定,从而防止了尾矿库滑坡事故的发生。河东金矿、夏甸金矿也都开展了不同程度的复土工作,在一定程度上缓解了对生态环境的破坏,并对其起到了一定的功能恢复作用。在废水处理方面,集团公司己在尹格庄金矿、夏甸金矿建立一条泄水渠,非汛期做回用处理,汛期则直接排入当地河道,部分外排水直接由当地农民用于灌溉。
尽管山东招金集团公司开展了一定程度的矿山环境恢复工作,但也只限于主动行为,并存在以下方面的问题环境重建科研工作滞后,对矿山周围植被生态破坏情况没有科学的调研资料,植被破坏的原因和生态后果也没有完整的资料;对先锋植物的选取山东招金集团公司作为全国黄金行业的重点企和培养缺乏科学、系统的资料和碟对扰动的土壤状况及其复垦前景缺乏科学细致的探索;缺乏对整个矿区空间数据、属性数据的全面掌握和数字化表达。
(2)矿山环境恢复工作的对象和方式比较单一,仅限于绿化和水土保持,其产生的一定收益也仅限于表面效果。因此,目前环境恢复工作未根据整个矿区条件,进行多方、综合、协调的生态重建研究。
3矿山生态环境重建应采取的措施3.1生物种植目前,山东招金集团公司所属金矿部分复土后的尾矿库及其坝坡植被以自生方式为主,主要野生种类仅限于芦苇、狗尾草、野生枸杞等,无法从景观(如生物多样性)角度、环境和经济角度对其进行评价。因此,应通过实验室模拟种植和试验场小规模的适种,采用一定的技术措施(引进各种成熟传统技术的同时,如施用肥料;还可采用目前的高科技手段,如应用内生菌提高作物产量,通过构成共生体一菌丝,促进植物根系对P、K、Ca等元素的吸收)进行科学选择和设计,以形成景观好,稳定性高,具有较好经济价值的植被面。
3.2工程措施工程措施的重点实施对象是露天坑、排石场和尾矿库。
3.21场地平整有计划、合理地利用某个采场的采空区作为另一个采场的排土(石、尾砂)场,或将新尾矿池挖掘的沙石填至己废弃的旧尾矿池,采取就地取材的方式,既防止了沙石堆积占地,又可节约资金,使露天坑、排石场和尾矿库三者互为利用,实现节约用地。
具体措施:对于露天开采的矿山,开采后形成的深坑可用来堆存尾砂和岩土;对于开采埋藏较浅、呈微倾斜或水平状赋存的矿床,其采空区可作为排土场。露天采矿区复垦顺序是:排土(石、尾砂)运回采空区回填一覆盖表土(耕层再造)一植被选种。
排石场的整治首先调整废石的堆放结构,将粗径废石和细径废石以保水为目标,按一定比例从下向上科学排放。
3.22耕层再造山东招金集团公司矿山露天坑、排石场和尾矿库经土石粗填平整后,其表层凝聚力仍然较差,透气和容气性能低,缺乏植物生长的营养物质,土壤细菌及微型动物也无法生存,常常富集多种重金属元素,不符合植物生长的土壤结构。复垦耕地需要在场地平整后,建造质地好和容易培肥的人工土壤剖面。
但是,复垦材料和耕地再造工程的工作量颇大,从山东招金集团公司针对尾矿库的复土己开展的工作经验来看,只是单纯的土层搬运,所需要的成本就较大,并缺乏科学的指导和规划,往往只起到了固砂防尘的作用;由于达不到植物生长的最佳土质状态,某些金矿己经复土的尾矿池只是杂生部分野生品种,无法从美学效果和经济效益角度加以评价。所以,试验研究最佳复垦材料和造地工艺在技术和经济上都有十分重要意义。
(1)复田方式:包括混合复田、保表复田和客土复田。
(2)造地的主要工艺:包括建造复垦地人工耕层的底土层和铺撒覆盖土,形成耕作层。
(3)技术措施:包括传统技术(如施肥:生物有机复肥、氮磷混合肥)、生土熟化技术、覆盖保墒技术等农业高新技术(如污染岩层包埋、压埋工艺,直接铺覆工艺及种子包衣剂)的应用。
3.23废弃物处置一是除用于露天矿场地平整外,还可用尾矿砂进行井下充填。既可减少采空区,又可加采空区安全稳定性,减少矿山塌陷,同时还可节约尾矿库建设和运营成本。二是利用新技术、新设备从尾矿中回收有价值的矿物,实现尾矿二次资源的综合利用;或将尾矿作为建筑材料的生产原料,或作为肥料或土壤改良剂。三是尾矿水的返回使用是废水处理的最佳方式。如金翅岭金矿采用了先进的废水回用装置,从而实现了“零”排放。
3.24提高尾矿库坝体稳定性建立人工金属网格固定结构,并与生物种植措施相结合。初期采用草一灌混交植被加速形成覆盖的技术方案;当这些先锋植物形成葱郁后,再进一步发展为草一灌一乔混交的立体植被群落,实现截留降水、减少径流和抑制土壤冲刷的作用,以提高尾矿库坝体控制水土流失的能力和稳定性。
3.25矿山塌陷的防止采用尾矿砂坑道回填技术可以防止和减轻矿山塌陷、地震灾害的产生。
3.3管理措施矿山生态环境重建涉及到国家利益与地方利益、国家投资与地方投资、经济效益与生态环境效益、近期效益与可持续发展效应的复杂关系及反馈机制,是一项政策性和法规性很强的试验研究工作。
因此,要把山东招金集团公司矿山生态环境重建技黄金巷道凿岩防尘的研究余新明,吴学军(江汉大学)道凿岩工作面进行就地净化循环通风,能使工作面粉尘质量浓度符合国家工业卫生标准。
1引言巷道掘进是地下矿山开采的主要工序之一。巷道掘进凿岩产尘量大,又不能形成贯穿风流,如不进行有效的控制,就会对工作面人员产生极大的危害,引起矽肺病的发生。据有关部门统计,在所有的职业病中矽肺病是最严重的,而在矽肺病患者中,又以凿岩工患病率最高。因此,研究巷道凿岩防尘的有效方法,对降低凿岩工的矽肺病发生率具有十分重要意义。
传统的巷道凿岩防尘是利用局扇和风筒将新鲜风流送到凿岩工作面对含尘气体进行稀释,并将粉尘带出工作面,达到防尘的目的。这种方法对凿岩工作面距新鲜风源较近的情况行之有效,但随着工作面的推进,凿岩点距新鲜风源的距离大,通风则变得困难。当距离大到一定程度时,由于风筒加长,系统的阻力及沿程漏风量随之大。此时,工作面供风量急剧下降,凿岩产生的粉尘不能及时有效地排出,工作面粉尘质量浓度一般不能达到国家工业卫生标准(2mg/m3),使凿岩工的作业环境恶化。
余篇;湖北省武汉市江汉大学化学与环境工程学院,430056术研究与有关的复垦法规研究结合起来,加大集团公司内部的监督和管理力度,力争摸索出一套适合中国国情的矿山复垦系统技术与管理体系,规范和推动我国的矿山复垦实践。同时,强山东招金集团公司内部职工及附近区域农民的公众意识,将最先进的ISO 14000环境管理体系纳入到管理措施中,并将矿山生态环境重建列入整个矿山设计的总体规划中。
4预期的效果通过上述生态环境重建措施的实施,推动整个招远市建立花园式生态环境型矿山城市,实现人口、资源、环境与区域经济的健康协调发展。从而,使矿山开采后被扰动的土地恢复到预先设定的地表形式和使用能力,重建起生态环境稳定的适宜农业区和植物群落繁衍的新区,恢复其自然风貌。同时,力争使矿山的经济状况得到最大幅度的改善,提高公众参与意识,达到环境效益、经济效益和社会效益的三者统一,使规划实施后的山东招金集团公司成为全国矿山生态环境重建的典范。
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