露天煤矿开采引发的环境问题及环境保护对策

李瑞云

摘要：作为各行业生产活动的重要能源保障之一——煤炭占据了很重要的“角色”。在此背景下，煤矿的开采质量直接关系到我国国民经济的发展水平。露天煤矿作为煤矿开采的一种重要形式，具有成本低、效率高、产量大等优点，得到煤炭行业的广泛关注。但是，露天煤矿在开采的过程中引发了诸多环境问题，造成生态环境的恶化，需要相关部门予以高度重视。本文简单分析了露天煤矿开采存在的环境问题，并探讨了相关的防治对策。

关键词：露天煤矿；环境问题；环境保护；防止

随着经济的快速发展，社会各界对于煤炭资源的需求量不断增加，煤炭行业为了提高经济效益，不断加大开采力度，忽略了资源开采活动对自然环境造成的破坏问题，严重威胁矿区的生态安全。露天开采是煤矿行业开采活动中应用较为广泛的形式，虽然在一定程度上能够降低生产成本、提高生产效率，但对周围生态环境造成的破坏也是十分严重的，例如土地流失、大气污染、水体污染等问题，使得生态系统退化，制约了社会经济的可持续发展。对此，相关部门必须提高重视程度，采取有效对策解决煤矿开采中的环境问题，实现经济效益、社会效益与环境效益的协调统一。

1 露天煤矿开采环境问题简析

露天煤矿开采的基本含义就是剥离覆盖在矿体上的土石结构，将矿体从上向下分为若干梯段，从而在露天环境下进行煤矿开采。露天煤矿开采主要涉及穿孔爆破、采装、运输、排土等环节，在这个过程中引发了多种环境问题，概括为以下几点：

1.1 过度开采对土地的破坏

露天煤矿开采对土地资源造成了严重破坏，主要包括采掘场造成的土地挖损问题，外排土场和工业场地对土地的占用问题等。露天煤矿开采最基础的工作就是穿孔爆破，往往对原始土表的结构造成严重破坏。土地挖损问题指的是由于开采活动对浅层土壤以及地表形态造成破坏，使得该区域的生物种群受到影响，破坏了生态系统的稳定性。此外，露天煤矿开采过程中建设运煤轨道、选煤场、排土道路、排水管道等，需要占用大量的土地，同时挖损造成的废弃岩石被堆放外排土场，也占压了很多土地，破坏了地貌功能和地表植被。总之，挖损和占压严重干扰了该区域生态平衡，使得地貌、植被等受到破坏。

1.2 大气环境的污染

露天煤矿开采过程中由于地表剥离、爆破、装运、卸载、排土等环节会产生大量的粉尘，会造成严重的大气污染。储煤场堆放大量的煤炭资源，但是由于为露天工程，因此挡风抑尘相关设施的设置不足，在风力的作用下，不仅会产生很多的煤尘，污染大气环境，而且会造成煤炭资源的损失、浪费。露天煤矿开采区还会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体，其主要来源为煤矸石的自燃。此外，工业场地的锅炉、热风炉由于没有安装脱硫除尘装置，也会排放大量的烟尘、二氧化硫等有害物质，对大气环境造成污染。

1.3 地表水和地下水资源污染

露天煤矿开采过程中矿坑中的污水、排土场的淋溶水、工业场的生产废水等严重威胁地表水和地下水的水质。首先，矿坑中的水含有大量的重金屬离子，其中很多属于有毒物质，由于矿坑水不经过科学处理被随意排放，对周围的地表水造成污染，影响周边居民的生活用水；其次，排土场的煤矸石由于降水生成的淋溶水中含有碱金属、碱土金属、硫等有害物质，流入地表水会造成水体污染，同时深入地下水层，也会造成地下水资源的污染；最后，工业场地排除的生产废水具有很强的污染性，包括石油类、化学药剂、悬浮物等污染因子，没有经过处理直接排放到外界环境，造成地表水和地下水污染，严重影响周边的土壤及地表植被。

1.4 废弃矿坑对环境的影响

在新中国成立初期成立的露天煤矿，其储藏的煤炭资源基本被开采完成，造成很多的废弃矿坑问题。在煤矿开采的过程中往往形成规模较大的矿坑，受到地表水、地下水的作用，同时地质结构也不断变化，使得这些废弃矿坑出现水土流失、塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害，对矿物周围的工厂以及居民的正常生产、生活造成影响，不仅产生一定的经济损失，还会威胁周边地区的生态环境和地质环境。

1.5露天矿闭坑后地质环境的变化与环境地质灾变发展趋势

露天矿闭坑后地质环境将发生改变，环境地质灾变有进一步发展的趋势，主要体现在水文地质环境的变化。露天矿闭坑前为维持正常生产与边坡安全的全套疏干排水系统，在采矿结束后不可长久维持，一旦停止，则地表水、地下水将向矿坑汇集，原来的疏干边坡（简称为干边坡或干坑）将逐渐充水成为湿边坡，使边坡岩体含水量增大，强度大幅下降，地下水水位上升，边坡稳定性下降，从而发生滑坡、塌陷等地质灾害。

许多露天开采的矿山，下部曾由地下开采过，岩体受到扰动、破坏发生沉陷，再在露天开采与地下开采的复合作用下，边坡岩体被切割、再度破坏与扰动，随着终采闭坑，边坡将加陡至最终帮坡角，这样脆弱的边坡在自然与人工营力如暴雨。地震或矿震等作用下更易发生滑坡、塌陷。

所以，如不能提前采取合理的治理措施，则露天矿闭坑后地质环境必然恶化，环境地质灾害发生的危险性也必然增大。

2 露天煤矿开采环境问题防治对策

2.1土地破坏的防治措施

2.1.1土地的复垦再利用。为避免土地资源的浪费，露天煤矿在开采过程中，要积极采取有效措施，加强对土地资源的保护和利用，具体可以从以下几点入手：第一，重新规划老矿区，通过分区复垦的方式，实现煤矿产业工人的及时转产，虽然前期需要投入较大的资金，但是经过几年的改善就可以创造经济效益，不断扩大复垦规模，形成良性循环；第二，积极建设内部排土场，减少对土地的占用问题，避免对外界环境造成的地质破坏，保证矿区的安全生产活动顺利进行。因此，在未来的露天煤炭开采方案设计中，必须加强对土地复垦和内部排土建设的规划研究。

2.1.2耕作层土壤和表层土壤是经过多年耕作和植物作用而形成的熟化土壤，是深层生土所不能替代的，对于植物种子萌发和幼苗生长有着重要作用。应对矿区拟破坏的露天采矿场熟化的表土进行剥离，用汽车运输到指定表土堆放场堆存，闭矿后直接作为露天采矿场复垦用土。endprint

2.1.3修建运输道路时，要充分利用已有矿山运输道路、乡村道路，不占或少占耕地、林地。避开土壤状况良好、植被生态复杂地段，减少对矿区植被和土壤的破坏。

2.1.4采用机械、人工等方式对采场边坡进行清理，清除松动、凸起的碎（块）石。对平台进行人工、机械平整，清除场地内较大石块；休息室、表土堆放场建筑进行拆除、平整；区内道路进行平整、回填；平整后场地坡度要满足复垦场地需求。

2.1.5对平整后的平台场地穴状坑及采场边坡平台进行覆土，覆土来源为矿山开拓时剥离堆存于表土堆放场的表土。采用机械、人工等方式，剩余的表土采取就近的原则平覆于拟复垦林地的场地，覆土平均厚度≥0.5米。

2.1.6矿区复垦土壤以生土为主，土壤养分含量和地力不足，恢复待复垦土地的肥力和生物生产效能，就必须采取恢复土壤、肥化土壤的措施。因此复墾的地块根据当地情况增施农家肥与生物菌，林木落叶留底以提高土壤的有机物含量，改良土壤结构，改善土壤理化性状，增加土壤肥力。

2.2空气污染的防治措施

2.2.1施工扬尘防治措施。土石方开挖避免在大风天气进行，完工后及时回填、平整场地；工业场地辅助配套工程施工，首先做好路面硬覆盖；易产生扬尘的建筑材料采用封闭车辆运输；设置围布、挡板，禁止高空抛撒建筑垃圾和起尘的料、渣土的 外溢；施工扬尘防治关键要加强施工管理，管理到位，可以有效减轻对环境的影响。

2.2.2运营期地面运输系统的防尘措施。输煤系统带式输送机栈桥露天部分均加设皮带罩棚，筛上设布袋除尘器集尘；在其周围设置彩色防风挡板，阻挡煤尘的扩散。储煤设施应采用圆筒仓储煤方式；转载点、原煤卸载站设置通风除尘装置和喷雾洒水装置。

2.2.3采场、排土场扬尘治理。对采掘工作面，合理布置炮孔，正确选择爆破参数和加强装药、冲填等作业的管理，爆破前向岩体注射高压水，或利用洒水装置；钻机设袋式集尘器，爆破后洒水降尘；配备洒水车往返于坑内外道路，对排土场工作面及其与采掘场之间的道路进行经常性地洒水，以增加路面、作业面积尘湿度。排土场定期碾压，降低起尘。对已经结束排弃的排土场平台，在不影响整个露天矿排土作业的条件下及时覆土绿化；沿固定帮坡种植防风林带。

2.3边坡防治措施

2.3.1高度重视露天矿边坡管理工作，建立健全边坡安全管理机构制度，剥采生产应严格按照设计给出的边坡角、平台进行留设，严禁越采超挖。

2.3.2采用边坡稳定性雷达或边坡监测机器人加强边坡变形监测工作，及时掌握边坡变形的动态情况和规律，对于出现的任何局部、小规模的边坡坍塌滑落还要进行专门的分析和治理方案设计。

2.3.3露天矿地下水丰富，建议建立完善的疏干排水系统，在采场发现出水点，详查后打水平孔，释放静水压力，夏季暴雨会给采场边坡稳定性带来威胁，此时要加强疏干，特别是断裂带和煤层顶底板的弱层，一定要详查，做到“有疑必探，先探后采”。

2.3.4建立日常的巡查监测制度，特别是春季解冻期、雨季或坡面上出现沉陷裂缝时更要加强巡查监测，一旦发现异常情况（如边坡有明显失稳先兆）及时预警避让，或采取防治工程措施。

2.3.5抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，用以支挡滑体的滑动力，起稳定边坡的作用，适用于浅层和中厚层的滑坡，是一种抗滑处理的主要措施。

2.4水污染的防治措施

2.4.1修筑截矿山排水沟渠。矿山排水沟渠沟建于矿场四周，当雨季降水量大，既起到阻挡作用，而且还起到梳流作用。

2.4.2河流改道。针对穿过矿区的河流，必须对河流进行改道迁徙，路线改道应选择短，地势平缓弱渗水地段。同时还要考虑矿山的发展前景，避免二次分流。新河道的起点应该在河床冲刷易发区进行选择，并与原有的河道河势想适应。

2.4.3调洪水库。季节性的地表水流横穿开采境界时，除采取改道措施外，须在矿区上游修筑调洪水库截流和贮存洪水。

2.4.4修筑拦河堤。当露天开采和附近的河流周围地面水平的境界，湖白的岸边标高相差较小，甚至低于岸边地形时，应该修建岸边护堤堰。防止河水漫灌到采矿场。

2.4.5防渗帷幕。防渗帷幕防水是在露天矿开采境界以外，在地下水涌人采场的通道上，设定若干一定距离的注浆钻孔，并依靠浆料在裂缝中的扩散，凝结组成一道挡水隔墙，所谓防渗帷幕就是指由若干个注浆钻孔所组成的挡水隔墙

3“数字矿山”技术展望

目前，对于“数字矿山”的定义国内外尚未完全统一。通俗地讲，数字矿山就是一个矿山范围内的以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的信息的总称。数字矿山建设，具有重要的现实意义，第一，数字矿山能以数字化的形式全面反映矿区的地质信息、力学信息、露天煤矿矿产资源的储量和开采情况，有利于根据这些数据信息做出合理的开采规划，在保证矿产资源稳定供应的同时，促进资源的合理利用和环境保护工作，以促进经济社会的可持续发展。第二，数字矿山能适应日益增多的深层开采条件，并结合自动化开采技术，使矿工远离高温和岩爆威胁等恶劣环境，减少和避免矿山安全事故。第三，对矿山开采引起的各类生态破坏和环境污染问题进行数字化分析，以为矿山的生态重建方案、灾害评价与预测预报体系等提供参考依据。

4 结束语

总而言之，露天煤矿开采是煤炭产业的重要工程，作为一种不可再生资源，在不断提高生产效益的同时，长期的开发活动已经引起了造成了很多的环境污染问题，露天采煤对环境的最直观的影响就是大面积的表层剥离直接破坏了地面景观和生态环境，包括土地、大气、水资源等方面的污染，我们必须从注重分析性思维向分析性、协调性、综合性思维转化，从单项技术、分科发展、常规观测想复合技术、现代信息手段、多学科综合系统发展转化；追求最优的经济效益、社会效益和环境效益；实现露天煤矿开采与环境保护协调发展，实现社会经济可持续发展。对此，相关的煤炭企业要提高重视程度，积极采取有效对策，处理好资源开发与环境保护之间的关系，实现环境效益与经济效益双赢，促进煤炭行业的可持续发展。

参考文献：

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[2] 陈殿勇，斯庆，杨瑞清.浅谈露天煤矿环境问题及对策[J].露天采矿技术，2010，S1：78-79+82.

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