一、露天煤礦開採引發的環境問題
(一)對土地的破壞
露天煤礦區對土地資源的破壞主要表現在露天採場的直接挖損、外排土場壓佔土地和工業廣場的佔用等。挖損是對原地表形態、淺部地層、生物種群的直接摧毀,致使原土地不復存在,壓佔是挖損過程中產生的廢棄岩土堆置於外排土場上造成原地貌功能的喪失。挖損和壓佔等工程活動直接破壞了表層的植被,導致這一區域原先處於相對穩定的系統受到干擾,使區域內的土地利用、植被覆蓋、地貌、保水力等生態因子發生巨大的變化。
(二)水汙染問題
露天煤礦開採對地表水和地下水汙染最嚴重的是煤礦排土場淋溶水。排土場的煤矸石中富含鹼金屬、鹼土金屬和硫等,大氣降水淋溶了煤矸石中的無機鹽類,含無機鹽類的淋溶水流入地表水體會對地表永體造成汙染,滲入地下含水層,也會汙染地下水體。此外,採場周圍水體和大氣降水匯入採場礦坑,也會由於礦坑積水浸潤採場的殘煤露頭,而使煤層中的硫和重金屬等汙染物質溶入水體而使地下水受到汙染。
(三)空氣染汙問題
露天煤礦排土場汙染最嚴重的因子為剝採區、排土區和運輸道路兩側一定範圍內的粉塵。此外,露天煤礦排土場大多沒有土地復墾和再植被,每個露天煤礦的外排土場都會形成一個幾百到幾千公頃的人為荒漠化土地,春秋時節,荒漠化的排土場所產生的揚塵等亦會使周圍大氣造成嚴重的汙染。
(四)環境地質問題
露天採礦形成的礦坑邊坡及排土場邊坡,由於地質構造、邊坡巖體、地表水及地下水作用、採礦工程活動等原因誘發一系列諸如滑坡、塌陷、泥石流等突發性或緩變性地質災害,危及該地區周邊工業企業與民居建築的安全,造成人員傷亡及巨大的經濟損失。因此,滑坡、塌陷等地質災害貫穿於露天礦開採的始終,並有可能延續到閉坑後。
二、露天煤礦開採引發環境問題的防治對策
(一)土地破壞的防治措施
1、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,對於植物種子萌發和幼苗生長有著重要作用。應對礦區擬破壞的露天採礦場熟化的表土進行剝離,用汽車運輸到指定表土堆放場堆存,閉礦後直接作為露天採礦場復墾用土。
2、修建運輸道路時,要充分利用已有礦山運輸道路、鄉村道路,不佔或少佔耕地、林地。避開土壤狀況良好、植被生態複雜地段,減少對礦區植被和土壤的破壞。
3、採用機械、人工等方式對採場邊坡進行清理,清除鬆動、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、表土堆放場建築進行拆除、平整;區內道路進行平整、回填;平整後場地坡度要滿足復墾場地需求。
4、對平整後的平臺場地穴狀坑及採場邊坡平臺進行覆土,覆土來源為礦山開拓時剝離堆存於表土堆放場的表土。採用機械、人工等方式,剩餘的表土採取就近的原則平覆於擬復墾林地的場地,覆土平均厚度≥0、5米。
5、礦區復墾土壤以生土為主,土壤養分含量和地力不足,恢復待復墾土地的肥力和生物生產效能,就必須採取恢復土壤、肥化土壤的`措施。因此復墾的地塊根據當地情況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。
(二)空氣汙染的防治措施
1、施工揚塵防治措施。土石方開挖避免在大風天氣進行,完工後及時回填、平整場地;工業場地輔助配套工程施工,首先做好路面硬覆蓋;易產生揚塵的建築材料採用封閉車輛運輸;設定圍布、擋板,禁止高空拋撒建築垃圾和起塵的料、渣土的 外溢;施工揚塵防治關鍵要加強施工管理,管理到位,可以有效減輕對環境的影響。
2、運營期地面運輸系統的防塵措施。輸煤系統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;在其周圍設定彩色防風擋板,阻擋煤塵的擴散。儲煤設施應採用圓筒倉儲煤方式;轉載點、原煤解除安裝站設定通風除塵裝置和噴霧灑水裝置。
3、採場、排土場揚塵治理。對採掘工作面,合理佈置炮孔,正確選擇爆破引數和加強裝藥、 衝填等作業的管理,爆破前向巖體注射高壓水,或利用灑水裝置;鑽機設袋式集塵器,爆破後灑水降塵;配備灑水車往返於坑內外道路,對排土場工作面及其與採掘場之間的道路進行經常性地灑水,以增加路面、 作業面積塵溼度。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的條件下及時覆土綠化;沿固定幫坡種植防風林帶。
(三)邊坡防治措施
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,剝採生產應嚴格按照設計給出的邊坡角、平臺進行留設,嚴禁越採超挖。
2、採用邊坡穩定性雷達或邊坡監測機器人加強邊坡變形監測工作,及時掌握邊坡變形的動態情況和規律,對於出現的任何區域性、小規模的邊坡坍塌滑落還要進行專門的分析和治理方案設計。
3、露天礦地下水豐富,建議建立完善的疏幹排水系統,在採場發現出水點,詳查後打水平孔,釋放靜水壓力,夏季暴雨會給採場邊坡穩定性帶來威脅,此時要加強疏幹,特別是斷裂帶和煤層頂底板的弱層,一定要詳查,做到“有疑必探,先探後採”。
4、建立日常的巡查監測制度,特別是春季解凍期、雨季或坡面上出現沉陷裂縫時更要加強巡查監測,一旦發現異常情況(如邊坡有明顯失穩先兆)及時預警避讓,或採取防治工程措施。
5、抗滑樁是穿過滑坡體深入於滑床的樁柱,用以支擋滑體的滑動力,起穩定邊坡的作用,適用於淺層和中厚層的滑坡,是一種抗滑處理的主要措施。
(四)水汙染的防治措施
1、修築截礦山排水溝渠。礦山排水溝渠溝建於礦場四周,當雨季降水量大,既起到阻擋作用,而且還起到梳流作用。
2、河流改道。針對穿過礦區的河流,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展前景,避免二次分流。新河道的起點應該在河床沖刷易發區進行選擇,並與原有的河道河勢想適應。
3、調洪水庫。季節性的地表水流橫穿開採境界時,除採取改道措施外,須在礦區上游修築調洪水庫截流和貯存洪水。
4、修築攔河堤。當露天開採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,甚至低於岸邊地形時,應該修建岸邊護堤堰。防止河水漫灌到採礦場。
5、防滲帷幕。防滲帷幕防水是在露天礦開採境界以外,在地下水湧人採場的通道上,設定若干一定距離的注漿鑽孔,並依靠漿料在裂縫中的擴散,凝結組成一道擋水隔牆,所謂防滲帷幕就是指由若干個注漿鑽孔所組成的擋水隔牆。
三、結語
露天煤礦開採環境問題的防治是一項複雜的、綜合的、龐大的系統工程。要應用環境地質學、環境科學、採礦學、水土保持學、系統工程、工程經濟學等學科的原理和思路研究防治對策,追求最優的經濟效益、社會效益和環境效益。實現煤炭開採與環境保護協調發展,實現礦區的可持續發展。