李瑞云

摘要：作為各行業(yè)生產活動的重要能源保障之一——煤炭占據了很重要的“角色”。在此背景下，煤礦的開采質量直接關系到我國國民經濟的發(fā)展水平。露天煤礦作為煤礦開采的一種重要形式，具有成本低、效率高、產量大等優(yōu)點，得到煤炭行業(yè)的廣泛關注。但是，露天煤礦在開采的過程中引發(fā)了諸多環(huán)境問題，造成生態(tài)環(huán)境的惡化，需要相關部門予以高度重視。本文簡單分析了露天煤礦開采存在的環(huán)境問題，并探討了相關的防治對策。

關鍵詞：露天煤礦；環(huán)境問題；環(huán)境保護；防止

隨著經濟的快速發(fā)展，社會各界對于煤炭資源的需求量不斷增加，煤炭行業(yè)為了提高經濟效益，不斷加大開采力度，忽略了資源開采活動對自然環(huán)境造成的破壞問題，嚴重威脅礦區(qū)的生態(tài)安全。露天開采是煤礦行業(yè)開采活動中應用較為廣泛的形式，雖然在一定程度上能夠降低生產成本、提高生產效率，但對周圍生態(tài)環(huán)境造成的破壞也是十分嚴重的，例如土地流失、大氣污染、水體污染等問題，使得生態(tài)系統(tǒng)退化，制約了社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。對此，相關部門必須提高重視程度，采取有效對策解決煤礦開采中的環(huán)境問題，實現(xiàn)經濟效益、社會效益與環(huán)境效益的協(xié)調統(tǒng)一。

1 露天煤礦開采環(huán)境問題簡析

露天煤礦開采的基本含義就是剝離覆蓋在礦體上的土石結構，將礦體從上向下分為若干梯段，從而在露天環(huán)境下進行煤礦開采。露天煤礦開采主要涉及穿孔爆破、采裝、運輸、排土等環(huán)節(jié)，在這個過程中引發(fā)了多種環(huán)境問題，概括為以下幾點：

1.1 過度開采對土地的破壞

露天煤礦開采對土地資源造成了嚴重破壞，主要包括采掘場造成的土地挖損問題，外排土場和工業(yè)場地對土地的占用問題等。露天煤礦開采最基礎的工作就是穿孔爆破，往往對原始土表的結構造成嚴重破壞。土地挖損問題指的是由于開采活動對淺層土壤以及地表形態(tài)造成破壞，使得該區(qū)域的生物種群受到影響，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，露天煤礦開采過程中建設運煤軌道、選煤場、排土道路、排水管道等，需要占用大量的土地，同時挖損造成的廢棄巖石被堆放外排土場，也占壓了很多土地，破壞了地貌功能和地表植被。總之，挖損和占壓嚴重干擾了該區(qū)域生態(tài)平衡，使得地貌、植被等受到破壞。

1.2 大氣環(huán)境的污染

露天煤礦開采過程中由于地表剝離、爆破、裝運、卸載、排土等環(huán)節(jié)會產生大量的粉塵，會造成嚴重的大氣污染。儲煤場堆放大量的煤炭資源，但是由于為露天工程，因此擋風抑塵相關設施的設置不足，在風力的作用下，不僅會產生很多的煤塵，污染大氣環(huán)境，而且會造成煤炭資源的損失、浪費。露天煤礦開采區(qū)還會產生一氧化碳、二氧化硫等有害氣體，其主要來源為煤矸石的自燃。此外，工業(yè)場地的鍋爐、熱風爐由于沒有安裝脫硫除塵裝置，也會排放大量的煙塵、二氧化硫等有害物質，對大氣環(huán)境造成污染。

1.3 地表水和地下水資源污染

露天煤礦開采過程中礦坑中的污水、排土場的淋溶水、工業(yè)場的生產廢水等嚴重威脅地表水和地下水的水質。首先，礦坑中的水含有大量的重金屬離子，其中很多屬于有毒物質，由于礦坑水不經過科學處理被隨意排放，對周圍的地表水造成污染，影響周邊居民的生活用水；其次，排土場的煤矸石由于降水生成的淋溶水中含有堿金屬、堿土金屬、硫等有害物質，流入地表水會造成水體污染，同時深入地下水層，也會造成地下水資源的污染；最后，工業(yè)場地排除的生產廢水具有很強的污染性，包括石油類、化學藥劑、懸浮物等污染因子，沒有經過處理直接排放到外界環(huán)境，造成地表水和地下水污染，嚴重影響周邊的土壤及地表植被。

1.4 廢棄礦坑對環(huán)境的影響

在新中國成立初期成立的露天煤礦，其儲藏的煤炭資源基本被開采完成，造成很多的廢棄礦坑問題。在煤礦開采的過程中往往形成規(guī)模較大的礦坑，受到地表水、地下水的作用，同時地質結構也不斷變化，使得這些廢棄礦坑出現(xiàn)水土流失、塌陷、滑坡、泥石流等地質災害，對礦物周圍的工廠以及居民的正常生產、生活造成影響，不僅產生一定的經濟損失，還會威脅周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和地質環(huán)境。

1.5露天礦閉坑后地質環(huán)境的變化與環(huán)境地質災變發(fā)展趨勢

露天礦閉坑后地質環(huán)境將發(fā)生改變，環(huán)境地質災變有進一步發(fā)展的趨勢，主要體現(xiàn)在水文地質環(huán)境的變化。露天礦閉坑前為維持正常生產與邊坡安全的全套疏干排水系統(tǒng)，在采礦結束后不可長久維持，一旦停止，則地表水、地下水將向礦坑匯集，原來的疏干邊坡（簡稱為干邊坡或干坑）將逐漸充水成為濕邊坡，使邊坡巖體含水量增大，強度大幅下降，地下水水位上升，邊坡穩(wěn)定性下降，從而發(fā)生滑坡、塌陷等地質災害。

許多露天開采的礦山，下部曾由地下開采過，巖體受到擾動、破壞發(fā)生沉陷，再在露天開采與地下開采的復合作用下，邊坡巖體被切割、再度破壞與擾動，隨著終采閉坑，邊坡將加陡至最終幫坡角，這樣脆弱的邊坡在自然與人工營力如暴雨。地震或礦震等作用下更易發(fā)生滑坡、塌陷。

所以，如不能提前采取合理的治理措施，則露天礦閉坑后地質環(huán)境必然惡化，環(huán)境地質災害發(fā)生的危險性也必然增大。

2 露天煤礦開采環(huán)境問題防治對策

2.1土地破壞的防治措施

2.1.1土地的復墾再利用。為避免土地資源的浪費，露天煤礦在開采過程中，要積極采取有效措施，加強對土地資源的保護和利用，具體可以從以下幾點入手：第一，重新規(guī)劃老礦區(qū)，通過分區(qū)復墾的方式，實現(xiàn)煤礦產業(yè)工人的及時轉產，雖然前期需要投入較大的資金，但是經過幾年的改善就可以創(chuàng)造經濟效益，不斷擴大復墾規(guī)模，形成良性循環(huán)；第二，積極建設內部排土場，減少對土地的占用問題，避免對外界環(huán)境造成的地質破壞，保證礦區(qū)的安全生產活動順利進行。因此，在未來的露天煤炭開采方案設計中，必須加強對土地復墾和內部排土建設的規(guī)劃研究。

2.1.2耕作層土壤和表層土壤是經過多年耕作和植物作用而形成的熟化土壤，是深層生土所不能替代的，對于植物種子萌發(fā)和幼苗生長有著重要作用。應對礦區(qū)擬破壞的露天采礦場熟化的表土進行剝離，用汽車運輸?shù)街付ū硗炼逊艌龆汛妫]礦后直接作為露天采礦場復墾用土。endprint

2.1.3修建運輸?shù)缆窌r，要充分利用已有礦山運輸?shù)缆贰⑧l(xiāng)村道路，不占或少占耕地、林地。避開土壤狀況良好、植被生態(tài)復雜地段，減少對礦區(qū)植被和土壤的破壞。

2.1.4采用機械、人工等方式對采場邊坡進行清理，清除松動、凸起的碎（塊）石。對平臺進行人工、機械平整，清除場地內較大石塊；休息室、表土堆放場建筑進行拆除、平整；區(qū)內道路進行平整、回填；平整后場地坡度要滿足復墾場地需求。

2.1.5對平整后的平臺場地穴狀坑及采場邊坡平臺進行覆土，覆土來源為礦山開拓時剝離堆存于表土堆放場的表土。采用機械、人工等方式，剩余的表土采取就近的原則平覆于擬復墾林地的場地，覆土平均厚度≥0.5米。

2.1.6礦區(qū)復墾土壤以生土為主，土壤養(yǎng)分含量和地力不足，恢復待復墾土地的肥力和生物生產效能，就必須采取恢復土壤、肥化土壤的措施。因此復墾的地塊根據當?shù)厍闆r增施農家肥與生物菌，林木落葉留底以提高土壤的有機物含量，改良土壤結構，改善土壤理化性狀，增加土壤肥力。

2.2空氣污染的防治措施

2.2.1施工揚塵防治措施。土石方開挖避免在大風天氣進行，完工后及時回填、平整場地；工業(yè)場地輔助配套工程施工，首先做好路面硬覆蓋；易產生揚塵的建筑材料采用封閉車輛運輸；設置圍布、擋板，禁止高空拋撒建筑垃圾和起塵的料、渣土的 外溢；施工揚塵防治關鍵要加強施工管理，管理到位，可以有效減輕對環(huán)境的影響。

2.2.2運營期地面運輸系統(tǒng)的防塵措施。輸煤系統(tǒng)帶式輸送機棧橋露天部分均加設皮帶罩棚，篩上設布袋除塵器集塵；在其周圍設置彩色防風擋板，阻擋煤塵的擴散。儲煤設施應采用圓筒倉儲煤方式；轉載點、原煤卸載站設置通風除塵裝置和噴霧灑水裝置。

2.2.3采場、排土場揚塵治理。對采掘工作面，合理布置炮孔，正確選擇爆破參數(shù)和加強裝藥、沖填等作業(yè)的管理，爆破前向巖體注射高壓水，或利用灑水裝置；鉆機設袋式集塵器，爆破后灑水降塵；配備灑水車往返于坑內外道路，對排土場工作面及其與采掘場之間的道路進行經常性地灑水，以增加路面、作業(yè)面積塵濕度。排土場定期碾壓，降低起塵。對已經結束排棄的排土場平臺，在不影響整個露天礦排土作業(yè)的條件下及時覆土綠化；沿固定幫坡種植防風林帶。

2.3邊坡防治措施

2.3.1高度重視露天礦邊坡管理工作，建立健全邊坡安全管理機構制度，剝采生產應嚴格按照設計給出的邊坡角、平臺進行留設，嚴禁越采超挖。

2.3.2采用邊坡穩(wěn)定性雷達或邊坡監(jiān)測機器人加強邊坡變形監(jiān)測工作，及時掌握邊坡變形的動態(tài)情況和規(guī)律，對于出現(xiàn)的任何局部、小規(guī)模的邊坡坍塌滑落還要進行專門的分析和治理方案設計。

2.3.3露天礦地下水豐富，建議建立完善的疏干排水系統(tǒng)，在采場發(fā)現(xiàn)出水點，詳查后打水平孔，釋放靜水壓力，夏季暴雨會給采場邊坡穩(wěn)定性帶來威脅，此時要加強疏干，特別是斷裂帶和煤層頂?shù)装宓娜鯇樱欢ㄒ敳?，做到“有疑必探，先探后采”?/p>

2.3.4建立日常的巡查監(jiān)測制度，特別是春季解凍期、雨季或坡面上出現(xiàn)沉陷裂縫時更要加強巡查監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況（如邊坡有明顯失穩(wěn)先兆）及時預警避讓，或采取防治工程措施。

2.3.5抗滑樁是穿過滑坡體深入于滑床的樁柱，用以支擋滑體的滑動力，起穩(wěn)定邊坡的作用，適用于淺層和中厚層的滑坡，是一種抗滑處理的主要措施。

2.4水污染的防治措施

2.4.1修筑截礦山排水溝渠。礦山排水溝渠溝建于礦場四周，當雨季降水量大，既起到阻擋作用，而且還起到梳流作用。

2.4.2河流改道。針對穿過礦區(qū)的河流，必須對河流進行改道遷徙，路線改道應選擇短，地勢平緩弱滲水地段。同時還要考慮礦山的發(fā)展前景，避免二次分流。新河道的起點應該在河床沖刷易發(fā)區(qū)進行選擇，并與原有的河道河勢想適應。

2.4.3調洪水庫。季節(jié)性的地表水流橫穿開采境界時，除采取改道措施外，須在礦區(qū)上游修筑調洪水庫截流和貯存洪水。

2.4.4修筑攔河堤。當露天開采和附近的河流周圍地面水平的境界，湖白的岸邊標高相差較小，甚至低于岸邊地形時，應該修建岸邊護堤堰。防止河水漫灌到采礦場。

2.4.5防滲帷幕。防滲帷幕防水是在露天礦開采境界以外，在地下水涌人采場的通道上，設定若干一定距離的注漿鉆孔，并依靠漿料在裂縫中的擴散，凝結組成一道擋水隔墻，所謂防滲帷幕就是指由若干個注漿鉆孔所組成的擋水隔墻

3“數(shù)字礦山”技術展望

目前，對于“數(shù)字礦山”的定義國內外尚未完全統(tǒng)一。通俗地講，數(shù)字礦山就是一個礦山范圍內的以三維坐標信息及其相互關系為基礎而組成的信息框架，并在該框架內嵌入我們所獲得的信息的總稱。數(shù)字礦山建設，具有重要的現(xiàn)實意義，第一，數(shù)字礦山能以數(shù)字化的形式全面反映礦區(qū)的地質信息、力學信息、露天煤礦礦產資源的儲量和開采情況，有利于根據這些數(shù)據信息做出合理的開采規(guī)劃，在保證礦產資源穩(wěn)定供應的同時，促進資源的合理利用和環(huán)境保護工作，以促進經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。第二，數(shù)字礦山能適應日益增多的深層開采條件，并結合自動化開采技術，使礦工遠離高溫和巖爆威脅等惡劣環(huán)境，減少和避免礦山安全事故。第三，對礦山開采引起的各類生態(tài)破壞和環(huán)境污染問題進行數(shù)字化分析，以為礦山的生態(tài)重建方案、災害評價與預測預報體系等提供參考依據。

4 結束語

總而言之，露天煤礦開采是煤炭產業(yè)的重要工程，作為一種不可再生資源，在不斷提高生產效益的同時，長期的開發(fā)活動已經引起了造成了很多的環(huán)境污染問題，露天采煤對環(huán)境的最直觀的影響就是大面積的表層剝離直接破壞了地面景觀和生態(tài)環(huán)境，包括土地、大氣、水資源等方面的污染，我們必須從注重分析性思維向分析性、協(xié)調性、綜合性思維轉化，從單項技術、分科發(fā)展、常規(guī)觀測想復合技術、現(xiàn)代信息手段、多學科綜合系統(tǒng)發(fā)展轉化；追求最優(yōu)的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益；實現(xiàn)露天煤礦開采與環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展，實現(xiàn)社會經濟可持續(xù)發(fā)展。對此，相關的煤炭企業(yè)要提高重視程度，積極采取有效對策，處理好資源開發(fā)與環(huán)境保護之間的關系，實現(xiàn)環(huán)境效益與經濟效益雙贏，促進煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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