河南省廢棄礦井的環(huán)境效應及評價方法探討

陳學林

（河南省地質環(huán)境監(jiān)測院，河南 鄭州 450046）

1 廢棄礦井的定義

廢棄礦井是人們開采自然資源遺留的廢棄工程及附屬物，主要有豎井、斜井和平硐以及與之相伴的廢棄地面附屬設施、廢土石及廢棄地。它是人為工程活動的產(chǎn)物，是人類工業(yè)文明時期的地質遺存，是一種新的地質體，它最顯著的屬性是對地質環(huán)境具有作用效應，最突出的是其致災作用。

2 河南省廢棄礦井現(xiàn)狀

截止2012年底，全省共查明各類廢棄礦井4706個。分布于京廣鐵路以西的廣大中低山區(qū)、丘陵和山前地帶（圖1）。從全省廢棄礦井結構類型看，以豎井數(shù)量為最多，這類礦井一般為煤、鐵礦為多，多分布于低山丘陵地帶和山前地帶，也常常是居民密集聚居的區(qū)域；斜井及平硐次之，這類礦井礦種一般以位于中低山區(qū)的金屬礦為多，分布區(qū)居民一般較稀疏。

圖1 河南省廢棄礦井分布圖

3 廢棄礦井的環(huán)境效應

3.1廢棄礦井的環(huán)境效應

河南省廢棄礦井的環(huán)境效應主要表現(xiàn)為對人、畜有意或無意接觸（進入）時的生命安全危害和對所在地的地質環(huán)境、生態(tài)環(huán)境與資源環(huán)境的破壞，前者是廢棄礦井本身造成的，后者則是由廢棄礦井常常溝通不同含水層或地表有害物質通過廢棄礦井進入含水層造成的，有些廢棄礦井由于釋放有害氣體或易燃易爆氣體引發(fā)傷人或自燃、爆炸事故，同時，廢棄礦井常常伴隨地表廢棄建（構）筑物、廢渣和廢棄土地，構成不安全隱患或資源浪費。

3.2廢棄礦井環(huán)境效應特征

一般地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流地質災害對危害對象一般具有主動攻擊性，危害對象一般是被動受害，對于財產(chǎn)，地質災害一旦發(fā)生，其損失就不可避免，具有不可規(guī)避性，就是說，能不能造成災害主要決定于地質災害本身。而廢棄礦井則具有主動和被動雙重攻擊性，對人、畜安全僅具有被動攻擊性，災害能否發(fā)生，主要決定于被害對象是否與廢棄礦井進行了主動接近。而對地質環(huán)境的危害則具有主動破壞性（主要表現(xiàn)為溝通不同含水層、溝通地表水與地下水，井口附近廢渣、廢棄建筑物占用土地資源、污染環(huán)境，或構成不安全隱患）。

4 廢棄礦井評價方法

4.1總體思路

將廢棄礦井看作危害因子，每個危害因子由若干個二級因子組成。自然與社會環(huán)境看作被危害對象（易損因子），不同的環(huán)境特征對危害因子有不同的易損性（環(huán)境敏感性），圍繞危害性和易損性博弈狀況進行定量評價。

4.2危害因子分析

根據(jù)河南省廢棄礦井的實際情況調查，總結分析得到主要危害因子（一級因子）有：廢棄礦井、廢棄建筑物、廢渣、廢棄土地。進一步根據(jù)主導各因子對安全與環(huán)境危害程度的要素（二級因子）進行分類或分級量化（賦值）。廢棄礦井按井口安全處置程度分級量化，廢棄建筑物、廢渣、廢棄土地分別按存在的數(shù)量分級量化。按照各一級因子對安全與環(huán)境的貢獻，并本著以人為本，安全第一的原則，采用專家打分的方法對各一級因子賦予權重值。

4.3 對危害因子潛在安全與環(huán)境影響力評價

4.3.1 對單一廢棄礦井的潛在安全與環(huán)境影響力評價。對單一廢棄礦井的潛在安全與環(huán)境影響力采用綜合指數(shù)模型描述：

Qj＝∑aibi

Qj-第j廢棄礦井安全與環(huán)境影響力指數(shù)；ai-第i評價因子的賦值；bi-第i評價因子的權重。

各因子賦值及權重見表1。

4.3.2 廢棄礦井的潛在安全與環(huán)境影響分區(qū)評價。采用格柵網(wǎng)格剖分的方法，對評價目標區(qū)按照5×5km2網(wǎng)度進行格柵化處理，每個網(wǎng)格作為一個評價單元，對每一單元進行信息提取并量化計算。采用廢棄礦井安全與環(huán)境影響模數(shù)反映某一評價單元的影響程度：

Fm＝/Sm

Fm-第m單元安全與環(huán)境影響模數(shù)；Qj-第m單元第j廢棄礦井環(huán)境影響綜合指數(shù)；Sm-第m評價單元面積（km2）。

通過繪制全省廢棄礦井安全與環(huán)境影響模數(shù)剖分網(wǎng)格圖，可以清楚地看出全省廢棄礦井潛在影響程度在全省的分布。

4.4 安全與環(huán)境易損因子評價

環(huán)境影響模數(shù)反映了某區(qū)域廢棄礦井的潛在影響力，但對所在區(qū)域安全與環(huán)境能夠造成的危害程度還將受到該區(qū)域的易損性的影響，為此需要對環(huán)境易損性作出評價。

根據(jù)河南省實際情況，自然地理位置與人文、經(jīng)濟社會發(fā)展程度有密切相關，中高山地區(qū)人口密度小，人員接觸廢棄礦井的頻度低，對人員安全危害性較小，低山丘陵區(qū)農(nóng)牧業(yè)發(fā)達，人員活動頻度增大，山前平原區(qū)城鎮(zhèn)、人口分布最為密集，工程活動頻繁，農(nóng)用地、建設用地異常珍貴，綜合環(huán)境對廢棄礦井的敏感程度極高。水文地質工程地質環(huán)境對廢棄礦井的敏感性，可按山前或平原區(qū)（礦井一般深入侵蝕基準面以下或溝通不同含水層，對含水層影響較大）、低山丘陵區(qū)（礦井溝通區(qū)域含水層）、低山丘陵區(qū)（礦井不溝通區(qū)域含水層）、中高山區(qū)（礦井完全位于侵蝕基準面以上或雖然溝通上層滯水，但對含水層危害不大）四類考慮。選取自然地理位置、人口分布密度作為易損因子，見表2。

同樣采用易損模數(shù)來描述某一評價單元的易損程度：

Tm＝∑aibi/Sm

表1 廢棄礦井危害因子賦值及權重

表2 環(huán)境易損因子賦值及權重

Tm-第m單元；ai-第i評價因子的賦值；bi-第i評價因子的權重；Sm-第m評價單元的面積（km2）。

4.5 綜合評價

綜合評價是衡量危害因子與環(huán)境易損因子博弈的程度的量值，其最終結果是表達某一地區(qū)廢棄礦井可能造成的危害程度，故引入危害度來定量評價廢棄礦井安全與環(huán)境的實際危害程度，危害度用下式表達：

Rm＝Fm/Tm

顯然，Rm值越大，安全與環(huán)境危害度越大。

結語

本文參照礦山地質環(huán)境常用的評價方法并結合河南省廢棄礦井的實際情況對廢棄礦井評價方法進行了探討，對進行全省廢棄礦井治理規(guī)劃具有重要意義。

對廢棄礦井作出正確評價，不僅在于建立正確的評價模型，參數(shù)的選取也是決定因素，故本文在對參數(shù)的選取上充分考慮了參數(shù)的科學性、系統(tǒng)性和可操作性[3]。危害因子參數(shù)均可以通過專項調查獲得，易損因子則可通過對資料的充分搜集獲取，本次對人口密度參數(shù)的選取采用了與人口密度密切相關的替代參數(shù)，即通過衛(wèi)星影像獲取的居民地面積系數(shù)。

各地廢棄礦井的礦種、開采方式、自然、社會條件不同，其環(huán)境效應不同，必須因地制宜，科學評價。

[1]陳學林，王平.河南省廢棄礦井調查評價報告[R].河南省地質環(huán)境監(jiān)測院，2013.

[2]劉傳正，李鐵峰，溫銘生，等.長江三峽庫區(qū)地質災害空間評價預警研究[J].水文地質工程地質，2004(4).

[3]鄭國明，梁合誠，龍翔，等.淺析礦山地質環(huán)境綜合評價[J].安全與環(huán)境工程，2009.