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1、辽宁省矿山地质灾害现状及趋分析 王 颖 （辽宁省地质环境监测总站，辽宁沈阳 110032） 摘 要 辽宁面向太平洋、背靠东北大地；是东北三省重要的物流中心和走向世界的“窗口”。社会经济地理区位十分优越。是我国矿产资源、矿业开发及矿产品消费大省。矿产资源开发利用历史悠久、强度高、规模大，取得了举世瞩目的成就。然而随着矿山开采规模、强度的不断扩大，产生的环境地质问题也越来越多，危害越来越重，造成的损失和负面影响越来越大，已成为全社会倍受关注和忧虑的热点问题。本文根据目前辽宁省矿山地质灾害的主要问题：1、破坏和占用大量的土地，损毁植被；2、对自然景观和旅游资源的破坏；3、造成环境污染；4、由采矿活动
2、引起的崩塌、滑坡、泥石流和地面采空区塌陷、沉降等次生地质灾害；5、矿坑突水、破坏水均衡系统，导致区域地下水位下降等。对导致辽宁矿山环境问题的主要原因及其发展趋势作了分析，并提出防治建议。 关键词 矿山 地质灾害 现状 趋势分析 辽宁是我国矿产资源、矿业开发及矿产品消费大省。矿产资源开发利用历史悠久、强度高、规模大，勘探、开采、加工体系配套齐全，拥有全国闻名的“钢都”鞍山；“煤都”抚顺；煤铁之城本溪，煤电之城阜新、铁法，石油之城盘锦以及北票、南票、海城、大石桥等诸多矿业城镇和县区。最多时有各类矿山 10000 多个，从业人员 100 多万，年产矿石 2.67亿吨。然而随着矿山开采规模、强度的不断
3、扩大，产生的环境地质问题也越来越多，危害越来越重，造成的损失和负面影响越来越大，已成为全社会倍受关注和忧虑的热点问题。 1 矿山地质灾害现状及潜在环境地质问题 1.1 矿山地质灾害现状 1.1.1 崩塌 崩塌灾害是我省的露天采矿场十分常见地质灾害之一，具有普遍性、多发性、规模小，但人员伤亡较重的特点。1997 年 7 月 1 日，发生在丹东大鹿岛海滨浴场区内的乡办采石场突然崩塌，造成 3 人死亡；1998 年凌海市石山镇兴达采石场崩塌，致使 4 人死亡，14 人受伤，5 辆机动车毁坏，直接经济损失 32 万元；1994 年草河口镇西沟一处个体采石场顶部崩塌，将正在凿岩作业的 3 名工人砸死；1
4、991 年9月 28 日大石桥市官屯镇青山怀村村民无证非法开采镁矿，诱发崩塌，造成一台载重车砸毁，3 人死亡的重大事故。导致上述崩塌地质灾害发生的主要原因是：对地质构造条件不清楚，盲目开采，缺乏专业采矿工程技术人员；在编制采矿设计或施工程序方法以及处理复杂的地质问题时，主要凭陈腐经验确定，设计施工缺乏科学性和合理性。非法采矿，违章作业，省内许多露采矿山，尤其是乡镇及个体矿山，采矿作业面过高、过陡，采矿者缺乏环保观念和地质灾害防治知识。 1.1.2 滑坡 采矿诱发的滑坡，是我省大中型露采矿山最为典型的矿山环境问题之一，以抚顺西露天矿、阜新海州露天矿、鞍山眼前山铁矿、大孤山铁矿、本溪歪头山铁矿及南
5、芬铁矿最为发育。其特点是规模大，频率高、持续时间长、破坏性大。严重危及矿山的安全生产，并造成巨大的经济损失。 根据滑坡的物质组成和诱发因素将矿山诱发滑坡划分为露天采场滑坡、排土场滑坡、随意弃渣加载诱发的滑坡三种。 A、露天采场滑坡 露天采场滑坡是由于露天开采过程中导致的采场边坡失稳而形成滑坡，在我省的发生频率最大。有资料表明，从 1927 年至 2000 年底，抚顺西露天矿发生的较大滑坡达 82 次，滑落岩体总量 2081.7104m3 ，其中最大的一次滑坡体体积达 43.1 万m3 。 目前该矿坑北帮仍存在滑坡变形区 120 万，其中危险区面积达 64 万。严重影响石油一厂、发电厂等大型企业
6、建筑物和生产设施的安全性。厂区内机械设备严重受损，部分车间被迫搬迁。据不完全统计，这一灾害造成的损失及该厂用于治理的费用高达 6亿元。国家有关部门已将其列为 1号重大安全隐患。 B、排土场滑坡 排土场滑坡是指用于矿山开采排放废岩、弃土的场地，由于长期废岩的堆放、累积造成的废岩边坡不稳而形成的滑坡，以歪头山铁矿排土场大型滑坡最为典型。 歪头山铁矿 188 西站两侧排土场于 1998 年 6 月 4 日8 日发生大规模滑坡，滑移距离达 30 多米，滑体最宽 435m，最长 325m，最大厚 40m，落差近 30m，总面积约 5.4 万 m2 ，总体积约 118万 m3 。共毁坏矿山铁路运输线路 1
7、775m，区域内信号、交直流供电及通讯设备也遭到破坏，造成采场运输系统两个出口之一的北出口被迫停产约半年。滑坡还破坏耕地 4Km2 ，造成直接经济损失 1217万元。 C、随意弃渣加载诱发的滑坡朝阳市建平县哈拉道口乡四家子玄武岩矿滑坡，就是由于采矿弃渣大量堆放于黄土构成的斜坡顶部，导致坡体变形蠕滑。该滑体长 100m，宽 100m，平均厚 20m，由黄土和玄武岩废渣构成，总面积约 10000m2 ，总体积约 20 万 m3 。对坡下 20 多户居民和三个乡办企业构成严重威胁。 1.1.3 泥石流 矿业活动，特别是露天开采，大量破坏了植被和山坡土体，产生的废石、废渣等松散物质轻则造成矿区水土流失
8、，重则诱发泥石流灾害。如丹东市振安区五龙背金矿，矿渣堆放于河道，堵沟塞流，影响行洪，致使洪水冲溃渣堆，夺路外泻，四处漫溢，泛滥成灾，造成桥梁、房屋倒塌，3 人死亡，两人重伤的泥石流灾害。2001 年7 月4 日16时 45 分，位于本溪市平山区泉涌街的本钢石灰石矿剥离物堆放场，由暴雨诱发泥石流，泥石流方量约 2100m3 ，使坡脚下距其仅 200 余米的泉涌街居民受到严重危害，造成三人受伤，冲毁淤埋房屋三处，直接受灾二十余户，动迁撤离居民 40 多户，经济损失数百万元。如 1998 年 8 月 10 日，海州露天矿东南邦发生较大规模泥石流，致使铁路运输线路堵塞，停产 4 小时，经济损失达400
9、 万元。2001 年 6 月 12 日该矿再次发生泥石流造成 200 多 m 长的运输线路、排水沟和电镐线路淤埋损毁，导致矿山近 5 个小时的全线停产及长时间的半停产。此外，省内存在许多没有任何拦挡设施的废渣堆和病险尾矿库，尤其是一些大中型闭坑矿山的尾矿库、排土场由于缺乏资金，管理很难到位，潜在的溃坝和泥石流暴发的危险性极大。如丹东青城子铅锌矿尾矿库被辽宁省劳动厅和丹东市经贸委列为重大事故隐患点。 1.1.4 采空区塌陷 采空区塌陷在诸多矿山生态环境问题中以其造成的经济损失巨大，人员伤亡较多，具有突发性、多发性、隐蔽性和渐变影响持久而占有突出地位。2003 年辽宁省的统计资料表明，全省因采矿引
10、起的地面塌陷 1152.82km2 。尤以抚顺、本溪、阜新、铁法、北票、南票等煤田最为严重，塌陷面积分别达 30km2 、43.5km2 、100km2 、27.5km2 、70Km2 、30km2 。对其上覆及周边的工矿企业、公共设施、道路交通、农业耕地、居民住宅构成严重威胁。仅抚顺市区每年就需抢险救灾资金 5000 万元。本溪市“九五”期间投资 19 亿元，用于搬迁安置受灾居民。21 世纪初我省的抚顺西露天矿、阜新海州、新丘等三大露天矿都将先后闭坑，这三个位于城区的巨大矿坑，给两市政府和人民留下了一道难解的题。 按塌陷特点、规模和空间分布规律可划分为地面沉陷和地面塌陷两种类型。 地面沉陷是
11、指缓慢、大范围的不均匀沉陷，面积大于 1Km2，无声无震，沉陷深度一般为1-15m，地表呈现椭圆形盆地状，局部有地面塌陷坑或蝶状积水洼地。地面沉陷集中分布于丘陵及山前的大型煤田，如抚顺、阜新、本溪、铁法、北票、南票、沈北等在煤田开采基础上发展起来的矿业城镇，地面沉陷总面积 258.83Km2。地面沉陷的强度与采矿量成正相关关系，采煤越多，沉陷的强度越大，范围越广，由几平方公里至几十平方公里不等。目前最大范围的沉陷区分布在阜新煤矿区，面积达100Km2。地面沉陷的危害主要表现在损毁城镇设施、地下管网、工民建筑和大量耕地，破坏公路、通讯线路和自然景观，威胁人民生命财产安全，已成为当地可持续发展的严
12、重障碍，亟待解决的一道难题。 地面塌陷是由采矿引起的突然地局部地面下陷的现象，呈零星分布于东、西部山区的大中小型井采矿区或地面沉陷区中。具有爆发突然，有声有震，塌陷面积较小（几十平方米至几百平方米），塌陷深度较大（几米至十几米，最大可达 30-40m）的特点。特别是一些乡镇、个体小矿多开采浅部矿层，也易引起漏斗状的塌陷，它对土地资源和环境的破坏性更为突出。地面塌陷可造成矿区积水、土地盐渍化、破坏耕地和建筑设施。由于地面塌陷爆发突然，往往造成较大的经济损失和人员伤亡事故。已相继闭坑的杨家杖子钼矿、青城子铅锌矿、桓仁铜锌矿、宽甸夹皮沟砖庙岭硼矿、华子峪铜矿等大型国营矿山采空塌陷灾害及隐患十分突出，
13、由于矿山闭坑、破产、改制，对造成的危害已无能力治理。对附近居民和盲目进行残采的小矿生产人员安全构成极大威胁。 1、2 潜在矿山环境地质问题 1.2.1 破坏和占用大量土地，并损毁植被，造成土地砂砾化 据初步调查省内的煤、铁、有色金属等优势矿种的采、选及排土场挤占、破坏了大量土地。如抚顺煤田仅西露天矿和三个排土场破坏土地就达 35.8k ，占市区土地面积的 31.13%。阜新城区及周边地区有大小矸石山 23 处，累计堆存量达 12.9 亿 m3 ，压占土地约 32km3 ，加之 13 个采空沉陷区，2 个大型露天矿，共破坏土地面积约 184k 。这些排土场、矸石山、露天矿、沉陷区穿插在生产和生活
14、区中，造成土地利用率低下，人民生存环境恶化。 矿业活动在大量占用土地的同时，还严重破坏了地面植被，尤其是在一些群采、滥采、矿业秩序混乱的矿区，乱采乱掘，随意弃渣，往往造成土地砂砾化和岩质化。如宽甸万宝铜矿区，历史上曾是次生林较繁茂的地区，八十年代以前植被覆盖率达 80%以上，现今已降至30%以下。矿区仙 500 万立方米的废石、尾渣，50 余处采空区，使 2km 面积上的植被丧失殆尽。 1.2.2 对自然景观和旅游资源的破坏 采矿，尤其是露天开采对自然地貌景观的破坏是非常严重的。我省许多著名的风景名胜区，均受到采矿活动的影响。千山西麓铁矿开采造成的扬尘和采矿排水疏干形成的降落漏斗，对千山风景区
15、的古松影响极大；沿朝阳凤凰山西麓呈条带状分布的采石场、水泥生产厂，强烈的爆破、过量的土石剥离和粉尘污染造成的白茬山，严重破坏了自然地貌景观。省内许多建筑石料矿山、水泥厂处在公路、铁路沿线，其千疮百孔、废石满坡、尘土飞扬的景观，使其失去了观瞻的美感。虽然各级政府采取措施，关闭了大量旅游景区周边及主要公路、铁路沿线的采石矿山，但采矿造成的破坏遗迹却没有得到恢复治理。 1.2.3 破坏水均衡系统，导致区域水位下降 我省许多矿山地质条件复杂，采矿时必须进行疏干排水，甚至要深降强排，因而破坏了地表水、地下水系统的均衡，导致区域性地下水位下降。近年来，因采矿造成缺水的地区在不断增加，某些矿区地下水位下降十
16、几米甚至几十米，出现了大面积的疏干漏斗，致使民井干枯、河水断流，生态环境遭到严重破坏。阜新的五龙矿区，地下水位下降近 20m，影响面积 3.6K。北票矿区大面积地下水位下降 6m。铁法矿区 7对矿井均有不同程度的水位下降，降深 1.23-5m，总面积达 14.8K。 此外，在沿海地区一些矿山因疏干漏斗不断发展，使其边界达到海平面而引起海水入侵现象。目前，已发生海水入侵的矿区有：金州石棉矿、瓦房店华铜矿和复州湾粘土矿。由海水入侵，破坏了当地的淡水资源，加剧供水短缺矛盾，也使地面植被受到严重影响。 1.2.4 水、土污染问题突出 多年来因矿山开采、加工及“三废”不合理排放已使许多矿区周围生态环境受
17、到严重污染。省内尤以一些采金、铁、硼、硫化物等小选厂和煤矿开采对周围表水和地下水产生的污染现象最为普遍。这类小选厂多将废水直接排入河道，造成河水污染，汛期河水漫溢又造成耕地污染。 2 导致矿山环境地质问题的主要因素 2.1 复杂而又不断恶化的自然地质环境 辽宁地域辽阔，城市群密集，山地占土地面积的 2/3。地质构造、地形地貌以及气候条件甚为复杂。辽东、辽南中低山区长期处于强烈隆起状态，地震频繁而烈度高，活动断裂分布广泛，山高坡陡，河谷深切；辽西低山丘陵区缓慢上升，植被稀疏，岩石裸露，历经多期构造运动和强烈的冰劈、冻融等风化剥蚀作用，节理裂隙发育，岩体结构松散、破碎，水土流失严重；下辽河平原和山
18、间谷地不仅地表水系发育，且分布着各种的冻土、软土、膨胀土等特殊土。春秋两季干旱多风，加剧排土场、尾矿库等扬沙、扬尘及大气污染，夏季久雨、暴雨，强度大，常常激发露天矿的崩、滑、流灾害。如阜新海州露天矿 1953-1991 年间发生滑坡 77 次，因汛期暴雨、久雨致灾 25 次。上述自然地质环境背景是导致矿区生态环境问题广泛性、多发性、复杂性、严重性的主要内因。省内许多大型矿山如齐大山、眼前山、歪头山、南芬等露天矿及本溪、抚顺、铁法等煤矿，多处在山地与平原的结合部，开挖于深变质岩或砂、页岩中。这个部位构造及活化断裂发育，地震烈度高，岩石整体性差，力学强度低，在爆破震动和地下水的潜蚀、溶蚀作用下，极
19、易软化、泥化、断裂塌落，这就决定了产生崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害的必然性，而采矿过程中不合理的采掘工艺和“三废”排放方式则使已十分脆弱的地质环境进一步恶化，从而诱发各种矿山生态环境问题。 2.2 过分追求经济效益，缺乏基本环保观念 长期以来，我国矿产资源开发执行着多能耗、多污染、资源难以综合利用的传统路线。人们的环境意识不强，过分的追求经济效益，忽略环境保护与治理，是造成矿山环境持续恶化的根本原因。尤其是八十年代后期，一些地区在“有水快流” 思想指导下引发的开发热、采矿热，乡镇及个体小矿蜂拥而上，部分国有矿也转为个人承包。其中有很多矿山，生产设备简陋，生产工艺落后，管理水平低下，安全生
20、产条件极差。给矿山环境带来了巨大的冲击和破坏。 2.3 矿山企业的生产技术低下、设备落后是主要原因之一 辽宁省矿山企业设备简陋、技术与管理落后、产业结构不合理。全省矿山企业中，全民企业不到 5%，集体和个人企业 95%以上。由于占省矿山企业 95%以上的集体和个人民采企业，生产技术低下，集约化程度低，管理落后，而许多大型的国有矿山企业由于建矿时间悠久，设备更新慢，致使矿产资源的开发的利用率低，对绝大多数和伴生的有益元素弃置不顾。资源浪费和环境污染严重。据资料统计，辽宁省矿产资源平均利用率为 30%40%，矿产资源的总回收率为 30%，均低鱼发达国家的 20%。辽宁省有色金属矿山企业的贫化损失率
21、平均为27%，资源的总回收率 40%50 %，低于国际水平 1020 个百分点。资源与能源的二次利用率仅为世界先进水平的 35%。矿山生产过程中的高贫化率、低的综合回收利用率和低的资源二次开发利用率是造成矿山环境恶化的主要原因之一。 2.4 矿山环境保护的法律法规不健全，执法的力度不够 我国只有矿产资源法、环境保护法等仅有的几部法律对矿山环境提出了一些原则性的规定，可操作性差。辽宁省具有矿产资源种类多、分布广和矿山企业规模小的特点，决定了矿山资源开发的分散、管理困难大。特别是有关矿山环境立法不健全和矿业管理的微观无序和宏观失控使矿业管理的相应法规得不到贯彻执行，形成了矿产资源开采无序、乱采乱挖
22、现象普遍，许多矿山只产出不投入，采富弃贫，采易弃难，造成了矿产资源的严重浪费和矿山环境的严重污染。 2.5 矿山企业负担沉重，环保投资短缺我省矿山环境问题很多属历史的“积淀”，历史欠帐太多是造成矿山环保压力巨大的另一个无法回避的因素。我省大部分矿山是在计划经济时期建立的，矿山企业属国家所有，企业所得的利润大部分上缴国家，但国家并没有给企业留下治理矿山环境的资金。这样采矿带来的利润被抽走了，而采矿形成的危害却留在了当地。长此以往，矿山环境问题越积越多，现在让资源已近枯竭、经济效益滑坡的企业负担多年形成的矿山环境破坏的责任，企业根本无力承担。矿区生态环境恢复是一个系统工程，需要大量的资金投入，而目
23、前国家整体经济实力不强，矿山企业负担沉重。企业根本无法承担矿山环境治理费用。 3 矿山环境地质问题发展趋势分析 3.1 矿山地质灾害的类型、规模、危害不断扩大 20 世纪 80 年代省内矿山地质灾害主要有崩塌、滑坡、地面塌陷、水质污染等几种，并集中发生在几个大型露天煤矿。而进入 90 年代，在上述灾害日趋严重的同时，泥石流、水土流失、大气污染、岩爆、海水入侵等地质灾害也相继出现并时有发生。眼前山、歪头山、南芬等大型露天矿近年都发生大、中型滑坡，西露天和海州露天矿等多次发生泥石流灾害；已发生采空区、地面沉陷的抚顺、阜新、铁法等矿区，尤其是抚顺煤田随着采掘范围向城区的逐渐扩展，地面继续下沉是不可避
24、免的，灾情必将日趋严重。地面塌陷灾害由采煤矿山扩展至有色金属、滑石、硼、石膏等多个矿种。80 年代以前地面塌陷是偶有发生，进入 90 年代以后，尤其是近两年，则是时有发生。我们调查井采矿山 72 家，发生地面塌陷灾害点 31处，其中 90%发生在“九五”期间。开采矿山随着开采范围、强度的加大，塌陷点也必将逐渐增多。目前，大部分矿区对地质灾害的治理都处于亡羊补牢、临渴而掘井的被动局面。防护意识和能力普遍偏低，必然导致灾害的发展速度及影响范围不断扩大。 3.2 矿业城市的地质环境问题日趋严重 辽宁省因矿而兴的城镇较多，这些城镇随着矿山开采规模、强度的不断扩大，产生的环境地质问题类型越来越多，危害越
25、来越重，已成为全社会倍受关注和忧虑的热点问题。如抚顺市及阜新市的两大露天矿：抚顺西露天矿和阜新海州露天矿，这两个位于城区的巨大矿坑，开采年限已进入最后阶段，矿山地质环境破坏严重，已成为制约其城市规划布局和经济发展的最大瓶颈。西露天矿采深约 390m，采坑面积达 14.5K；海州露天矿采深 200 多m，采坑面积 7.02K，这两个矿几乎每年汛期都有不同规模的崩、滑、流灾害发生，边坡变形严重威胁周围企事业单位及居民生命财产安全。据有关专家预测，闭坑前后在逐渐失去人工维护的状态下，地质环境会进一步恶化，地质灾害将更加显化和突出，可能产生边坡失稳，岩体滑移，地面变形、矿坑充水以及由此诱发的地震、地下
26、水污染等诸多环境问题。鞍山、海城、大石桥城市周边的铁矿和菱镁矿山，其开采都不可必免的会扩大对环境影响的地域，产生新的环境问题，加重已有环境问题的危害程度。 3.3 乡镇矿山的环境问题仍将十分严重 辽宁省的乡镇企业发展于 20 世纪 80 年代，目前已在全省矿业中占有相当大的比重。在1999 年我省的主要矿石产量中，乡镇矿业产量占 41.59%，对国民经济发展做出了巨大贡献。但在其发展中也存在不少问题，如资源利用率低；乱挖滥采严重；选、治工艺落后,随着乡镇企业进一步发展，特别是矿产资源丰富的东、西部山区，矿业作为促进地方经济发展的重要产业而优先发展。然而，目前乡镇矿业自身的一些不完善因素难以在短
27、时期内得以改善，如不采取强有力的措施，矿山环境问题必然突出。 4、防治措施 4.1 切实贯彻“预防为主、防治结合、综合治理”的方针 矿山建设和矿山环境保护应同步规划、同步实施，避免走“先污染后治理，先破坏后恢复”的整治，加强矿业活动前期的综合管理，从勘查、开发源头上进行控管，各级地矿部门要建立采矿许可证审批前的矿山地质环境保护方案审批制度。 4.2 加强立法工作，建立较完善法律法规体系和管理体系，加强执法队伍建设 在全面贯彻落实中华人民共和国矿产资源法、中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国水污染防治法、中华人民共和国水法、中华人民共和国水土保持法等法规基础上，研究制定配套的地方性法规与实施
28、办法。建立健全管理机构，明确执法主体，加强执法队伍建设，提高执法水平，加大对矿山生态环境稽查力度。各级国土资源部门会同有关职能部门，定期开展矿山环境保护执法检查，做到有法必依，执法必严、违法必究。 4.3 加大宣传力度，增强全民的资源，环境保护意识，树立矿业持续发展观念充分发挥报纸、广播、电视等新闻媒体的宣传、舆论监督，增强全民的资源忧患意识，生态环境保护意识和法制观念，及时报道表彰矿山环境保护环境保护的先进典型，公开披露污染环境、破坏生态的违法行为。对严重污染环境、破坏生态的单位和个人及时曝光。加强对采矿权人和矿山作业人员的矿山生态环境保护知识培训，树立矿业可持续发展的理念，使全社会形成“珍
29、惜资源、保护环境为荣、浪费资源、破坏环境可耻”新风尚。 4.4 加强对地方乡镇（集体、个体）的扶持和管理 目前，乡镇矿山发展已成为国民经济建设中，不可忽视的重要力量。但也带来不少环境问题。关键在于要扶持、帮助，使其走上“在开发中保护、在保护中开发和矿业可持续发展的轨道”。对乡镇矿山实行“扶持、整顿、联合、提高”的方针。 2006年9月12日 斑铜矿呈暗铜红色，氧化后变为蓝紫斑状；辉铜矿（硫化二铜）铅灰色；铜蓝（硫化铜）靛蓝色；黝铜矿是钢灰色；蓝铜矿（古称曾青或石青）呈鲜艳的蓝色。 地下矿山无(低)废采矿技术发展与应用周勃 吴爱祥(中南大学)1 概述根据国家环保局资料，目前我国各类工业固体废料累
30、计存量近l00 亿t。其中金属矿山存贮的尾矿就超过40亿t 这些尾矿对水体、大气造成严重污染，对生态也造成不同程度的破坏。我国的尾矿每年新增废石场要占用土地200300km，大面积植被被破坏，大量有毒有害物质通过地表水及风力作用，大范围污染水体,正常生态环境受到巨大的破坏。由于矿山开采范围大，一个矿山能对周围数十平方公里的水体造成污染，如一个铀矿开采对水体、大气的污染可影响直径达100多km。即使矿山闭坑，对水体的污染还可延续数百年。人类只有一个地球，因此绝不能加剧生态环境的破坏。目前，开始采用无废率来评价矿山企业的好坏，所谓无废率是指商品产量与包括顺采脉石在内的全部采下矿岩量之比。此比值越大
31、，矿床开采的经济效益越高，将采下矿岩制成商品所用的费用就小，产品生产中的废料也少，因而给周围环境造成的损害也减小。在完全无废生产时，此值等于l，一般小于l。这是因为在采出的矿岩中通常含多种有用成份，但在大多数情况下却只生产一种商品。因此，综合利用可使无废率指标近似等于1.2 无（低）废采矿是采矿发展的必然趋势 在目前条件下，应用露天采矿工艺无法实现无（低）废采矿，其原因是靠近地表的矿床越来越少，露天矿开采深度逐步增加，剥离范围逐步增大。相对来说，地下采矿法产生的废石较少。如果采用充填采矿法，空区可以容纳选矿厂尾矿，地面不需要构筑大面积的尾矿库。因此，地下采矿具有更大的发展前途。通常认为，地下开
32、采的效率不如露天开采高。然而，考虑到生态环境对社会的综合影响，充填采矿法应该成为优先发展的地下采矿方法。无(低)废采选生产的基本工艺系统包括充填法采矿，布置在开采水平之间的地下选厂。选厂尾矿用作充填材料，精矿和商品碎石运到地面。无(低)废采矿归结为实现两个构思：保证合理利用资源和保护周围环境统一的矿山生态；利用高效装备和工艺，强化矿山生产。3 地下选厂地下选厂目前在我国还没有实例。然而，从世界范围看，国民经济的各个部门都有利用地下采空区的经验。在国外开采有色金属矿石的矿山中，已有建筑地下选厂的实例。在地下布置选厂，首先决定于矿山的地质力学条件。要求岩体强度应大大超过选厂所在开采深度的地压应力。
33、暴露面积大小和稳定性，决定于围岩的细晶发育程度。当然还可使用岩体加固法进行支护。一般布置选厂设备的硐室必须有225 270大的断面。选择地下选厂的位置时，可采用矿石从回采工作面运至选厂受矿仓与选厂尾矿运回采场进行充填的费用最低为标准，同时还要考虑选厂运送选矿设备是否方便，矿床开拓方法及中段开采顺序等因素。国外的实践证明，建立地下选厂，可大幅度减少提升到地表的矿岩量，降低基建费用，增加商品产量和利润，经济效益显著。前苏联某矿原拟用露天开采，后改为地下开采，将崩落采矿法，改为充填法，实现了无(低)废开采。4 全尾矿充填技术选厂尾矿全部用作充填料，不仅解决了充填料的来源问题，而且可省去尾矿坝，改善矿
34、山环境，对矿业可持续发展具有重要的意义。由于尾矿中含有的硅质细泥普遍带有负电荷，这种同性的表面电荷使细泥固体颗粒互相排斥，延缓其沉淀过程，并阻止它们形成一种致密的渣。这是全尾充填的一个难题。20世纪7O年代，凡口铅锌矿试验了充填料的动电固结工艺，并获得了成功。国内外经验证明，动电固结法能有效地加速全尾矿充填料的脱水和固结硬化过程，可提高充填体的初始强度，为设备作业提供坚硬的底板。如果充填料在进人采场之前能制成高浓度的混合料，不但能获得理想的充填体，而且可简化工艺。节省电能，大大降低成本。20世纪70年代初，金川镍矿便开始了高浓度胶结充填料管道输送的研究，并获得成功。为我国利用全尾砂充填奠定了基
35、础，为实现无(低)废开采提供了可能。充填料的极限可输送浓度：平均粒径0.054mm的尾砂胶结砂浆为73%；平均粒径0.213mm 的风砂胶结砂浆为8O %；平均粒径0.615mm的棒磨砂胶结砂浆为83%。5块石胶结充填在采矿过程中，废渣除产生大量的尾砂外，还有大量的块石，因此，要实现无(低)废采矿，除考虑垒尾砂充填外，还必须考虑块石充填。形式最简单的胶结块石充填料是由级配的块石骨料，胶结料和水三种基本成分组成。胶结块石充填料制备方法有两种： 采用混凝土搅拌法，将所有的成分一起加人滚筒式、盘式或螺旋叶片式搅拌机内； 用浆叶式搅拌机将水泥胶结料混合成水泥浆，而后将水泥浆喷射到充填骨料上。 块石胶结
36、充填采矿法的实质是采用级配良好的块石与水泥浆（或水砂浆)混合进行充填，形成的人工壁柱的强度和稳定性都比细砂胶结的好。同时还能保证第二步回采的安全，因节约了水泥，充填成本可降低3O%50%，相应减少坑下废石的提升量。块石胶结充填采矿法的结构，采准切割和回采工艺，基本上与水力充填采矿法相同，不同的就是充填料和充填系统。块石胶结充填采矿法要求块石级配有合理的孔隙体积与通道，能使胶结浆液均匀分布于块石的孔隙中，浆液的渗入量至少等于孔隙体积。为此，块度大于25mm 的块石不少于75%。块石充填的应用条件： 块石胶结充填最理想的使用条件是急倾斜厚大矿体的大采场嗣后充填； 缺水矿山和富水矿山均可使用块石胶结
37、充填。6 建立无生态危害的低废采矿系统工业生产的集约化促进了矿物原料开采量的增长。随着开采深度的增大，矿石品位的降低，矿山废料量无疑将有增无减，由此可见，采掘工业同周围环境已保持不了平衡，如果不考虑生态问题，则矿山原料基地进一步发展将是不可能的。通过对矿床综合开发理论与实践的分析，俄罗斯学者提出建立无生态危害的无(低)废采矿系统的三条途径：(1)建立无(低)废采矿工艺，即直接在原地回收有用成分。如采用地下溶浸、溶化、熔炼、地下气化等地球工艺开采方法，这类工艺可减少矿物资源采掘量，从而减少废料产生量。(2)采矿废料的综合利用。如用作生产建筑材料，筑路、充填采空区、土地复垦和贫瘠土地改良，回收有用
38、成分，生产矿物化肥，用作其它工业部门的原料或添加剂，低级燃料等。(3)将采矿与选矿过程中的废料全部或部分堆置(贮存)在井下矿房或露天采场的采空区以供将来利用。具体做法是将废石表外矿石在空间上划分开来，尾矿按矿物组成和有用成分含量分别堆置。7 无(低)废采矿实例南京铅锌银矿位于江苏南京市栖霞镇。主矿体为一向南西侧伏的盲矿体，侧伏角42，矿体倾角6080，浅部较缓，深部近直立。矿体长850m，埋深-28m - 700m，厚度变化较大，由数米至50m，平均厚度23.lm。矿体上盘为各种类型的砂岩，下盘为致密状灰岩。采用盲坚井开拓，主井为两段接力提升。所采用的采矿方法为：点柱分层充填法(占8O% )和
39、分段空场嗣后充填法(占20 %)。日产废石约lOOt，全部用于井下充填，而且将原有废石场的废石也回窿到井下，矿山己取消了废石场，平均日产尾矿约500t，其中大于20的全部用于井下充填，小于20 的掺人硫精矿中销售，已成为无尾矿库的矿山。如果浮选尾矿中的锰品位越过8%，通过磁选工艺流程回收碳酸锰，达到综合回收的目的。生活锅炉年产煤灰渣200t左右，全部用于制砖。井下涌水量为725立d，全部泵到回水池，其中充填搅拌站用水720立d，空压机冷却补充水量14立d，尾矿输送用水96立d，坑内涌水己全部用于生产。选矿废水排放量为4409立d，建有专门的污水处理站，使其水质达到国家二级排放标准。由于矿山技术
40、改造成功，环保问题解决的好，矿山年年盈利，是南京市的先进企业之一。8 结论(1)相对露天来说，地下采矿方法产生的废石少，因此，应优先发展地下采矿。尽量应用充填采矿法和空场采矿法，不用崩落采矿法。(2)采用地下选厂，产出的废矿又回填到采空区，使采矿本身产出的废渣能形成一个无(低)废的封闭系统。(3)实现无(低)废采矿，是我国矿业可持续发展的一个重要举措。采掘顶板的安全管理措施2009-8-25 来源：中煤网矿山的安全问题随着矿山生产的产生而产生，随着开采深度的发展而发展。在矿山的开采过程中，由于受到人的不安全行为，物的不安全状态和环境的不安全因素的影响和限制，导致伤、亡事故的频频发生，已经引起人
41、们的广泛关注。矿山安全生产管理的重点和难点是井下的采掘顶帮的安全管理工作。深入现场作业及服务的人员越来越想有一个良好的安全环境，消除顶板的不安全状态。一、 顶板安全管理的制约1、地质状况矿体走向为NE3040w 左右，倾向NW，倾角2545左右，主断层有520cm的断层泥，遇水极易软化坍塌，断层上盘为蚀变极为强烈的绢英岩化花岗岩，其岩石极为破碎，且含有泥质和裂隙水，对下盘矿石开采极为不利;位于主断层下盘的矿体节理裂隙极为发育、构造节理面纵横交错，且节理面内多有泥质充填，稳固性较差;矿体下盘的围岩破碎、稳定性差，赋存于黄铁娟英质碎裂岩及硅化花岗岩蚀变带碎裂岩中，构造裂隙极其发育。黄铁娟英质碎裂岩
42、f=68，上盘岩石f=46;其抗拉强度仅为单轴抗压强度的1/91/19，垂直于结构面的抗拉强度趋近于0。这种矿岩条件直接制约着采掘顶板的安全管理。2、破碎岩体给顶帮管理带来的限制其一，极易受爆破震动的影响发生微观结构上的破坏，使岩体发生变化，当结构面上的滑移超过其位移的极限值时，岩体结构解体崩溃，往往无明显变形而突然冒落。其二，对于采掘工程在施工过程中，由于岩体的抗拉强度较小，顶板自撑拱形之内的岩体重量就变成了岩体的抗拉强度，在一定的暴露面积和一定的时间内，当顶板承受的拉应力(岩体的自身重量)超过岩体本身的抗拉强度时，便使顶板在拱顶范围内的岩石发生冒落。因此这种矿岩条件给顶帮的安全管理工作带来
43、了极大的难度。二、顶板安全管理的措施1、不断改善采矿方法，逐步改变顶板的暴露面积和暴露形式安全上可靠，技术上先进，经济上合理是应用采矿方法的三个必要的条件，但首要的因素就是安全上可靠，如果安全上不可靠，其他条件再好也经不住历史的考验，不能成为采矿生产的好方法。1)顶板暴露面积的改善采用上向水平分层充填采矿法，其采场空顶跨度在8米左右，长度为矿体的水平厚度，并且分一、二步回采，二步采难度更大，采取了锚杆支护顶板，经常出现塌方冒顶现象，并且非常严重，直接威胁着作业人员的安全。采场采用了巷道掘进式进路采矿，进路空顶的跨度保持在3m左右，使顶板暴露跨度比原来缩小了60%以上，暴露面积的缩小，拱顶内岩石
44、重量随之减少，增加了岩体的稳定，顶板的冒落现象有了明显的减少，使顶板的安全管理有了进一步的改善。顶板暴露的跨度进行了进一步的研究，对于三类岩石为中等破碎岩石，跨度在35m，顶板暴露时间在一个周之内，四类岩石为特别破碎岩石，顶板跨度在2.5m暴露时间只有10小时，便会出现塌方;随着开采深度的加深，岩石的应力将会进一步的加大。2)暴露形式的改变采用上向进路开采，虽然顶板的跨度只有3m，但是顶板仍然为不断变化的岩石，对于极其破碎、泥质构造较多且淋水的地点，即使采取较密的锚杆支护及其他支护也不能保证其安全，也经常出现塌方，仍然威胁着作业人员的安全;采场进行生产顶板暴露跨度只有3.0m左右，顶板是钢筋混
45、凝土假底像楼板一样，只要假底严格按照设计要求进行施工，顶板一般不会变化。从而改善了破碎地点的顶板状况。2、采用合理的施工工艺，减少对顶板的破坏采掘工程顶板的跨度暴露在巷道规格的范围内，如果不采用合理的施工工艺和爆破参数，也会加剧对顶板的破坏或增大暴露面积，不利于顶板的安全管理。合理的施工工艺和爆破参数，能够减少对顶板的爆破震动和破坏，从而达到顶板安全管理的目的。1)合理布置采掘工程和施工循序断层构造带与矿体走向基本一直，施工工程沿着构造方向布置，那么顶板受构造控制就难以形成设计的轮廓，并且将构造直接暴露出来，在顶板形成大的构造及断裂面，不利于顶板的安全管理;与构造方向垂直布置工程，暴露构造较小
46、，便于顶板的安全管理。因此布置工程特别是采矿工程时，应尽量与构造面垂直布置。后退式顺序回采，特别是相临进路一帮为充填体，一帮为岩石实帮，一旦充填体一侧不接顶，采取适当的措施将不接顶充填体进行木垛接顶，顶板暴露面积也能保证在设计的范围内，有利于顶板的安全管理。凿眼爆破的顺序也决定顶板的暴露面积，进路采矿掏槽布置在进路的中间能避免充填体一侧的爆破破坏，减少尾砂的塌落，关键是爆破顺序和装药量。2)顶板控制爆破是解决采掘工程顶板最有效、主动的顶板管理方式对于掘进工程和进路采矿工程要求的顶板形状是不一样的，掘进工程顶板形状要求为三心拱形，这种顶板形状符合岩石的受力情况。而采矿工程是进路采矿，顶板要求平整
47、，以减少矿石的损失与贫化，但这种顶板的平整不利于顶板的安全管理，因此要求形成一个微拱形，既能保证顶板的安全又能确保少损失矿。顶板的控制爆破参数必须达到如下要求：顶板眼距保持在7080cm左右，超过100cm就不能达到控制的目的，顶板眼与上辅助之间的距离应80cm左右;一般3m宽的规格：三心拱应为6个顶眼，进路要求平整，但也要求有个微拱形，顶眼应为5个;顶板眼必须要求平直，并且必须保证中间的顶眼要比两帮的顶眼要低。对于装药必须严格按照空气间隔或空气柱间隔进行装药，装药量不能过大，一般对于2.0m深的顶眼较硬的南翼岩石装药量不得超过3支普通药卷，里面2支中间一支，破碎一点的岩石装药量应控制在一支到2支药卷之内，达到里面一支中间不放或一支;只有药量减少，才能减少对顶板的爆破震动破坏，只要严格按照控制爆破的要求去施工，无论