湖南矿山地质环境破坏影响评价及防治研究

发布时间：2021-09-29

　　摘要：采用资料收集、遥感等调查方法监测查明了湖南省矿山地质环境破坏情况。结果表明，采矿活动引起全省土地破坏38892处，面积达458.727km2，其中建材和非金属矿矿种占用破坏土地最为严重。465个矿山共发生807处地质灾害，其中地面变形、滑坡和崩塌主要发生在能源矿山，分别有530，29，10处，泥石流主要发生在有色金属矿山，占21处。全省2296个矿山年排放废水达35568.97万m3，229个矿山发生水环境污染250处，污染水体6.763km2。全省有2701个矿山年排放煤矸石、废石及尾矿共计1334.3万m3。共有895个矿山发生了土石污染，污染面积57.488km2。采用矿山地质环境综合影响评价方法将全省673个矿山划为严重、3197个矿山划为较重、6962个矿山划为较轻。通过对矿山地质环境进行整治分区，将全省共划分38个保护整治区，其中20个重点整治区、17个次重点整治区、1个一般整治区。最后对湖南省矿山地质环境破坏影响情况进行评价，并提出针对性意见，为我国绿色矿山建设和生态文明建设提供有力支撑。

　　关键词：地质环境;生态修复;影响评价

　　0引言

　　我国90%以上的一次能源均来自矿产资源的开采与利用，矿产资源是国家GDP中高速增长的重要物质基础[1]。采矿过程中带来了一系列矿山地质环境问题，如土地资源占用、地面变形、水资源污染与破坏、矿山土石资源污染等，因此减少采矿活动对矿山地质环境的破坏和矿山生态系统的治理与修复已经成为自然资源部的重要工作[2-3]。随着生态文明建设的深入进行，“绿水青山就是金山银山”的观念逐渐形成，矿山地质环境的防治与修复已经迫在眉睫[4-5]。必须充分认识全国矿山地质环境的破坏情况，并采用科学的方法进行影响评价和针对性的措施进行治理。

　　杨金中等[1]通过遥感监测技术从在建矿山和废弃矿山两方面调查了采矿活动对全国土地造成的破坏，并针对矿山土地修复与治理存在的问题提出了建议。海俊杰等[6]从矿山地质灾害危险程度等6个因素出发，采用综合指数评估法对湖南宁乡县矿山地质环境影响进行了评估，并提出湖南宁乡矿山环境的重点治理区。卿艳彬等[7]对郴州鲁塘区矿山地质环境调查后，分析了该地区环境破坏的主要因素，提出三大片区、四大工程的生态修复方案，具有较高的参考价值。涂美义等[8]采用层次分析法确定了铜山口铜矿边坡生态修复的影响因素权重，并采用模糊综合评价对该地区的7个典型分区边坡生态修复的合理性进行评价，并提出相应的修复建议。张昊等[9]为解决采矿活动对矿山地质环境的破坏，提出采选充一体化生产系统，从源头止损，控制采矿活动带来的生态环境问题。张兆中等[10]以冷湖石油资源枯竭矿区地质环境污染为例，提出土壤植物修复技术等，并提出建立博物馆、雅丹地质公园等矿山经济创收等建议，以实现资源枯竭矿区向可持续新兴文化产业发展。田若颖等[11]从生态安全角度研究了矿业城市在农业、建设和生态环境之间的矛盾与冲突。段新伟等[12]从土壤、气候、植被多方面因素研究了高海拔高寒缺氧矿区草原生态修复技术，取得了良好的效果。何昌盛[13]通过开采废弃物的综合利用，采用经济学原理建立矿山生态化开发模型来研究矿山生态绿色开发模式。

　　由此可见，准确评估矿山地质环境破坏情况并提出相应的防治措施具有重要意义。为落实《关于加强矿山地质环境恢复和综合治理的指导意见》，湖南省自然资源厅组织开展了全省矿山地质环境调查与评价项目，并于2020年10月完成，共投入资金4979.82万元。本次调查主要通过资料收集、遥感解译、野外实地调查与核查、水土样采集测试分析、实测典型地质剖面等方法开展[6-7]。本文重点从土地资源占用、地质灾害、水资源污染、矿山土石污染等方面分析了矿山地质环境破坏情况，并进行影响评价。针对现有矿山地质环境的保护与治理方法存在的主要问题进行分析并给出建议，对建成绿色矿山进而实现生态文明建设具有重要意义。

　　1全省矿山地质环境破坏概况

　　本次调查可将湖南省矿山地质环境问题分为6大类：土地资源占用破坏、矿山地质灾害、地形地貌景观破坏、矿山水资源影响破坏、矿山水环境污染、矿山土石环境污染[14-15]，调查结果见表1。

　　1.1土地资源占用破坏

　　1.1.1土地占用破坏

　　面积及种类调查共圈定土地占用破坏的面积为458.727km2。9554个矿山存在土地占用破坏问题，占调查矿山总数的88.2%。

　　图1为湖南省矿业活动土地占用破坏及地类分布情况。由图1可知，林地和工矿仓储用地占用破坏最为严重，需重点治理。

　　图2为湖南省矿业活动不同矿类占用破坏土地及类型。由图2可知，建材及其他非金属矿产占用破坏土地面积最多，达262.387km2;其次为能源矿产，破坏土地91.612km2。

　　图3为湖南省不同市州矿业活动占用破坏土地及类型。从图3可知，郴州市矿山占用破坏土地面积最多，达72.504km2;其次为衡阳市，共计61.994km2，可见郴州和衡阳是需要重点治理的区域[16-18]。

　　1.1.2土地占用破坏方式

　　图4为全省矿业活动不同方式占用破坏土地情况。由图4可知，露天采场、固体废弃物(废石、煤矸石、尾矿库)、地面变形(地面塌陷、地面沉陷、地裂缝)、矿山地面建设占用破坏土地面积依次为194.343，74.628，37.092，136.6248km2。这4种方式占总占损面积的比例依次为42.4%、16.3%、8.1%、29.8%。这4类方式共占用破坏土地面积442.6878km2，占总占损土地面积的96.5%。可见解决矿业活动中造成上述4类方式占用破坏土地的影响是重中之重。

　　1.2矿山地质灾害

　　本次调查矿山地质灾害包括地面塌陷、不均匀沉陷、地裂缝、滑坡、崩塌等，并将地面塌陷、不均匀沉陷、地裂缝归为地面变形。全省共有465个矿山发生了地质灾害，共计807处(部分矿山发生了多类多处矿山地质灾害)，共造成人员伤亡114人，经济损失约11亿元，影响范围达52.9174km2。由图5可知，不均匀沉陷造成的经济损失和对人的威胁高居榜首，约为第二大危险源(地面塌陷)造成损失的3倍，泥石流造成的人员伤亡最为严重，达95人。

　　(1)地面变形。图6为全省矿山地质灾害数量统计图。由图6可知，地面变形共计652处，其中不均匀沉陷、地面塌陷、地裂缝数量依次为438，173，41处，占总矿山地质灾害的比例依次为54.3%、21.4%、5.1%。

　　(2)滑坡。根据本次调查，全省发生滑坡地质灾害的有70个矿山，共93处，占调查矿山数的0.7%。规模等级主要为小型(83处)，其次为中型(10处)，主要灾害类型为土质滑坡。

　　(3)崩塌。根据本次调查，全省发生崩塌地质灾害的有20个矿山，共计20处，占调查矿山数的0.2%。规模等级全部为小型。主要灾害类型为岩质崩塌。

　　1.3地形地貌景观破坏

　　调查发现地形地貌景观破坏主要由露天开采和固体废弃物堆放造成，位于全省生态红线范围内的露天采场、固体废弃物、地面变形及矿山地面建设数量分别有1518处、846处、39处、1166处，共计3569处。其中露天采场、固体废弃物对地形地貌景观破坏最为严重。

　　1.4矿山水资源破坏及污染

　　1.4.1水资源破坏总体概况据调查统计，全省1120个矿山年产矿坑废水共计28430.06万m3，占调查矿山数的10.3%。从矿类看，能源矿产的矿坑废水年产量达12746.49万m3，占比44.8%;从市州看，郴州市的矿坑废水年产量为5709.11万m3，占比20.1%。

　　1.4.2水环境污染源调查发现造成全省水污染的污染源主要为矿坑水、选矿废水和淋滤废水。由图7可知，2017年全省2296个矿山的矿坑水、选矿废水、淋滤废水的年排放量分别为24554.31万m3、3647.52万m3、7367.14万m3，占比依次为69%、10%、21%。

　　由图8可知，能源矿山的矿坑水年排放量最多，为11649.61万m3，占比47.4%;有色金属类矿山的选矿废水年排放量最多，为2942.36万m3，占比80.7%;能源矿山淋滤废水年排放量最多，为2548.23万m3，占比34.6%。由图9可知，娄底市的矿坑水年排放量达6286.16万m3，占比25.6%。郴州市的选矿废水、淋滤废水年排放量分别为2442.23万m3、2598.62万m3，占比分别为67%、35.3%。可见娄底市和郴州市的水环境污染最为严重，需要重点治理。

　　1.5矿山土石环境污染

　　根据调查，造成全省土石环境污染的污染源主要为煤矸石、废石、尾矿等固体废弃物。2017年全省有2701个矿山年排放煤矸石、废石及尾矿共计1334.3万m3，煤矸石、废石及尾矿年排放量分别为153.1万m3、390.6万m3、790.6万m3。全省共有2701个矿山堆放有煤矸石、废石、尾矿共计7500处，累计堆存量89722.7万t。

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　　由表2可知：煤矸石年排放量最多的在株洲地区，为69.8万t;煤矸石数量最多在郴州地区，有955处;煤矸石累计堆放量最多在郴州地区，为9167万t。废石年排放量最多在永州地区，为134.77万t;废石数量最多在怀化地区，有941处;废石累计堆放量最多在郴州地区，为6221.5万t。尾矿年排放量最多在郴州地区，为478.1万t;尾矿库的数量最多在郴州地区，有137处;尾矿累计堆放量最多在湘西州地区，为17407.3万t。

　　2矿山地质环境影响综合评价

　　2.1单个矿山影响评价

　　单个矿山的地质环境影响评价以土地资源占用破坏、地质灾害、地形地貌景观破坏、水资源破坏、水环境破坏、土石环境破坏等6个单因子的影响程度分级进行定量分析，按照影响程度分为严重、较重、较轻3个级别并分别赋值9，3，1。各因子的权重见表3，采用加权指数模型来计算单个矿山地质环境问题的综合影响程度，将计算结果分3个严重级别。当F≥3时为严重;当1.5

　　2.2单个矿山影响评价结果

　　图10为全省单个矿山影响评价结果饼图，由图10可知，单个矿山评价结果如下：严重有673个(占6.2%)、较重有3197个(占29.5%)、较轻有6962个(占64.3%)。由表4可知，郴州严重矿山数量最多，共计97处，可见郴州矿山地质环境需要重点治理。

　　3矿山地质环境存在问题及防治建议

　　3.1存在的主要问题

　　(1)部分矿山治理技术粗糙。矿山自筹资金进行的防治修复工程由于投入资金较少，很少进行勘察设计，基本不进行工程质量验收，导致治理效果较差。如挡碴墙工程，采用废石干垒、黏土砖或水泥砖进行简单围挡，没有进行基础砌筑的容易发生倾斜，没有浆砌、勾缝、压顶的容易出现开裂等等。如沉淀池工程，较多矿山没有按照矿山实际矿坑水排放量设计，或只有单一池体，且没有在沉淀池中加洒石灰进行中和等。如土地复垦工程，很多矿山对矸石堆及废石堆进行复垦工程的质量较差，覆土厚度很薄，边坡高陡而没有分级放坡，没有截排水沟，撒播草籽数量欠缺或栽树较稀疏。

　　(2)部分矿山治理后期管护不及时。矿山开采会带来一系列的环境问题，但由于资金问题，部分矿山不愿意投入治理经费。如部分矿山废石流沟出现了淤塞，沉淀池池底淤积严重，复垦的草皮或树苗枯死，未及时管理和修补。

　　(3)部分矿山治理过程中外界干扰因素多。一些矿山对废石堆或煤矸石堆进行了复垦，但随着废石堆或煤矸石堆的利益价值凸显，当地部分村民私自进行开挖加工，对原有的复垦工程造成破坏。

　　3.2保护与整治分区

　　(1)分区原则。因地制宜，突出特点，全面规划，分步实施。谁开发，谁保护;谁破坏，谁恢复;轻重缓急[19-20]。

　　(2)分区标准。根据分区原则，结合本次矿山地质环境现状，将矿山地质环境整治分区划分为重点整治区、次重点整治区、一般整治区(见表5)。

　　(3)分区结果。全省共划分38个保护整治区，其中20个重点整治区、17个次重点整治区、1个一般整治区，具体划分情况见表5。

　　3.3加强矿山生态环境修复建议

　　调查发现，位于自然保护地的主要矿山生态环境问题中的土地占损共计19.8205km2，其中生产矿山占9.7707km2、废弃矿山占10.0498km2。位于生态保护红线范围内的主要矿山生态环境问题中的土地占损共计52.5051km2，其中生产矿山占25.7208km2、废弃矿山占26.7843km2。因此，建议生产矿山应该分类分期将土地占损破坏区在服务年限到期之前完成生态修复，废弃矿山土地占损破坏区宜采取多种筹资方式进行生态修复。

　　4结论

　　全省土地占用破坏38892处、面积达458.727km2。就矿类来说，建材及其他非金属矿产占用破坏土地面积最严重，达262.38km2。就市州来说，郴州市矿山占用破坏土地面积最多，达72.504km2。可见建材和其他非金属矿和郴州市的矿山土地占损最为严重，需重点治理与修复。

　　全省共有465个矿山发生了地质灾害，共计807处，共造成人员伤亡114人，经济损失约11亿元，影响范围为52.9174km2。不均匀沉陷、地面塌陷、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流的数量依次为438，173，41，20，93，42处。

　　全省位于生态红线范围内露天采场、固体废弃物、地面变形及矿山地面建设的数量分别为1518处、846处、39处、1166处，共计3569处。

　　全省共有1120个矿山年产出矿坑废水28430.06万m3。从矿类来看，能源矿产矿坑废水年产出量为12746.49万m3，占比44.8%。从市州来看，郴州市矿坑水年产出量为5709.11万m3，占比20.1%。

　　全省有2296个矿山，年排放废水35568.97万m3，矿坑水、选矿废水、淋滤废水的年排放量分别为24554.31万m3、3647.52万m3、7367.14万m3。

　　全省有2701个矿山年排放煤矸石、废石及尾矿共计1334.3万m3，煤矸石、废石及尾矿年排放量分别为153.1万m3、390.6万m3、790.6万m3，其中以郴州等地较为严重。

　　采用单个矿山地质环境综合影响评价方法，将全省673个矿山划为严重、3197个矿山划为较重、6962个矿山划为较轻。

　　进行了矿山地质环境保护与整治分区，将全省共划分38个保护整治区，其中20个重点整治区、17个次重点整治区、1个一般整治区。针对生产矿山和废弃矿山的不同提出了矿山地质环境保护对策和建议，为加速绿色矿山建设提供参考。——论文作者：黄栋良1，梅金华2，何卫平