礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象及要素研究

孫 偉，王 議，張志鵬，何培雍

(中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，北京 100081)

我國礦山數(shù)量多、分布廣，所處的礦山地質(zhì)環(huán)境背景條件千差萬別，加之開采種類、方式、階段，以及采掘工藝等也不相同，因此評(píng)估和判斷礦產(chǎn)資源開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響和危害程度必須經(jīng)過專業(yè)、系統(tǒng)地監(jiān)測(cè)才能實(shí)現(xiàn)。而在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，準(zhǔn)確判定監(jiān)測(cè)對(duì)象和監(jiān)測(cè)要素至關(guān)重要，是客觀、真實(shí)地監(jiān)控礦山地質(zhì)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化特征的保證，更是制定礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理措施的技術(shù)依據(jù)。正確地判斷礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象和要素可以提高監(jiān)測(cè)工作效率，事半功倍。否則，不僅浪費(fèi)人力、物力，而且可能錯(cuò)過礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防的最佳時(shí)期，造成生命、財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失。本文基于國家級(jí)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)示范成果，探討礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象和要素的選取原則，以及礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的影響因素。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題類型

由于礦床賦存的地質(zhì)條件和開采的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件不同，采礦方法種類繁多，即使相同的采礦方法，其采礦工藝流程、采礦機(jī)械設(shè)備、采區(qū)巷道布置和開采順序也不同。因此，開采礦產(chǎn)資源對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響和破壞的過程及結(jié)果較為復(fù)雜，引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題的類型劃分，也因目的不同出現(xiàn)多種分類方法。以導(dǎo)致結(jié)果作為分類的依據(jù)，即劃分為地面塌(沉)陷、地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流、含水層破壞、水土環(huán)境污染、地貌景觀破壞等類型，有利于礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象的確定。

2 監(jiān)測(cè)對(duì)象及要素選取原則

2.1 預(yù)判性

礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)不能只針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)，而是應(yīng)綜合考慮礦山地質(zhì)環(huán)境背景條件、開采礦種、開采方式、礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀等，預(yù)判可能產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題的分布范圍、種類、危害程度和發(fā)展趨勢(shì)，合理確定監(jiān)測(cè)對(duì)象。其目的是重點(diǎn)監(jiān)控潛在的礦山地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題，為其預(yù)防和治理提供依據(jù)。例如，井工和混合開采的礦山，應(yīng)關(guān)注采空區(qū)和疏干排水影響到的巖溶分布區(qū)，而不是僅僅把地面出現(xiàn)塌陷的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)對(duì)象。露天和混合開采的礦山，應(yīng)關(guān)注開挖形成的不穩(wěn)定邊坡，或者堆放表土、礦渣及其他固體廢棄物形成的不穩(wěn)定邊坡，而不是僅把已經(jīng)發(fā)生的崩塌、滑坡、泥石流作為監(jiān)測(cè)對(duì)象。

2.2 聚類性

在確定監(jiān)測(cè)對(duì)象時(shí)，應(yīng)從探尋機(jī)理的角度出發(fā)，把次生的礦山地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題采用從主歸類的辦法一并表述，避免分類繁雜，混淆主次。由于礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的是預(yù)防礦山地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題，也為礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理提供依據(jù)，因此，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象的確定必須針對(duì)主體，突出重點(diǎn)，有利于礦山地質(zhì)環(huán)境變化趨勢(shì)分析和恢復(fù)治理方案制定。應(yīng)針對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境問題的產(chǎn)生機(jī)理、治理措施歸集成類，作為整體考慮。否則，會(huì)造成舍本求末，抓不住要害。例如，礦山地裂縫一般伴隨采空(巖溶)塌陷和不穩(wěn)定邊坡，不應(yīng)單獨(dú)列為監(jiān)測(cè)對(duì)象，而應(yīng)根據(jù)其發(fā)生的位置，作為研究采空(巖溶)塌陷和不穩(wěn)定邊坡動(dòng)態(tài)特征的要素和判斷其變化趨勢(shì)的判據(jù)。

2.3 可測(cè)性

確定礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)要素，應(yīng)保證具有可測(cè)性。充分考慮在目前的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下，選擇科學(xué)的監(jiān)測(cè)方法，兼顧監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的性能、精度、對(duì)環(huán)境的要求條件，能夠采集到監(jiān)測(cè)要素。例如含水層破壞的表現(xiàn)形式有含水層位置的變化，隆起、下落、錯(cuò)動(dòng)等，監(jiān)測(cè)其變化最直接的方法就是開挖剖面，揭露含水層。這種方法在調(diào)查與研究中可行，在監(jiān)測(cè)中采用這種方法既不經(jīng)濟(jì)，又不現(xiàn)實(shí)。

2.4 易測(cè)性

礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)頻率相對(duì)于以年度為周期的調(diào)查工作要高的多，在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下，確定的監(jiān)測(cè)要素應(yīng)該方便獲得，具有容易測(cè)量的特點(diǎn)，而通過實(shí)驗(yàn)、模擬等方式獲得的周期較長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)要素建議慎重選擇。因?yàn)橐坏┻x擇了不易測(cè)量的監(jiān)測(cè)要素，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的時(shí)效性很難保障，其預(yù)防、預(yù)警作用更難以實(shí)現(xiàn)。

3 監(jiān)測(cè)對(duì)象

3.1 含義界定

礦山是指有一定開采境界的采掘礦石的獨(dú)立生產(chǎn)經(jīng)營單位，亦是指采掘礦石的生產(chǎn)經(jīng)營單位所處地理位置。礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)可以理解為監(jiān)測(cè)由采礦活動(dòng)引發(fā)的對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響或破壞，也可以理解為在礦山境界內(nèi)開展地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)。目前，無論是行政主管部門，還是專業(yè)研究領(lǐng)域，從預(yù)防礦山地質(zhì)災(zāi)害，治理恢復(fù)礦山地質(zhì)環(huán)境角度出發(fā)，普遍認(rèn)為礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)由采礦活動(dòng)引發(fā)的對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響或破壞。所以，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)不僅是礦山境界內(nèi)所有的地質(zhì)環(huán)境需要監(jiān)測(cè)，還有位于礦山境界外的受采礦活動(dòng)影響和破壞的地質(zhì)環(huán)境也應(yīng)監(jiān)測(cè)。根據(jù)影響與誘發(fā)原因、致患機(jī)理、表現(xiàn)形式、危害特點(diǎn)等確定礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象。包括地下水環(huán)境、土壤環(huán)境、采空(巖溶)塌陷、不穩(wěn)定邊坡、含水層破壞、地下水污染、土壤污染、地形地貌景觀破壞。見表1。

3.2 影響因素

監(jiān)測(cè)對(duì)象受礦山開采礦種、礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀、開采方式等因素影響。在礦山在建階段，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控的重點(diǎn)為地質(zhì)環(huán)境背景條件，即需要掌握采礦活動(dòng)未對(duì)地質(zhì)環(huán)境擾動(dòng)和破壞之前，礦山的地下水環(huán)境、土壤環(huán)境等特征。在礦山生產(chǎn)階段，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控的重點(diǎn)為礦山地質(zhì)環(huán)境問題，即需要掌握采礦活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng)和破壞程度過程中產(chǎn)生的各類礦山地質(zhì)環(huán)境問題的影響范圍、危害程度、動(dòng)態(tài)特征、發(fā)展趨勢(shì)等。在礦山閉坑之后，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控的重點(diǎn)為礦山地質(zhì)環(huán)境的治理成效，即需要掌握通過工程治理和自然恢復(fù)雙重作用，礦山地質(zhì)地下水環(huán)境和土壤環(huán)境的恢復(fù)情況，以及采空(巖溶)塌陷殘余形變的動(dòng)態(tài)特征。

開采礦種根據(jù)成礦特征、賦存條件及產(chǎn)出狀態(tài)，分為煤炭、金屬和非金屬、水氣油礦產(chǎn)三大類；礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀根據(jù)基礎(chǔ)建設(shè)及是否有礦產(chǎn)資源產(chǎn)出，分為在建、生產(chǎn)、閉坑，其中閉坑礦山為礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)已經(jīng)下達(dá)批準(zhǔn)決議書同意閉坑的礦山，停產(chǎn)礦山作為階段性的過程，參照生產(chǎn)礦山；開采方式根據(jù)取得礦產(chǎn)資源的開拓方式分為露天、井工、混合開采；監(jiān)測(cè)側(cè)重方向根據(jù)監(jiān)控重點(diǎn)分為礦山地質(zhì)環(huán)境背景、礦山地質(zhì)環(huán)境問題、礦山地質(zhì)環(huán)境治理成效。綜合上述12個(gè)影響因素，確定地下水環(huán)境、土壤環(huán)境、采空(巖溶)塌陷、不穩(wěn)定邊坡、含水層破壞、地下水污染、土壤污染、地形地貌破壞等8個(gè)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象，見表2。

4 監(jiān)測(cè)要素

礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)要素決定于礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象的類型、發(fā)育特征、變化特點(diǎn)等，體現(xiàn)和影響監(jiān)測(cè)對(duì)象特征和組成，由于體現(xiàn)和影響的方式和程度不同，各個(gè)監(jiān)測(cè)要素對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的貢獻(xiàn)權(quán)重不等，所以確定監(jiān)測(cè)要素時(shí)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)它們之間的差異。把監(jiān)測(cè)要素劃分為直接體現(xiàn)、間接體現(xiàn)、直接影響、間接影響四種類型，直接體現(xiàn)、直接影響要素的監(jiān)測(cè)結(jié)果直接表明監(jiān)測(cè)對(duì)象的形態(tài)、位置、組成的變化和誘發(fā)作用，是應(yīng)該進(jìn)行測(cè)量的，而間接體現(xiàn)、間接影響要素的監(jiān)測(cè)結(jié)果只是給出推斷佐證，可根據(jù)實(shí)際需要，選擇是否測(cè)量，參見表3。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象名稱與定義

表2 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象

表3 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)要素

5 結(jié)論

礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象和要素的確定，受對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)程度和研究水平影響，也受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件制約。本文確定的8個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象和27個(gè)監(jiān)測(cè)要素，難免存在不全面或者不準(zhǔn)確之處。相信隨著礦山地質(zhì)環(huán)境研究水平的提高，也借助于監(jiān)測(cè)技術(shù)方法的革新和儀器設(shè)備的研發(fā)，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象和要素會(huì)不斷得到補(bǔ)充完善、優(yōu)化調(diào)整。

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