矿山生态环境保护与污染防治技术应用研究

王 静，王明明

（中赟国际工程股份有限公司，郑州 450007）

1　我国矿山生态环境保护发展现状

矿产资源的开发利用在人类发展过程中起到了不可或缺的作用。我国是矿产资源储量大国，现有182种矿产资源被开发并加以利用，开发总规模位居世界第三，跻身于世界矿业大国行列[1]。近年来，矿山生态保护相关事项被我国生态环保部门提上议事日程，目前尚处于起步阶段，但也取得了一定的成绩。

1.1　固体废弃物利用与治理

20世纪70年代起，我国开始逐渐重视矿山固体废弃物的利用，但矿产资源、固体废弃物利用率合计仅30%，仍有待于提高。2008年调查数据显示，我国矿山9种有色矿产的采、选及冶炼环节总回收率不到40%，与世界平均水平相比存在不小差距。目前，我国矿产资源回收技术仅能够实现约一半矿种的回收利用，利用率仅50%，较发达国家80%的利用率差距非常大，同时采富弃贫、采主弃副的不合理利用现象比比皆是。此外，在尾矿资源利用方面的工作任重而道远，利用率低下[2]。

1.2　废水治理

与矿产资源开采、冶炼过程密切相关，我国矿山排放的废水主要有含盐废水、酸性废水、选矿废水以及含悬浮物废水，唯有从设备、工艺、技术方面层层推进，人们才能够彻底实现水的重复利用和重复利用率的提升。在具体分类上，我国目前煤炭采选业拥有较高的矿井水处理、利用能力，外排达标率可至90%，而有色金属业的工业废水治理率较低，但提升速度较快。

1.3　废气治理

目前，我国黑色金属、采盐业的废气处理率相对较高（可达到45%），而煤炭采选的废气处理率不到20%，相对较低。尤其是我国近年来对于云贵两省土法炼硫进行了管制，通过关停土炉、推广新式炼硫技术，周围SO2日平均浓度有所下降，基本达标。此外，土地复垦方面工作成效也较为突出，由最初矿区土地复垦率＜2%，发展至目前的河北、山东、甘肃等试点区50%[3]。

2　我国矿山生态环境保护过程的若干问题

对于矿山生态环境而言，水体污染、大气污染以及岩土体污染是污染源扩散直接导致的三大污染。

2.1　水动力条件变化所导致的问题分析

矿山开采（无论露天还是地下开采）都离不开疏降排水，这是安全生产的必需手段。然而，疏降排水过程会影响地下水的排泄条件、天然径流条件，降低该区域水位，从而改变矿山当地水文地质特征，带来不可避免的地下水资源浪费[4]。此外，水动力条件的变化若不能及时给予治理，很可能会引发后续地面变形、闭坑矿山问题、矿水灾害、海水入侵甚至土地沙化。

2.2　岩土体动态平衡变化所导致的问题分析

在矿山开采过程中，无论是爆破、开挖，抑或堆载，对于岩土体的扰动必然发生，这是矿山生态环境保护的重中之重。通常，高陡边坡会形成于露天开采过程中，大面积采空区也在地下开采时形成，这便彻底改变了该地的原生地貌，以及以往形成的稳定（准稳定）态地壳浅表岩土体平衡，该平衡过程的破坏以及日后问题的加剧便引发了相关地质灾害，如山体开裂、地表坍塌、滑坡以及崩塌等。

2.3　污染源扩散所导致的问题分析

污染源主要包括矿坑废水（在采、选、冶各环节中产生的废水）、废渣废石（主要指矿渣中的重金属成分、酸性废石）、粉尘、废气（包括含尘废气、煤矿瓦斯、自燃过程释放的有害气体）。污染物包括重金属成分（如铬、铅、砷、汞等）、石油类、二氧化硫、氰化物、放射性物质等。污染对象的范围包括地表水、地下水、地下岩体等直接污染对象，动物、植物、水产品等间接污染对象，以及饮用或食用污染作物的人或动物等次级间接污染对象。污染方式主要包括经渗淋的方式而造成土壤污染、地表及地下水污染，以及借助于水动力作用所形成的扩散、外传递等。

2.4　综合因素制约下的问题分析

矿山环境问题往往是基于多种因素、长年累月形成的，多种因素制约下的问题主要有尾矿坝溃决、矿区泥石流等。

3　先进污染防治技术浅析

3.1　固体废弃物利用技术

目前，使用较多的有尾矿砂膏体泵送充填技术、粉煤灰与炉渣综合利用技术、冶炼水淬渣取代充填骨料技术。尾矿砂膏体泵送充填技术这一技术优势显著，不仅成本低廉、操作性强，而且不易堵塞、膏体固化速度及填体强度均较其他方法显著提高，能够实现充填后的无渗溢，因此在优化井下作业环境方面效果理想。粉煤灰与炉渣综合利用技术主要是将粉煤灰与炉渣作为井下充填对象，取代水泥等原料，在保证充填效果的同时有效节约成本。冶炼水淬渣取代充填骨料技术，是在保持水泥用量一致以及采用少量粉煤灰的前提下，以水淬渣进行井下充填，在维持原有拉伸强度、抗压强度不变的同时，显著缩减成本（30%）。

3.2　矿渣及尾矿污染防治技术

我国关于矿渣利用的研究工作起于20世纪50年代，最早是将矿渣用于高炉炼铁。与发达国家相比，我国矿山矿渣利用率尚且较低，德国利用率几乎接近100%，美国、日本国家也可达85%。当前，我国矿山环保治理过程以粉煤灰、海泡石以及蛇纹石等改性材料开展矿区复垦利用较多；粉煤灰在降低土壤酸性方面作用显著，海泡石用于含有重金属离子Pb2+、Cd2+、Cu2+等的废水处理效果理想，而蛇纹石在吸附水中Cu2+、Fe3+、Ni2+等离子方面效果较好。

3.3　废水处理技术

矿山废水主要指的是酸性废水，20世纪70年代以来，世界范围内掀起了一次高度重视水环境污染防治的热潮，无论从定性与定量分析，短期与长期防治，还是自污染源到污染过程，甚至到超前预防过程都投入了重点关注。酸性废水的处理技术主要有：采用碱性物质中和、生物膜吸附、电化学处理、工程密封覆盖以及地球化学工程学技术等。其中，地球化学工程学技术处理原理是基于自然循环来开展污染成分去除，能够使得天然物料性能充分发挥，因此更为适合运用。

3.4　矿山生态恢复技术

这一技术开展过程重点是基于植被恢复展开的。但是，在实际操作过程中，某些受重金属污染的矿山区域若想恢复植被难度非常大，这与自然演替过程缓慢（50～100年），在矿业废弃地区恢复时长显著延长紧密相关。此外，根据修复地区情况的不同和修复对象的差异，生物修复技术种类较多，如微生物修复技术、植物修复技术、矿业废弃地生态恢复技术以及闭坑矿山污水生物修复技术等。

4　结语

我国矿山生态环境保护与污染防治技术应用工作起步较晚，但取得了长足的发展，未来将坚定不移地走下去。本文首先阐述了我国矿山生态环境保护现状，然后介绍了我国矿山生态环境保护存在的若干普遍问题，最后浅析了几种先进的污染防治技术。总之，矿山生态环境保护与污染防治技术的科学有效运用工作任重而道远，关系到人类社会的可持续发展，故值得给予充分重视。