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矿山地质环境研究现状

发布日期:2019-06-10  来源:人民长江  作者:秦鑫 陈洪凯  浏览次数:718
 

矿山地质环境研究现状

1.1 鼓励机制与保障

国家政策的鼓励与保障是有效推进矿山地质环境保护的先决条件。党的十八大将我国生态文明建设提到一个新的高度, 将生态文明建设作为人类文明进程的重大战略部署[10];2012年国土资源部环境司出台《全国“矿山复绿”行动方案》, 全国矿山复绿行动正式开启[11];2013年财政部、国土资源部公开发布了《矿山地质环境恢复治理专项资管理办法》[12]

徐媛媛、李昌干基于制约绿色矿山构建的法律问题提出了相关建议, 构思了绿色矿山未来的发展方向[13,14];朱清等建议通过建立完善环境代价核算制度、矿山环境准入制度、矿山环境污染总量控制制度、矿山地质环境治理保证金制度、矿山地质生态环境补偿金制度, 来实现对新问题的合理解决[15];罗小利等对我国矿山地质环境治理目前存在的主要困难和问题提出了引入市场机制出台土地使用权, 及尽快出台国家层面的鼓励政策等建议[16]

近年我国开启矿山公园-矿山环境恢复治理新模式[17,18], 周妍等根据我国土地复垦制度的不足, 认为应建立专业化、层级化的管理机构、单列矿业用地指标, 强化监管, 提出标准[19]。肖武等科学构建了矿区土地复垦成本评价模型, 为合理制定全国统一的土地复垦保证金征收标准指明了方向[20]

2006年我国矿产资源实行有偿使用制度, 林泉贞等建议矿产资源有偿使用制度改革应协调处理好近期与远期、资源税与费、政府与市场、开发与环境、收益与分配这五方面关系[21];程倩等运用博弈理论对矿产资源开发的生态补偿及其各利益主体之间关系进行分析, 得出各自的博弈均衡[22]

目前针对矿山地质环境保护的鼓励政策和保障机制聚焦于国家战略布局、相关法律法规、生态补偿制度、保证金、绿色矿山概念提出等几个方面, 建立了较为全面的鼓励与保障机制, 但这些措施在实施中的矛盾冲突有待进一步优化验证。

1.2 矿区环境评价与监测技术

合理评估矿山地质环境现状, 是实施矿山地质环境保护的基础。矿山地质环境监测技术是合理评价的关键, 是防灾减灾的重要环节。

完善的矿产资源规划环评制度是从源头预防和减少矿产开发对环境造成破坏的有效方法[23]。纪玉石等开展了露天矿闭坑环境地质灾害危险性分区研究[24];蒋正举等从生态环境破坏程度和周围环境敏感程度两方面构建采石废弃地生态环境影响评价模型[25]。梁登等利用层次分析法 (AHP) 将矿山遗迹划分为3个等级, 对其定量评价[26];张荣芝等从从生态影响后果和生态恢复潜力2个方面构建了矿山生态环境影响评价指标体系[27];赵晓亮等基于集对分析的“宽域式”函数结构, 建立了包含自然禀赋维、生态环境维以及人文指数维三维定量指标体系的矿山环境质量集对分析定量评价模型[28];杨武艳等选用资源损坏、地质灾害、环境污染、社会问题4个指标来评价贵州省松河煤矿地质环境影响[29];赵国平等基于模糊数学理论建立了风沙区采煤塌陷地表环境变化综合评价模型[30];罗炳佳等利用多变量综合指数评价法对贵州省矿山地质环境进行影响评估[31];Betrie G D等基于可能的边界和地球化学物种形成模型对矿区金属污染进行评估[32];Solek-Podwika K等通过对土壤微量元素的测量来评估废弃矿中硫化物和重金属风险[33];李骅锦融合岩移数据决策与ELM算法估算矿山开采最大下沉值[34]

尹宏杰等运用小基线集 (SBAS) 技术, 通过虚拟观测值的方法, 对DIn SAR获取的相位进行后处理, 获取了冷水江矿区的沉降序列图[35];张海荣等基于GIS复合分析建立了顶板水害间接预测的数学模型[36];郭加伟等利用IKONOS影像对矿山地质环境进行监测, 基于模糊数学综合评价法建立了研究区的评价指标体系[37];王钦军等建立了矿山地质灾害遥感影像识别标志及其监测方法[38];Bian Z和Lu Q利用遥感技术和GIS评估煤矿开采对于土地使用和生态破坏的影响[39];Loupasakis C等探讨了煤矿排水致地面塌陷的因素, 建立了适当的塌陷机制模型并将其用于矿山监测和地面塌陷预测[40]

矿区环境评价与监测主要通过危险性分区、GIS和遥感技术、层次分析、集对分析、模糊数学理论、影像监测、微量元素测量等手段实现矿区环境的多变量综合评价与监测。

1.3 矿区地灾防控与生态修复技术

矿区地灾防控与生态修复技术长期得到国内外学者及政府部门的高度重视, 有工程治理、物理性修复、化学改良法、植被修复、动物修复、微生物修复等技术类型。

目前我国矿山地质环境问题工程治理技术措施主要为边坡整形、护坡、支挡、地面整形、道路、排水、集蓄水、景观及监测工程等[41]。罗学升采用土坡修建挡土墙、沟口修建拦渣坝、控制边坡角、构造梯田等工程措施对福建长汀县风流岭离子型稀土矿区进行环境治理[42];祝启坤等针对土岭矿排土场综合治理与生态恢复工程, 提出了“削方减载+浆砌石挡土墙支挡+浆砌石骨架植草护坡+截排水+监测”等综合性防治工程方案[43];杨俊哲等提出了主动型生态环境综合防治技术体系:采前生态防护功能圈构建技术、采中矿井清洁开采技术、采后生态系统修复与功能优化技术体系[44]

陶小明等探讨了稀土氨氮废水处理技术 (吹脱法、离子交换法、折点氯化法) [45];针对矿山土壤质量显著下降问题, 罗才贵等认为可以从2个方面解决这个问题, 一是采矿之前将表层土取走, 待矿山恢复时再覆盖在上面, 其二是通过化学手段改善土壤结构[46];云南省某尾矿库采用威尔斯辐射法进行地下水脱水, 效果良好[47];Schoenberger E认为科学利用尾矿储存设备 (TSF) 可实现环境友好型采矿[48]

曾敏等对矿区植物修复植物选种问题进行了深入研究[49];张治国等研究发现洋姜 (Helianthus tuberosus) 和一年蓬 (Erigeron annuus) 是煤矿塌陷复垦区污染修复先锋植物[50];王超等以冀东地区矿排岩场为列, 开展了鱼鳞坑、客土和裸根苗直接装容器杯的综合造林试验[51];Han Y等通过试验得出喜盐草属 (Iris halophila) 是一种能有效治理Pb污染的植物[52];杨煜曦通过长达5 a的原位种植试验发现白云石/粉煤灰改良红麻复垦的化学-植物联合修复模式是复垦酸性多金属污染农田土壤的有效措施[53]。李茂忠采用工程措施与植物措施结合对信丰县修复稀土矿区进行生态修复[54]

孙占学等系统论述了矿区地下水修复技术现状, 阐述了地表净化法、生物修复 (植物根际过滤, 植物-微生物共存体系) 、微生物原位修复和渗透反应墙等[55];Chen Z等对单菌种生物矿化技术治理尾矿重金属 (Pb) 污染进行了研究[56];Kang C H等对生物 (组合菌种) 修复重金属污染 (Pb, Cd, Cu) 进行了研究, 与单菌相比效果更优[57];王瑾等通过试验发现丛枝菌根 (AM) 可提高矿区紫穗槐生长存活率和改善土壤营养结构[58];矿区地质环境的监测预报对矿区地质灾害减灾防控工作具有重大意义, 数字矿山仿真是采矿工程中一个热门的研究课题, 数字矿山信息系统可用于监测矿山地质环境变化, 协助防灾减灾工作。昆明市安宁矿基于3S技术建立了三维采矿诱发地质灾害的识别模型[59];柴修伟等基于DIMINE软件建立了昆阳磷矿数字矿床地形模型和三维实体模型系统[60]。信息化矿山开发、设计、生产、管理和监督, 在中国仍处于起步阶段[61]

综上, 我国矿山地质灾害防控技术着眼固废灾害、土壤修复、矿坑塌陷、水污染、矿山绿化等矿山地质环境问题, 衍生了工程治理、物理性修复、化学改良法、植被修复、动物修复、微生物修复等技术类型。矿区地质环境的监测预报对矿区地质灾害减灾防控工作具有重大意义, 我国矿山地质环境监测技术尚且停留在被动监测阶段, 矿山环境评价模型未实现智能化、预见化。与国外对比发现, 我国矿山地质环境修复技术在工程技术、植被修复等领域具有较为丰富的实践经验, 但在化学修复、动物、微生物修复等技术领域与国外差距较大;在信息化矿山开发、设计、生产、管理和监督领域, 中国仍处于起步阶段。

 
 
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