新疆矿山地质环境问题及其防治对策

刘强，赵新生，田继军

（新疆大学地质与勘查工程学院，乌鲁木齐 830049）

新疆矿山地质环境问题及其防治对策

刘强，赵新生，田继军

（新疆大学地质与勘查工程学院，乌鲁木齐 830049）

矿产资源的开发利用强有力地推动了新疆区域经济的发展，同时也造成地质灾害、环境污染和资源破坏的问题。在系统分析这些问题的基础上，为实现社会经济和生态环境的可持续发展战略，提出健全矿山地质生态环境法规、加强可持续发展宣传教育和开展矿山地质生态环境防治理论研究的对策。关键词：新疆；矿山；地质环境问题；防治对策

人口、资源和环境是当今社会面临的三大主题，是人类社会生存和发展的基本问题。人类社会的生存和发展离不开社会经济的发展，经济的发展促使人口的增长，人口与经济的增长又引起矿产资源的快速开发和利用，资源的开发利用又引起一系列地质环境灾害的发生，最终导致资源的枯竭、生态环境恶化和经济发展受到制约的恶性循环，人类的生存和发展受到严重的威胁［1～7］。

在西部大开发战略的促进下，依托独特的地理位置和丰富的矿产资源，以基础性资源、能源的开发利用为代表的工业浪潮迅速在新疆兴起。矿山开发已成为促进新疆经济增长的重要手段，但由于管理粗放、工艺落后等原因，给资源环境带来了沉重的压力，引发了一系列地质灾害、环境污染、生态破坏等问题［8］。本文主要通过分析研究新疆矿山开采可能出现的矿山环境问题，并提出切实可行的治理对策和措施。对加快矿山环境的恢复治理，实现社会经济和生态环境可持续发展的良性循环提供决策依据。

1 研究区自然地理环境及矿产资源概况

1.1 地理位置及气候条件

新疆位于我国西北部，地域辽阔，面积约占全国面积的六分之一，区内大部分地区为沙漠、戈壁、高山和草原，气候温差大，干旱少雨，属于典型的大陆性干旱气候。总体上由南向北依次是昆仑山脉、塔里木盆地、天山山脉、准噶尔盆地和阿尔泰山脉，形成了“三山夹两盆”的地貌格局。从成矿条件看，山区盛产金属、非金属矿产，拥有24条超基性岩带、30条火山岩带、11×104km2的侵入岩，构成了若干巨大的构造－岩浆岩带，还有不同地质时代的各类沉积矿层以及初步圈定了300余个成矿区（带）。

1.2 矿产资源类型及分布特征

新疆境内矿产资源丰富、种类非常齐全，是典型的矿产资源省份，其丰富的石油、天然气、煤炭、铀、富铁、铜镍、钾盐、金、铍、蛭石、石灰岩等优势资源在我国占有重要地位，是我国经济发展的重要支点，也是推进西部大开发的重要保障。矿产资源地域分布呈现出几大特点：第一、矿产种类繁多，资源比较齐全配套。根据《新疆维吾尔自治区国土资源公报》，截止2009年底，全区已发现各类矿产138种，占全国已发现174种矿产的79.31%。其中，5种储量居全国首位，25种居全国前5位，40种居全国前10位，23种居西北地区首位。第二、矿产资源人均拥有量较大。新疆以主要矿产保有储量计算的潜在价值，人均拥有量约为全国人均水平的4倍；新疆能源丰度达4 500 t标准煤/人，高出全国平均水平6.5倍。第三，矿产资源潜力大。据专家初步预测，一些矿产资源总量很大，如石油（200～400）×108t，煤矿2.19×1012t，石灰岩2 054×108t，石膏5 700×108t以上，食盐1 000×108t以上，金、铜、镍、铅、锌等矿也很有远景。第四，矿产分布广泛。目前已发现各种矿床和矿点4 000多处，其中已探明储量的大中型矿床有数百处［9］。

矿产资源开发在新疆工业化进程中起着举足轻重的作用。但随着矿产资源的大规模开发利用，在为人类创造财富的同时，由于忽视矿山环境保护而造成了一系列的矿山环境地质问题，如：崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、水土流失等，给新疆经济建设和人民生命财安全带来了十分严重的危害。

2 矿山地质生态环境问题及其相互关系

2.1 地质灾害

2.1.1 地面沉降与塌陷

地面沉降与塌陷的直接原因是矿区地下水疏干和采空区两个因素。由于地下水疏干和采空区，使其上覆岩土层有向下位移的空间，再加上地质结构、岩体结构的展布和组合、矿柱破坏、采空区未充填接顶及充填料的压缩性、围岩崩落、爆破震动等其他因素均可导致地面沉降与塌陷。地面沉降是渐变性地质灾害，地面塌陷属突发性地质灾害。地面沉降与塌陷盆地深度几米至几十米，面积可达几十平方千米。地面沉降与塌陷危害极大，常常造成耕地、森林植被和建筑物、矿床开采条件的破坏，甚至造成巨大的经济损失和人员伤亡。如：乌鲁木齐六道湾煤矿矿区，由于采空区范围过大，从而导致地面下降、公路塌陷、建筑物裂缝，已经形成严重的安全隐患。据不完全统计，天山南北麓矿山塌陷面积63.95 km2，占全疆地面塌陷面积的49.5%。2007年3月12日，乌鲁木齐市米东新区芦草沟乡一煤矿采空区（原米泉市羊毛工镇1矿）塌陷，死亡2人，经济损失较大［10］。

2.1.2 滑坡、泥石流

滑坡、泥石流与尾矿库溃坝是露天矿山和地下矿山均有的现象。露天采矿形成的沉凹高陡边坡、边坡顺层地质结构面、岩性软弱相间的层状岩体边坡、碎裂结构和散体结构岩体边坡均可发生规模大小不等、形式不同的滑坡、倾倒和崩塌破坏和潜在滑坡危险［11］。如果露天矿和地下矿均有的排土场与尾矿库设计和管理不当都可能导致泥石流与尾矿库溃坝的突然发生。

滑坡、泥石流与尾矿库溃坝是金属矿山严重的地质灾害。如：哈密三道岭煤矿于1976年、1988年、1999年多次发生斜坡体滑坡，造成矿区运输中断，经济损失上百万元。

2.1.3 煤与瓦斯突出及其他有害气体

煤与瓦斯突出、爆炸是我国煤炭矿山重要地质灾害之一。统计资料表明，易突出的煤，多属于具有较高变质程度的瘦煤、贫煤和无烟煤，从地质构造背景看，主要是构造相对不太强烈的地区，即传统的地台区，褶皱形态十分关键，往往短轴褶皱或倾伏褶皱最有利，即无论从褶皱或断裂出发，不仅要有利于其封闭性，而且要有利于突出。

瓦斯突出和爆炸事发频繁，危害较大，如2005年7月11日新疆阜康神龙煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，造成81人死亡，2人下落不明，造成巨大的经济损失。

2.1.4 矿井涌水和突水

矿井涌水和突水受控于岩体结构和三级以上的结构面及其组合。丰富的水源和通畅的水力通道是矿井涌水和突水的根本原因。采矿过程中采动效应、地应力以及水压力都是不可忽视的重要因素［12］。当采矿工程接近积水巷道和老采空区或遇到溶洞和地下暗河以及富水岩层等，在隔水岩层突然失稳的情况下，易造成突水与涌水灾害。矿井涌水和突水是地下采矿最重要的地质灾害之一，突发性强、规模大、后果严重。比如，2002年新疆矿业集团碱沟煤矿打通小煤矿的老窑水而突水导致淹井事故，财产损失巨大。

2.2 环境污染

2.2.1 大气污染与酸雨

矿石开采、运输破碎、选矿冶炼过程中会产生大量的废气、废渣、废水和粉尘，这些有毒有害物质不经处理或处理不当和处理不完全就直接排放于大气，使之在大气中挥发散播，造成大气污染，形成酸雨。煤矿开采须排放大量的尾矿和煤矸石，经常发生自燃排放出有毒有害气体，污染大气。乌鲁木齐铁厂沟、奇台北山、阜康白杨河、小龙口和小黄山是新疆五大煤层自燃区，昌吉硫磺沟煤田火区是全国燃烧面积最大、危害最严重的地区。乌鲁木齐市的西山煤矿煤火频发，空气中SO2等有害气体含量极高，地表温度高达50℃，方圆几十公里多年后寸草不生。又如喀拉通克铜镍矿区选矿厂，由于经济技术等因素，排放的SO2等有害气体，在周围数十平方公里范围都能闻到刺鼻的硫磺味，造成大气污染，导致矿区及其周围部分野生动植物基本灭绝，给矿区附近的居民生活和健康带来危害［13］。

2.2.2 地下水污染

新疆属于干旱－半干旱地区，水资源尤其珍贵。但是开矿后的污水致使地下水污染严重，水均衡遭受巨大破坏。如克拉玛依油田，经过几十年的开采，石油资源趋于枯竭，油层和水层相互渗透污染，浅层水渗漏，水位、水质下降，土地盐碱化加剧，致使水资源无法满足工农业及生活需求，政府不得已投巨资从300 km之外的额尔齐斯河引水到克拉玛依市，以解决日益严峻的工农业及生活用水问题［13］。

2.2.3 土壤污染

矿山工业产生和形成的废渣、废水、酸雨等有害物质经雨水冲刷、溶解、渗透以及农田灌溉等污染土壤，造成土壤板结，农作物减产的恶果。新疆部分地区如米泉－阿克苏等地区土壤－水中的砷含量超标，有的地区高出标准值十几倍，给当地人民的健康带来一定的危害。

2.3 资源破坏

2.3.1 土地资源破坏

土地资源的破坏包括三个方面的含义，一是土地破坏，二是土地占用，三是水土流失。岩土剥离开挖、废渣废土堆放和地表塌陷等，一方面导致破坏并占用大量农田土地，另一方面改变了地形地貌及岩土结构和分布，形成水土流失，进一步演化为土地沙化和荒漠。以乌鲁木齐市采砂场为例，30多年的无序开采造成乌鲁木齐河床及北部冲洪积平原区土地损毁和占用，荒漠植被遭到破坏，场区生态环境恶化，水土流失严重，被占用及破坏土地面积总计达3 608 hm2［14］。

2.3.2 水资源破坏

许多矿山的地质条件和水文地质条件极为复杂，矿床开采时必须进行疏干排水，甚至要深强排水。由于疏干排水，形成大面积降水漏斗，导致水均衡遭受破坏，造成地下水位下降、泉水断流、地表水量锐减。浅层地下水长期得不到补充恢复，影响地表植被生长，土地沙化荒漠，水土流失严重，最终导致水资源枯竭，生态环境遭到严重破坏。

2.4 地质灾害、环境污染和资源破坏之关系

地质灾害、环境污染和资源破坏与矿山开发在时间上和空间上具有重叠性、穿插性和一致性；有时互为因果，有时以一类环境问题为主，有时表现为两种或3种类型并存［3］。

如采矿和选矿产生废石及尾矿排放既能诱发滑坡和泥石流等地质灾害，又能造成地表水、土壤与大气等环境污染，还能导致土地占用、水土流失、植被毁坏及地形地貌等资源破坏。

采矿和选矿排放的有毒有害气体既造成大气污染，形成酸雨，酸雨渗透土壤中又污染土壤，造成土壤板结，农作物减产的恶果。同时，酸雨不仅污染土壤，而且对建筑物有腐蚀作用，对人的身体健康也有极大危害。

矿床开采中的疏干排水和污水排放既能造成地表水污染，又能导致地下水资源枯竭破坏，进一步演化为土地沙漠化，影响地表植被生长，生态环境恶化，土地沙漠化反过来导致水土流失，进一步加剧了土地沙漠化和生态环境恶化，这样最终导致恶性循环。

3 地质生态环境问题防治对策

鉴于目前区内矿山环境存在的问题及造成的严重危害，围绕矿山开采导致的环境污染、资源破坏及因开采矿产资源引发的地质灾害等方面进行研究，并制定矿山环境的防治对策。

3.1 建立健全矿山地质生态环境防治法规，依法强化管理

目前，有关矿山“环境保护”的法律、法规多处于“法多难治”的困境。法律条文对矿山环境保护的特殊性认识不足、针对性不强，因此有必要研究和制定矿山环境保护的专门法规。当前，应系统研究矿山环境保护和管理中的经验及存在的问题，坚持以科学发展观为指导，加强矿山生态环境恢复规划制度、矿山环境影响评价制度、矿山环境许可证制度、矿山环境监测制度、“三同时”制度、矿山环境监督检查制度、矿山环境责任制度等制度的完善，进一步加强对采矿企业的约束力。

3.2 加强可持续发展战略的宣传教育，提高对矿山地质生态环境保护的认识

矿产资源的开发促进了新疆经济的发展，但矿产资源是有限的、不可再生的，其开发活动直接或间接作用于地质生态环境。如果不处理好矿产资源开发与地质生态环境保护的关系、当前经济利益和长远经济利益的关系，就不能造福子孙万代，就会成为历史的罪人。因此，在大力开发矿产资源、促进经济发展的同时，要科学合理开发矿产资源、注重矿山地质生态环境的保护和治理工作；要利用矿业产生的原始积累，促进矿业、经济、地质生态环境的协调发展；走绿色矿业开发和人类社会、环境、经济可持续发展之路。

3.3 积极开展矿山地质生态环境防治和保护的基础理论的科学研究

监测信息系统综合分析理论和方法的科学性是正确解读矿山环境地质灾害动态监测信息并准确预报与有效控制矿山环境地质灾害的基础和关键。因此，应大力积极开展信息系统分析和综合分析理论和方法的研究，采取多学科相互交叉渗透的方法，运用模糊数学、灰色系统理论、分形与混沌理论等非线性科学理论交叉研究信息的系统分析和综合分析理论与方法，提升监测信息资料的利用效果和挖掘深度。为科学地、准确地预报和控制矿山环境地质灾害打下坚实的理论基础。

4 结论

随着矿业经济的高速发展，矿山环境问题将愈来愈多，恢复治理难度也将越来越大，生态与环境问题随时会恶化，并可能出现难以逆转的生态与环境灾难，如矿山环境问题不能得到及时有效的治理等，这将成为全面建设小康社会和实现可持续发展目标的最大障碍。因此，加强对矿山环境问题的研究，对可能出现的矿山环境问题进行分析研究，提出切实可行治理对策，建立与市场经济接轨的矿山环境治理运行机制，采取科学有效的保护与恢复治理措施，加快对矿山环境的综合治理，改善生存环境，真正实现“绿色矿业”的发展模式。

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PROBLEMS WITH MINE GEOLOGICAL ENVIRONMENT AND THEIR COUNTERMEASURES IN XINJIANG

Liu Qiang，Zhao Xin－sheng，Tian Ji－jun
College of Geology and Prospecting Engineering，Xinjiang University，Urumqi 830049，China）

The exploitation of mineral resources has strongly promoted the economic development of Xinjiang，but also caused geo－hazards，environmental pollution and resource destruction.A systematic analysis is done of these issues.And，to realize the sustainable development strategy of society，economy and eco－environment，measures are proposed to make complete mine geo－ecological environment regulations，strengthen publicity and education on sustainable development and carry out theoretical studies of mine geo－ecological environment prevention and control.

Xinjiang；mine；geo－environmental problems；control measures

TD167

A

1006－4362（2012）02－0044－04

2012－03－09 改回日期：2012－03－31

新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测自治区重点实验室基金项目（XJDX1102－2011－02）资助

刘强（1987－ ），男，汉，陕西韩城市人，硕士研究生，主要从事层序地层学及工程地质方面研究。