煤矿开采对环境影响及矿山地质环境评价

杨明　杨文芳　马小红

【摘 要】矿山开采所造成的环境污染和生态破坏是整个生态系统退化的重要因素，从多角度探讨矿山开采引起的地质环境问题，通过遥感监测成果，借助造成环境破坏各类因子，利用模糊数学综合评价法评定矿山地质环境问题，从而作出矿山地质环境问题的综合评价等级，该等级反映了矿山地质环境恢复治理的优先顺序，为矿山环境问题防治提供参考依据。

【关键词】矿山开发；生态环境；环境评价

煤炭是宁夏回族自治区的主要矿产资源，已探明煤矿储量300多亿吨，仅宁东煤田储量就达270多亿吨，煤质优良，低灰、低硫、发热量高等特点。随着新的设备与技术的引进，宁夏的原煤产量快速增长至每年2000万吨以上，带来30多亿元的经济收入。根据宁夏自治区规划：到2020年宁夏地区的煤炭产量将突破亿吨。一次能源结构中煤炭约占74%，煤炭提供了78%的发电能源，70%的化工能源和60%的民用商品能源[1]。宁夏区政府在将煤炭工业做大做强的同时，也积极开展煤炭的深加工、增加附加值等方面的项目。目前在建与建成的电厂、煤炭液化、煤基二甲醚等项目。但随着开采范围的扩大和开采深度的增加，煤炭开采引起的地质灾害、土地荒漠化、土地污染、环境污染等问题，已严重制约了宁夏煤炭工业的可持续发展。

1 矿山开采对生态环境的影响

近年来通过对宁夏矿山环境监测项目所做的调查显示，宁夏煤炭企业均具一定规模，矿山占地及矿山环境污染日益加剧，据2015年宁夏矿山监测统计，仅灵武市地区有16家矿山，占地达1840.33公顷。矿山对土地的破坏存在于矿产资源开发的各个环节。

1.1 煤矿产区内的水污染

煤矿产区的污水主要来自矿井水和生活用水。矿井水是煤矿排放最大的污水，所含物质主要是岩粉、煤粉、悬浮物。生活污水是日常生活使用过的水，除悬浮物外，还有大量的细菌、油类等杂质，水体污染范围广。宁夏每年因煤矿污水造成的环境损失就达千万元以上。此外，煤炭的开采也会破坏地下蓄水层，改变水文地质和水文条件，使水均衡系统失衡，井泉干涸，造成土地贫瘠，植被退化。

1.2 煤矿产区内煤矸石造成的环境污染

煤矸石是在煤炭开采，洗选加工过程中所产生的副产物。“十五”期间宁夏工业固体废弃物（主要种类是粉煤灰）累计生产2814.79吨，比“九五”期间增加31.17%[2]。目前煤矿的排矸量约占煤炭开采量的10-25%。宁夏是以煤矿为主产的省份，煤矸石储量及占地面积是最大的固体工业废物。仅石嘴山周边地区就堆放着3500万吨的煤矸石，占地1000多亩，而且每年还以200多万吨的速度在增长。由于煤矸石均堆积在野外空旷的良田之上，其携带的镁、钠、钾、铅、砷、铬等有害重金属离子，在雨水、阳光、风的侵蚀下，污染水源、污染大气。由于煤矸石山的长期污染，煤矸石山边上的村庄水源受到铅铬等有害金属的污染，部分水质颜色的已发生变化。该地区百余户人家的350多人中，癌症的发病率明显高于其他地区3倍左右[3]。周围土壤中的重金属含量明显高于正常地区，地表植被退化，大部分地区寸草不生。

1.3 煤矿产区内的大气污染

在煤矿的开采过程中，特别是露天开采的煤矿会产生大量的烟尘，煤矸石山自燃和煤堆自燃所排放出来的污染物、矿区内各种燃煤锅炉产生的、居民燃煤和煤矿运输车的尾气排放出来的污染物。这些烟尘随着空气的流动飘入大气，危害人类的健康，影响其他生物的生长。其中的二氧化硫会形成酸雨，大量的二氧化碳会加剧温室效应，粉尘引发癌症等疾病。

1.4 煤矿矿产区内的地质灾害

宁夏煤矿产区的煤田经过半个多世纪的开采，已经引发了多种地质灾害，主要有：地裂缝、地面塌陷。2015年通过利用IKONOS数据遥感调查和实地验证结果显示：地裂缝68处，塌陷坑54处，地面塌陷区7处，泥石流（隐患）3处，主要分布在北部石嘴山煤矿区、大武口区白芨沟煤矿区，中宁县碱沟山煤矿聚集区及宁东灵武矿区。宁东灵武矿区属于浅埋煤层，其上砂、土、石混合松散覆盖。在宁东灵武矿区（大面积采空区）外侧，出现了与采空区边缘平行的4-12m的裂缝。石嘴山矿区出现的较大塌陷坑几十余处，坑内、坑边布满裂缝，地面沉降的现象十分普遍，影响面积达到十几平方公里。除此之外，各类采矿场、废渣压占破坏土地。露天开采要剥离矿层上的覆盖层，要挖掘大量土地，同时排土也会压占土地，据统计，露天开采外排土压占的土地是挖掘土地量的1.5-2.5倍，平均为2倍。露天矿正常生产后，每采1万吨煤，排土场压占土地为0.04-0.33公顷，平均为0.16公顷[3]。另外，矿区修路及建筑厂房也要占用破坏大量土地等等，总之，矿山对土地的破坏是多方面的。

2 矿山地质环境评价

矿山地质环境综合评价是在矿产资源开发状况和矿山地质环境调查研究的基础上，按照一定原则，制定一定指标标准，选用合适的数学方法，对矿山地质环境质量优劣做出定性或定量评判，对其评价结果进行等级划分，判别存在的最主要环境地质问题。其目的是利用模糊数学综合评判法评定矿山环境地质问题的历史、现状及其发展趋势，在考虑矿山区位条件和恢复治理难度的基础上，最终给出矿山环境地质问题的综合评价等级，该等级也同时反映了矿山地质环境恢复治理的优先顺序。为政府实施矿山环境问题防治工程规划和有关企业制定防止和减少环境地质问题危害程度对策提供参考依据。

2.1 矿山地质环境评价方法

根据矿区矿山自然地理、地质背景、矿山开发影响等实际因素，选用网格法与自然边界法相结合的方法，以网格为单元进行矿山地质环境的综合评价；在研究工作区基础地理数据、地质资料和遥感解译结果的基础上，根据工作区的矿山地质环境特征，建立矿山地质环境评价子系统和评价指标，确定评价因子提取的信息值、信息值等级划分、各指标权重选取，利用层次分析法（AHP法）分别获得子系统权值和评价指标权值，并基于ArcGIS平台通过网格法对整个工作区进行矿山地质环境子系统评价和矿山地质环境综合评价。

本次选取磁窑堡煤矿工作区作为试点，进行矿山地质环境评价。

2.2 工作区矿山开采现状

通过利用IKONOS数据对磁窑堡煤矿工作区进行遥感调查，该区主要矿产资源为煤矿，其次为建材类砖瓦用粘土矿、建筑用砂矿等。2015年在磁窑堡煤矿工作区共有矿山24家，其中，其中煤矿13家，砖瓦用粘土1家，建筑用砂8家，建筑石料用灰岩2家。除煤矿是地下开采外，其余建材类矿山均为露天开采。

2015年各类矿山开发占地图斑共计327处，面积为2443.22公顷，其中，采场占地366.41公顷，矿山建筑占地329.41公顷，中转场地1319.45公顷，固体废弃物427.95公顷。按矿种统计，煤矿矿山占地1840.36公顷，建材类矿山占地602.89公顷。

2.3 评价因子选择和评价因子权重确定

矿山地质环境调查与评价的范围包括矿业开采活动区及其影响的区域。在分析工作区不同类型矿产开发及不同开发方式的矿山环境地质问题的基础上，选取十六个评价因子，考虑各因子的相互重叠及对矿山环境影响轻重关系，划分出评价因子等级。评价因子权重反映各因子在综合评价中的重要性，根据前人有关研究成果及对本评价体系评价因子权重的分析，并结合各工作区的实际环境因素，采用专家经验评判打分法确定各评价指标的权重。

2.4 评价单元网格数值分析

基于各评价因子自身特点与矿区自然条件、地质背景及采矿对环境的影响等因素，采取自然边界法和网格法相结合的评价方法。其中，对于地形地貌、植被覆盖度、岩性组合、边坡结构和水资源破坏程度5个评价因子采用自然边界法，其余因子采用网格法。

依据的2015年磁窑堡煤矿区的面积按1km×1km的网格为评价单元，共划分出1296个评价单元，通过计算，总评价值在1.28至2.27之间，磁窑堡煤矿工作区的总评价值主要集中于1.61-1.94范围内，其占总评价单元的92%（表1）。

2.5 评价综合值空间分布特征

根据综合评价指数值的分布特征及该工作区的矿山开采情况及生态环境情况，矿山地质环境划分为二级，即矿山地质环境较差区（Fj≤1.61）、矿山地质环境一般区（1.61

从表1中可知，该区的矿山地质环境质量在空间分布呈较明显的差异性，矿山地质环境较差区主要分布于煤矿集中地区，面积149.83km2。除较差区以外均为矿山地质环境一般区，面积为1132.53km2。

矿山地质环境较差区开采规模多为大中型企业，开采方式为地下开采，采空区易发地裂缝、采空塌陷，煤矸石等固体废弃物大量堆放会产生有毒有害气体、煤自然，在山区会引发泥石流等灾害；矿山地质环境一般区矿山较少，且规模较小，多为建筑材料露天开采。矿山开采对环境有一定的影响，近年来在上级监管下露天开采矿山得到有效控制。局部地区露天开采对地表的破坏要在一段时间内才可恢复。

3 结语

对于矿山分布分散，开采方式多样，开采秩序不规范，存在矿山地质灾害隐患的地区，采用遥感技术进行矿产资源遥感调查与动态监测是一项有效手段，在开采过程中加强监测与信息化管理，最大限度的防止矿山地质灾害的发生，保障资源合理有效利用，实现矿业的可持续发展。

【参考文献】

[1]林庞锟.矿山污染及环境问题的思考[J].环境保护，2011（1）.

[2]金辉.宁夏工业固体废弃物的综合利用[J].固原师专学报，2006（6）.

[3]戴莉萍.矿山开采对生态环境的影响及矿区生态修复[J].经济研究，2010.

[4]刘世英，杨文芳，等.宁夏矿山监测成果报告[M].2012.

[责任编辑：田吉捷]