大西沟露天铁矿开采过程中的问题及解决对策

冯开旺，李有仓，朱伟刚，张 强

伴随着社会工业化的进程不断加快，我国对钢铁的使用量逐渐上升，露天铁矿开采进行的如火如荼。受历史原因及诸多因素的影响，很多企业由于只注重眼前的经济效益，在自然方面的认识存在很大的局限性，对开采过程不加以控制，导致矿山开采在促进经济发展的同时对生态环境也造成了极大地破坏。“绿水青山就是金山银山”，希望通过本文的介绍，针对大西沟露天铁矿目前开采过程中存在的环境问题，通过实践调研提出几点解决策略，可以加深人们对露天开采过程中环境问题的认识。从而进一步提高环境保护能力，反过来，更好地促进钢铁行业及社会经济发展。

1 目前大西沟铁矿露天采矿存在的环境问题

1.1 土地资源遭到破坏

大西沟露天开采占用大量土地，周边土地受过度开采的影响受到严重破坏。最明显的是工业垃圾填埋场和大量挖掘和使用的外部排土场。追根溯源，一方面是工业用地和卫生垃圾填埋场的面积非常大，另一方面是矿场盲目追求经济效益。大西沟露天铁矿将直接破坏原有的地表，将部分未利用的土地改造成今天的储矿地、厂房、垃圾填埋场道路和铁矿石运输路线。需要注意的是，大西沟露天开采造成的破坏是影响地表形态和种群的最具破坏性的方式。一般而言，无论采用何种开采方式，都会直接破坏当地及周边生态环境。由于缺乏地表植被保护和终年风雨侵蚀，地面荒凉，将造成水土流失，严重时还会发生山体滑坡、泥石流、边坡坍塌等自然灾害。需要注意的是，大西沟露天铁矿不仅会排放酸性液体，腐蚀土壤，还会对周围的耕地造成巨大损失。

排土场排土作业会占用大量的土地，大西沟露天开采过程中穿孔、爆破极大地破坏了原始地表及生态环境，而且在开采中使用钻孔设备、运输矿车会带来巨大的扬尘，对环境的污染特别大，严重干扰着生态环境的稳定。

1.2 大气环境污染

大西沟露天采矿在作业过程中，造成大量的地表剥离，同时加上爆破、装运及卸载、排土等各方面作业，引发的粉尘非常严重，给空气造成了很大的污染。由于铁矿石堆存在作业平台或储矿场，挡风抑尘设施缺乏，在风力的影响下，产生大量粉尘，对环境污染非常严重，而且还会影响台阶后续推进，损失浪费掉很多矿产资源，同时对矿山工作人员的身心健康产生巨大的影响。

1.3 水资源遭到破坏

随着大西沟露天铁矿不断的开采，排水压力加大，对当地生产和生活造成严重影响。此外，在采矿过程中，一些灰尘和其他物质与雨和风混合，充满空气，形成酸雨。同时，采矿过程中有些未经处理的废水没有经过专门的设备处理，被错误地排入周围土壤，对地表水造成严重破坏，给人民正常生活带来重大问题。

大西沟露天铁矿采矿过程中，将产生大量的工业废水、生活废水，这些废水流入河道或最终融入土壤中，不仅污染地表水还污染地下水。这些废水中含有有毒有害气体及重金属离子在没有处理之前任意排放，对周边环境及居民的影响非常大，同时也破坏着土壤及植被。

1.4 形成采空区

大西沟露天铁矿开采到一定阶段，由于历史遗留原因会遇到各种以前遗留下来的采空区，如果不能引起矿山技术人员及场部领导的重视，将存在较大的安全隐患，给生产带来巨大的损失。

1.5 易发生泥石流、边坡坍塌

大西沟露天矿排土场采用汽车排土，堆存比较松散。容易引发排土场滑坡等事故发生。而且，将排土场建在村庄或矿区的上游地区，因此也对下游人民群众的生命财产安全构成威胁。由于不合理开采方式、地质水文及岩性影响，大西沟露天开采中会发生边坡坍塌的风险，甚至边坡滑坡事故。给生产生活、社会发展带来严重的经济损失。

1.6 对整体生态环境的污染

由于大西沟露天矿区处于比较偏远的山村，交通不便。矿坑开采时间长，长期暴露于地表可与地质构造等其他因素结合，造成滑坡等地质灾害。之前开采到境界线的台阶如果前期没有做好并段及边坡治理，这可能会导致不同程度的财产损失和人身伤害。大西沟露天开采强度大，受天气影响，使得许多问题在爆破过程中容易受到局部污染和破坏，也破坏了生物物种的多样性，造成严重的环境恶性循环。同时，将大量悬浮粉尘带入空气中，对大气造成危害，不利于周边人群的身心健康。此外，也会产生大量的硫化合物，从长远来看，这些化学物质的释放会不利于人类、动植物生存，对人类、对整个生态环境的污染、破坏严重。

1.7 噪音污染

噪音污染是大西沟露天矿山开采环境问题中最容易忽视的一点，也是难以避免的污染问题之一，由于在铁矿开采过程中需要使用大量的机械设备，不仅会在运行过程中发出高分贝杂音，还会在开采环节与矿石接触产生刺耳摩擦声。

2 大西沟露天矿山开采环境问题防治对策

2.1 土地资源破坏的防治措施

（1）填埋和土地复垦再利用。为有效减少对土地资源造成的破坏，需要采取一些有效措施，以便更好地保护和利用土地资源。具体措施可以从以下几个方面得出。对旧矿区进行改造和区域修复利用，将适宜填埋的就地填埋。另一种方式是复垦再利用，将能复垦利用的表层土就地取材复垦利用种植作物。防止了对土地资源的继续破坏，为矿区安全生产奠定了坚实基础。

（2）土地耕作和表皮土壤是经过多年植物栽培而形成的成熟土壤，其作用不可替代的。表层土壤能够促进种子发芽和幼苗生长，提高种子、幼苗的成活率。因此，有必要清除矿区表层土，然后将它们堆放在合理规划的位置，并在开采完之后使用土壤进行回填。在回填的土壤上撒种草籽、种植幼苗，减少对土地的破坏，同时对于后期矿区治理也提供便利。

（3）运输路线建设期间，对原来的运矿道路进行充分利用，不占用林地和耕地。为避免矿区植被和土壤受到破坏，应避开一些土壤条件较好、植被生态较好的地段。土壤堆放区无其他矿石，并在一定程度上平整矿区的道路和场地。

（4）边坡用人工挂网和机械灌浆，所有松散的浮石全部清除，采用机械和人工平整，对大块伞岩块进行清除，保证边坡稳定、安全。

（5）对于边坡终了平台，种植植物复垦，并在矿山开发过程中将原来表土用作复垦土壤的来源。在覆土绿化中，覆土厚度是关键因素。地面覆盖以0.5m以上的厚度，并适当施肥，增加土壤肥力。

2.2 大气污染的防治措施

（1）采取有效措施避免扬尘。进行土石方开挖时，避免在大风天挖掘。工作完成后，必须适时进行填充和平整工作。工业用地需要结合配套工程进行路面硬化处理才能进行建设。在多尘地区运输，使车辆保持合适的安全距离，在矿车上安装警报装置。

（2）在生产阶段，主运输道路应采取有效措施避免扬尘。矿石堆矿场外侧应该添加罩棚，并安装防风防雨挡板，矿石堆存应密闭。

2.3 水资源破坏的防治措施

考虑到地形地貌、岩石硬度系数以及开采现状，修筑露天截洪沟、排水沟工程无疑可以降低减少因降水导致的边坡台阶滑坡、局部坍塌等自然灾害，同时从长远生产来看也有利于边坡防护及边坡治理，给矿山生产带来积极的促进作用。

（1）对于生活废水及工业废水必须经过加工处理之后再排入河道、土壤中。常用的物理方法主要是根据污水中污染物的物理性质，如质量、密度等，将污水中的污染物与水分离的目的，即起到有效净化水资源的作用。必要时采用化学治理方法。化学方法主要是通过加入化学物质，与废水中的污染物质发生化学反应，起到净化污水的作用。

（2）在矿山主运输干路路基边缘修葺排水沟，这能够在大雨中起到很好的保护作用，也可以达到及时排水的效果。

（3）对矿区附近主要河流进行改道。需要将矿区经过的河流及时进行改道，改道时应优先考虑地势短平缓、入渗缓慢的地段，避免二次改道。在选择新的地点时，必须确保原河道的水流情况。

（4）在河上筑坝。如果露天矿与附近的河流和周围地形齐平，或低于垃圾填埋场，则必须建造坚固的回填土，以防止河水对采矿场进行漫灌。

2.4 采空区塌陷及安全防治措施

“有矿即有空区”，伴随着大西沟铁矿矿山大规模的开采，采空区群存在于露天境界内，由于长期受到地压、岩石发生风化及、开采中爆破震动的作用，开采中预留的矿柱会受到破坏作用，导致空区面积增大，顶板难以保持稳定性，开采中伴随着安全隐患。由于开采规模大、作业台阶多，台阶下降会明显加快，大西沟露天台阶存在许多不规则、发生重叠的采空区，给矿山的安全生产带来极大的影响，矿山开采受到了安全威胁。

安全防治措施：

（1）确定顶板的厚度。采用物探方法探明采空区位置，再利用地质钻孔加以验证，以实现采空区的准确定位。多层重叠空区顶板要保证安全厚度。为了保证开采安全，可以结合单层空区顶板的特点增加安全系数，以确保开采安全。

（2）对采空区进行探测。当前，针对采空区的探测已产生了多种方法，比如电阻率法、雷达法、地震波法、三维激光法等。在这几种方法中三维激光法，可以对空区实施精确测量。

（3）充填碎石。如果空区相互重叠，空区间隔层厚度低于安全厚度的极限，可以采用地表钻孔，然后用碎石充填。

（4）对采空区监测。监测措施主要有应力监测、变形监测、声发射监测、光弹监测、弹性波测试、微震监测等。

2.5 泥石流、边坡滑坡的防治措施

泥石流往往发生在大量降雨之后，突然爆发。在大量降雨，冰雪融化之后携带大量泥沙、石块，沿着陡峭山沟顺流而下，堆积漫流常常给人类财产生命带来重大经济损失。

泥石流防治措施：

（1）封山育林、植树造林。在地形开阔，土壤较好的地段植树造林一定程度上可以减少泥石流的发生。

（2）修筑排水及支挡工程。在地质条件较好的上游，分级修建砌石或混凝土挡渣坝，可以起到沉积、阻拦泥石流的作用。

边坡稳定是露天矿山赖以发展基础，也是影响矿山安全生产的难题。特别是随着开采深度的增加边坡失稳、边坡滑坡问题日益明显。

边坡滑坡防治措施：

（1）确定合理的台阶高度、台阶坡面角、最终边坡角。在露天矿设计和生产中，必须根据矿山的地质条件、岩石力学性质和采用各种设备的性能、规格尺寸，确定合适的台阶高度、台阶坡面角、最终边坡角并规定出最小工作平台宽度，把剥离、采矿和运输设备，供电和通讯线路，设置在工作平台稳定坡面的范畴内。

（2）加强露天边坡管理。建立完善的边坡管理制度，在生产设计中根据设计要求适当引入边坡角，防止出现超采和超挖现象。

（3）边坡的稳定性可以由边坡雷达进行实时动态监测，充分了解和掌握边坡的动态变化，降低安全隐患，并针对局部坍塌问题的发生采取相应的应急对策。

（4）修筑露天截洪沟。如果发现排水管难以释放来自上部的涌水，边坡的稳定性受到破坏。露天截洪沟可以及时排掉表土降水有效减少地下水的破坏。

（5）建立完善的日常巡查制度。春季解冻后、洪水前，必须加强对边坡沉降裂缝的监测。发现异常情况时，及时上报矿部相关领导或在适当的时候加强预防。

（6）抗滑桩、防滑桩在防止滑坡灾害中起着非常重要的作用。它们可以有效地稳定斜坡，特别是在一些浅层和中度滑坡中。这种方法更有效，可以显著降低滑坡灾害的风险。

2.6 噪音污染的防治措施

一方面要进行机械设备的规格挑选，要求管理人员明确开采过程中所需的设备型号，进行全方位比对与性能评估，确保采购的机械设备能够满足经济性需求与实用性需要，尽可能以低功率的开采装置作为选择对象，保证运行时不会产生过高分贝的杂音。另一方面要为开采人员配备隔音装置，比如隔音耳音等，切实阻断噪音的传播路径，保护施工人员的身体健康。若条件允许还要在噪声传播区域安装消声器与降噪装置，利用吸收与反射噪音的方式，降低噪音的不良影响，在设备选用时要注意选择高效抗喷阻型的消声器，此类设备消声量大、体积小、重量轻，便于安装与使用，能够切实满足露天矿山开采的应用需要。此外技术人员也要做好个人能力的全面提升，有效应对突发状况。

3 加强大西沟露天矿山开采环境问题防治效率的有效措施

3.1 完善法律法规

为了从根源上解决露天铁矿开采造成的环境问题，需要完善各项法律法规，加强违法行为的打击力度，消除破坏自然环境的不良行为，通过制定专项法律条例约束露天铁矿开采行为，进行开采流程的全方位监督，并为各项治理措施提供法律支持。同时施工企业需要在我国实行的环境保护法、环境影响评价法的基础上结合大西沟露天矿山开采的具体状况，制定更加健全的管理措施，而相关执法人员则要在日常的巡检工作中提高执法力度，严抓违法行为，做到秉公办事、依规执法、公平公正。除此之外，铁矿开采企业在进行资源开采之前，还要预先制定环境影响评估报告，明确可能影响开采环境的不良因素，需要分析开采过程中可能出现的破坏情况，之后将制定的分析报告交由到相关部门进行审批，直至在审批通过后才可落实相关开采项目。

3.2 加强监管力度

一方面要促进相关部门的工作协调与信息分享，明确各部门人员的工作责任与工作任务，避免出现环境问题时领导人员相互推诿、权责不清。另一方面则要明确有关部门的责任范围与实际权利，进一步提高对于矿产资源开采的监管力度，确保各执法部门不会出现权责重复，并严格遵守矿产资源法以及土地管理法。

3.3 提高环境治理水平

若想实现大西沟露天矿山开采环境问题防治效率大幅度提升，便需要进一步优化、创新相关治理技术。比如：在水土保持方面，要进行科学的植树造林，合理选取树木类型，及时发挥树木的水土维持作用，实现风速的有效降低，切实保护地表资源，加强河道的治理效率，在河道中间修建截潜工程，提高地下水位，并进一步改变土壤结构，提高锁水效果。同时还要利用等高工作的方式，在坡面进行栽培作业，降低土壤的冲蚀效果；在水污染方面，则要提高污水处理装置的工作性能，提高污水的净化效率，确保处理后的污水能够满足排放标准，以此提高环境治理水平。同。铁矿开采企业也要加大资金的投入力度，做好治理技术的研发与创新，并组建高质量人才团队，借助完善的人才培养体系与培训制度，实现技术的升级与改革，合理选取开采设备，保证所使用的开采工艺与机械装置能够具有良好的经济性与实用性。

3.4 复植植被与复垦土地

铁矿开采企业需要进一步加强植被的复植效率，合理制定植被复植的计划方案，有效把控植被质量，做好整体化工作，提高种植管理水平，强化病虫防治效率，达到增加植被存活率的目的，避免铁矿开采区域出现水土流失，形成沙漠化区域。而在土地复垦方面则要将减少土地资源流失作为治理目标，促进生态环境与经济效益的高效融合，根据具体的铁矿开采情况，合理选择土地复垦技术，比如：工程复垦，适用于大型高排土场，利用逐段复垦的方法代替传统的最终复垦方式，能够有效控制地表径流的侵蚀；生物复垦技术，需要依次完成植被品种的筛选、水力播种、复垦区的土壤改良以及生物土壤改良。

3.5 加强智能技术的运用

露天铁矿开采需要向智能化、自动化方向发展，加强信息技术、数字技术的引入与应用。首先要做好地质资源的测绘与分析，借助遥感技术、GPS技术、GIS技术准确检测地质环境的污染状况以及植物的生长幅度，利用全方位覆盖地质勘测的方法，确定地区可能存在的灾害问题，判断灾害等级，以此提高防护措施的针对性与适用性。其次要做好废弃治理工作，除了上述提出的添加罩棚与防风挡板的防治对策，还要运用先进的数字化废气处理装置，借助可编辑逻辑控制器实现设备的自主运行，能够及时检测开采现场的空气质量，一旦出现大气污染程度超标，便可通过技术人员预先设定的操作指令完成废气吸收。

3.6 废物的回收利用

我国的铁矿资源储备丰富、贮存量大，且复合矿众多，受到低频危影响也会在露天铁矿开采过程中出现一定量的废矿与尾矿，对于此类被废弃矿物质带来的污染问题，往往需要占用大量的土地资源，为了解决此类问题铁矿开采企业需要利用大量实践操作研发全新的工艺、技术降低铁矿的贫化率，实现废弃物的回收再利用。

4 结语

综上所述，大西沟露天开采过程中暴露出来的问题不容忽视，如果不加以控制以及管理，就会影响矿山的安全与生产。所以说，在当前大西沟铁矿露天开采过程中，有关企业及工程技术管理人员要加强开采技术的管理及研发，使得开采更加绿色、环保，及时解决露天开采过程中存在的问题，在为企业提高经济效益的同时，也更好地促进未来矿产企业的发展。