基于绿色矿山开采的地质环境问题及防治措施

2021-11-30张琳琳韩彦龙文皓亮

中国金属通报 2021年1期

张琳琳，韩彦龙，文皓亮，伍晨

（金川集团股份有限公司，甘肃金昌 737100）

绿色矿山开采是保证可持续资源最大化利用以及提升环境保护效能的重点关注理念，在西方国家首先实现工业化的背景下，现有全球资源已经无法得到更好的利用，在工业化的基础上使得能够提供发展的资源数量逐年递减，而我国发展迅猛，但所带来的不良危害使人类生存空间恶化，进而出现多种自然灾害。例如地面塌陷、旱涝、沙尘暴等，威胁人与自然的和谐相处。因此治理生态环境问题是绿色矿山开采的关键点，针对环境破坏的诱因展开分析。积极对接相关政策要求，践行绿色矿山构建的理念，做到多方面平衡，从而抑制多种矿山地质问题的产生。

1 绿色矿山的概述

绿色矿山是绿色矿业此种经济行业序列的主要载体和中心环节，作为产业链、地理空间和责任主体等多个维度的延伸，其区别于绿色矿业此种整体的责任关系，需要以政府为主体，在相关发展观念的指导下践行绿色发展理念，从而使得发展路径能够从传统矿业的路径中跳脱，实现合理布局和资源开发整体优化，保证在矿业产业链中增加绿色手段目标和理念，并整合运输开采加工勘察规划等多个过程，实现社会效益、环境效能和经济效益多层面利益的统筹规划[1]。保证现有矿业能够产生生态文明所要求的形态，使得在开发过程中将指导规范和绿色技术充分应用于具体作业环节，从而保证在规划阶段即可践行绿色目标，后续的勘查开发以及评估等多个建设环节均能够起到地质环境问题治理显著、手段高效、资源得以高效利用的效用，实现矿地关系和谐发展。

2 基于绿色矿山开采的地质问题

2.1 土地出现贫化现象

土地贫化造成的原因是在地下排水以及挖掘矿山的过程中使得地表的植被和水资源均遭受到一定的破坏，出现植被破损、水资源干涸的情况，从而无法使地表土具备保护植物的作用，使得地面出现干裂变形的情况。而遭受到采矿放顶程度不同的影响所出现的土地贫化程度也存在着相应的差异。而在此种地质条件的不良背景下，若在矿区出现暴雨很容易产生地表片流的现象，其中含有营养成分较高的地表土，遭受到暴雨的冲刷，使其呈现出贫化的具体现象[2]。由于在开采过程中所面对的盐矿，含有大量硫化物，若遇到水分长时间经过风化和侵蚀的作用，其中含硫化物的矿石，其表面会渗出大量的酸性废水，而酸性废水在多种重金属，例如砷、氟、铬、铜、铅等元素的作用下侵入到地表土壤中，会出现土壤严重腐蚀的不良情况，使得地面出现板结土壤肥力下降和贫化的问题[3]。土地面临着失耕的挑战，而有一些矿区及土壤中有害金属成分突增，不利于农作物的生长发育，尤其是酸性废水的共同作用，会使得原本工程特性相对较好的地基，其土性质也会发生改变，无法提高承载力带来软化的问题，对地表建筑物的支撑能力逐渐下降，很有可能会破坏稳定性出现坍塌的情况。因此需要重点关注土地贫化这一地质环境问题，并就其产生的原因加以分析，从而提升对绿色矿山开采地质环境的防治效果。

2.2 地形地貌景观被破坏

在露天开采矿山的过程中，地形地貌景观被破坏的情况较为明显，作为一种能够在短时间内直接对自然景观带来大范围改变的生产活动，其能够使得原有的植被和地形地貌景观遭到严重的破坏，并出现高危边坡和露天采坑，使得边坡的规模在开采深度的增加下逐渐扩展，无法维持原有的自然平衡，带来边坡滑落破坏的情况[4]。就现有边坡失稳的类型来看，其主要集中在蠕变坍塌变形和滑面边坡失稳两大层面上，造成岩体结构被破坏，进而影响到人的日常活动以及其所处的地质环境。因此需要综合考量多方面的因素，进而降低危害的影响效果，治理露天矿边坡失稳等多方面的问题。

2.3 带来地质灾害

出现地面沉降与塌陷的原因是，在进行地下采矿作业的过程中，需要使用大型挖掘机器展开地下挖掘作业，出现多个踩空区，从而由于采空区中不具备维持地质环境变化的能力，使得造成围岩岩体变形或板块运动等多种问题，进而带来严重岩体崩落、大面积坍塌等危害性较大的不良影响出现下沉。对于波及到的地表情况可能会有所差异，对于某些地层活跃带或断裂带发育的矿区山体很容易造成滑坡、山体开裂的地质灾害，对于矿区生产以及践行绿色矿山开采理念都起到了抑制的作用效果[5]。

2.4 地面塌陷与沉降

在矿上开采的过程中容易带来地质灾害，可能出现的灾害类型，包括冒顶、泥石流、采空区塌陷、环境污染、滑坡崩塌等多方面的地质灾害类型，作为一种较为高发的灾害事故类型，冒顶片帮主要表现为不良地层塌落块体冒落等，发生于软弱夹层和稳定性较差的岩体部位，具备高发性和突发性的特征，对于作业人员的人身安全造成一定的危险。经过大量资料显示我国矿山资源开采过程中破坏较为严重且规模较大的地质灾害类型为泥石流，在多类水源的激发下混杂着泥沙石块，形成特殊洪流，在开采过程中，山体的植被被破坏，使得在水的搬运作用下，在暴风雨天气的促使下，很容易带来降雨性泥石流的危害。而且部分矿山开采中并未做好外部结构的治理工作，使得拦护措施差、废石堆较多，从而对开采设施等造成损害，掩埋矿山坑道，带来巨大的经济损失。而其他地质灾害污染等集中于土壤、地下水和地表水这三个层面上，金属矿山的影响最为明显，其中可能会含有多种金属元素存留于尾矿砂、选矿废水和矿坑废水当中，如若遇到暴雨天气，使得地下和地表水形成循环和相互渗透的作用机制，导致周围动植物等出现重度影响。而在实际防治过程中需要采用多种方法，例如生物法，化学法兼并使用的治理方案，才能够达到成效提高的目标[6]。

3 基于绿色矿山开采的地质环境的防治措施

3.1 防治地形地貌景观

在防治地形地貌景观被破坏的区域时，应当设定符合治理与恢复情况相关的方案，按照废井、边角坡和场地治理三大作业项目分批开展的办法，运用多方面的恢复工程，进而实现综合治理的效能。土地恢复、地表植被恢复等多种工程，被应用于场地治理过程当中，而坡体加护、护坡、削坡等作业项目属于边坡治理的范围内，一般运用排水工程兼并辅治的措施完成地表植被恢复的作业目标。而对于背景治理这一层面来说，采取封堵、封闭的集中作业方式，就现有废弃斜井和封井等实施治理办法，达到最终的恢复要求[7]。由于在绿色矿山开采多种理念的影响下，不仅要就矿区本身加以管理，还需要重点治理外围的公园等多种自然植被与景观，从而使得所治理的自然环境可发展为矿区特色旅游项目，对接地方经济发展的需求，从而拉动经济增长，实现多方面共同作业并得以恢复自身生态效能的目的。

3.2 设置预测预报机制

绿色矿山的开采理念讲求从规划这一环节开始，对后续的整体开采过程加以管控，因而需要就地质环境勘查作业项目设定对应的预测预报制度，从而保证环境监测中体现的特殊情况能够直接预警给相关部门，使得所设定的防治措施更具有提前的针对性效果。就目前我国所给出的环境保护相关方案来看，只具备集中监管废水、废料、废气的作用效果，并没有将三废所延伸出的其他环境问题予以管理，从而导致矿区承受力不足，水资源干涸、开采过量、地面沉降以及多类地质灾害无法得以预警的重大问题。由此可见，我国现已加强了对于绿色矿山开采理念的践行监督力度，需要结合矿产资源可持续发展的原则，健全现有制度，从而保证在原有范围的基本上扩展监测的区域，实现实时预报和监管的要求，设定专业人员负责预警内容的预报。使得在相关内容以及情况的指引下，积极采取对应的应急方式，实时掌握矿区动态，从而形成全面的地质环境监管网络体系[8]。

3.3 引入先进开采技术

为切实满足地面沉降等多方面问题复垦和建成效果的产生，应当利用多方面的开采技术，积极引入先进技术工艺，从而保证矿山地质环境工程达到相应的防治目标。目前常用的技术包括井下水砂充填减沉、水砂充填减沉以及复岩裂隙带注浆加固减沉技术等。所谓充填指的是利用尾矿等多种类型的砂石将采空区予以填充，从而使其具备支撑围岩的效果，一定程度上降低了变形和垮塌的程度，进而更好的避免因开采沉降对地表环境带来不良的抑制效果，所谓矸石不出井指的是运用直接在井下填满的方式能够提升作业效率。对于水砂充填简称技术而言，一般使用湿质填充的办法，水利填充是将将填料运用水力的作用效果传输到采空区，能够使所构建的排水、排泥、疏沙等一系列生产过程形成统一的系统，进而提升工程的作业效率。在复岩裂隙带注浆加固减沉技术应用中，其作用的主体是灰体，将此种技术运用于离层带中的步骤是：沉降粉煤灰颗粒。使其形成饱和水灰体。在此种混合液体的上层存在注浆水。而此种水将直接渗流到岩层缝隙中，从而储存于裂缝或围岩孔隙当中。起到注浆的作用，提升支撑复岩层的作用效能。对于饱和水灰体与复岩压力共同作用的效果进行分析发现，饱和水灰体将失去水分，从而变为压实石灰体，起到减沉的作用。

3.4 设置生态环境成本账户

基于绿色矿山开采背景，需要将多方面成本与效益划定在统一的控制层面上，就矿区生态环境开展成本账户设计工作，从而归纳总结治理过程中的多方面成本组成。将其分为一级科目，二级科目和三级科目，其中包含生态服务价值损益、环境监测成本、环境管护和设备购置费等。而二级科目中明确表明了需要明细自然资源损耗、生态环境破坏、绿色矿山建设以及在监管过程中整体成本所需要的费用。由此可见，要整体构建矿区生态环境成本账户，使得在后续的治理过程中，能够就各类明细开展复核和计算工作，提升整体效益。

3.5 优化绿色矿山政策建设

对于法律监管这一层面来看，应当营造良好的政策工具，选择环境优化绿色矿山开采的顶层设计，设定对应的战略规划，从而健全法律体系，从国家战略的高度上审视现有绿色矿山和矿区，在开采过程中应当实现的战略规划要点并使得我国矿产资源总体规划与其他先进国家的发展战略相衔接。要健全矿业市场体系，为绿色矿山开采营造良好的市场环境，明确市场准入以及矿业权的设置许可办法，从而构建良好开放统一透明的监管系统。对新建矿山的开发方式以及防治措施等均需要提高门槛，形成规范性文件，从而保证在市场放管服改革原则的支持下，管理负面清单，推动政策资源向市场构建方面倾斜，积极改进现有绿色矿山管理体制。就开采等多方面的管理环节，设定环境生产以及资源、管理三方面和谐统一的政策工具，明确职能配置，从而使现有的各类绿色矿山政策更具有使用效率。