1、第第 6 章章 矿山地质环境问题及其治理矿山地质环境问题及其治理基本内容：基本内容：固体矿产资源开发中的环境地质问题、固体矿产资源开发中的环境地质问题、矿山地质环境治理矿山地质环境治理 重点掌握：重点掌握：v 地质环境问题类型地质环境问题类型v 地质环境工程治理技术地质环境工程治理技术v 地质环境生物修复技术地质环境生物修复技术6.1 6.1 固体矿产资源开发中的环境地质问题固体矿产资源开发中的环境地质问题v 固体矿产资源：固体矿产资源：以固态产出的矿产资源。以固态产出的矿产资源。v 形成与分类：形成与分类：分为内生矿床型矿产资源、外生矿床和变分为内生矿床型矿产资源、外生矿床和变质矿床型矿产资
2、源。质矿床型矿产资源。v我国主要矿产资源与分布：我国主要矿产资源与分布：已知探明储量的能源矿产有已知探明储量的能源矿产有煤、石油、天然气、油页岩、铀、钍、地热等煤、石油、天然气、油页岩、铀、钍、地热等8种，目前已种，目前已建成能源矿山、油田共建成能源矿山、油田共10613处。煤、石油、天然气在世界处。煤、石油、天然气在世界和中国的一次能源消费构成中分别为和中国的一次能源消费构成中分别为93%和和95%左右。左右。煤炭资源分布规律煤炭资源分布规律v蕴藏量大、蕴藏量大、煤种齐全，但煤种齐全，但肥瘦不均；地肥瘦不均；地域分布上呈现域分布上呈现西多东少，北西多东少，北多南少的格局。多南少的格局。金属矿
3、产资源分布规律金属矿产资源分布规律v探明储量居探明储量居世界第一的有世界第一的有钨、锡、锑、钨、锡、锑、稀土、钽、钛，稀土、钽、钛，居世界第二位居世界第二位的有钒、钼、的有钒、钼、铌、铍、锂等。铌、铍、锂等。非金属矿产资源分布规律非金属矿产资源分布规律v我国大多数非金属矿产资源探明储量丰富，其中菱镁矿、我国大多数非金属矿产资源探明储量丰富，其中菱镁矿、石墨、萤石、滑石、石棉、石膏、重晶石、硅灰石、明矾石墨、萤石、滑石、石棉、石膏、重晶石、硅灰石、明矾石、膨润土、岩盐等矿产的探明储量居世界前列；磷、高石、膨润土、岩盐等矿产的探明储量居世界前列；磷、高岭土、硫铁矿、芒硝、硅藻土、沸石、珍珠岩、水泥
4、灰岩岭土、硫铁矿、芒硝、硅藻土、沸石、珍珠岩、水泥灰岩等矿产的探明储量在世界上占有重要地位；大理石、花岗等矿产的探明储量在世界上占有重要地位；大理石、花岗石等天然石材，品质优良，蕴藏量丰富；石等天然石材，品质优良，蕴藏量丰富；固体矿产资源开发中产生的环境地质问题固体矿产资源开发中产生的环境地质问题v固体矿产资源开发利用过程中引发一系列岩、水、土的固体矿产资源开发利用过程中引发一系列岩、水、土的环境地质问题和生态环境问题，即产生生态环境的负效应。环境地质问题和生态环境问题，即产生生态环境的负效应。v如正在开采的或已废弃的煤矿和金属矿产地既产生诸如如正在开采的或已废弃的煤矿和金属矿产地既产生诸如岩
5、溶塌陷、采空区塌陷、矿坑突水、滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷、采空区塌陷、矿坑突水、滑坡、崩塌、泥石流、侵占农田等环境地质灾害，又会产生严重的水体、大气和侵占农田等环境地质灾害，又会产生严重的水体、大气和土壤的污染等环境问题土壤的污染等环境问题。6.1.1 6.1.1 煤矿开采造成的环境地质问题煤矿开采造成的环境地质问题 煤矿地下开采造成的环境地质问题煤矿地下开采造成的环境地质问题v开采沉陷：煤炭被采出后，形成采空区，随着采空区面开采沉陷：煤炭被采出后，形成采空区，随着采空区面积增大，上覆岩层将会发生移动与变形，但采空区面积达积增大，上覆岩层将会发生移动与变形，但采空区面积达到一定程度后，上覆岩
6、层的这种弯曲将达到地面后，形成到一定程度后，上覆岩层的这种弯曲将达到地面后，形成地表塌陷的现象地表塌陷的现象,这种现象称之为开采沉陷。这种现象称之为开采沉陷。v岩溶塌陷：岩溶塌陷：危害主要表现在危害主要表现在：破坏地表供水水源；破坏地表供水水源；破坏地面工程破坏地面工程设施和房屋道路的安全；设施和房屋道路的安全；引起降水、地表水回灌，危及引起降水、地表水回灌，危及矿井安全；矿井安全；破坏自然环境，加剧水土流失，从而破坏矿破坏自然环境，加剧水土流失，从而破坏矿区环境，改变生态平衡。区环境，改变生态平衡。v水资源环境破坏问题水资源环境破坏问题 1)水资源平衡破坏，采煤对水量影响主要表现为水量减水资
7、源平衡破坏，采煤对水量影响主要表现为水量减少、水位下降。少、水位下降。2）对地表与浅层地下水的污染。酸度高、悬浮物浓度大、）对地表与浅层地下水的污染。酸度高、悬浮物浓度大、含重金属离子，还会产生含重金属离子，还会产生F-、CN-、Cr2O42-、Cr207-、酚、酚等有害阴离子污染物的矿井水对地表水体和浅层地下水体等有害阴离子污染物的矿井水对地表水体和浅层地下水体产生了较大污染。产生了较大污染。v煤矸石堆放产生的地质环境问题煤矸石堆放产生的地质环境问题 煤矸石一般都是露天堆放，常年风吹日晒，雨水冲刷，煤矸石一般都是露天堆放，常年风吹日晒，雨水冲刷，风化分解，从而产生大量粉尘、酸性水、携带有重金
8、属的风化分解，从而产生大量粉尘、酸性水、携带有重金属的淋滤水，污染大气、土壤、地表水或地下水。淋滤水，污染大气、土壤、地表水或地下水。v矿井地质灾害矿井地质灾害 1）井巷工程围岩松动与冒落）井巷工程围岩松动与冒落 2）冲击地压）冲击地压 3）煤与瓦斯突出）煤与瓦斯突出 4）煤层自燃）煤层自燃 5）矿井水害）矿井水害 6）矿井热害）矿井热害v大气污染大气污染 1）有害气体排放）有害气体排放：主要成分是温室气体甲烷：主要成分是温室气体甲烷，井下其，井下其他作业过程中还产生部分有害气体，如井下使用的硝胺炸药他作业过程中还产生部分有害气体，如井下使用的硝胺炸药在放炮中产生在放炮中产生CO、NO和和NO
9、2，使用柴油动力机械排放的废，使用柴油动力机械排放的废气中含有大量的气中含有大量的NOx；煤炭自燃产生；煤炭自燃产生CO、CO2 等。等。2）粉尘）粉尘：主要成分是硅和铝的化合物：主要成分是硅和铝的化合物 露天开采造成的环境地质问题露天开采造成的环境地质问题v对土地资源的破坏：对土地的挖损、外排土场、尾矿排对土地资源的破坏：对土地的挖损、外排土场、尾矿排弃场；弃场；v对水环境的影响：降低含水层水位、基岩裸露、酸性水对水环境的影响：降低含水层水位、基岩裸露、酸性水和排土场淋溶酸性废水。和排土场淋溶酸性废水。v 对大气环境的影响：露天爆破、排土场扬尘。对大气环境的影响：露天爆破、排土场扬尘。6.1
10、.2 6.1.2 金属矿山开采造成的环境地质问题金属矿山开采造成的环境地质问题 矿井水的环境地质问题矿井水的环境地质问题金属矿山的矿井水的理化指标复杂，酸性水排放较煤矿山普金属矿山的矿井水的理化指标复杂，酸性水排放较煤矿山普遍得多。在众多的金属矿山中，以金属和非金属硫化物矿床遍得多。在众多的金属矿山中，以金属和非金属硫化物矿床开采的酸性矿井水问题最为突出。开采的酸性矿井水问题最为突出。矿渣与尾矿的环境地质问题矿渣与尾矿的环境地质问题除在矿区内压占土地外，同时造成矿区土壤环境、水环境与除在矿区内压占土地外，同时造成矿区土壤环境、水环境与大气环境的污染。大气环境的污染。6.2 6.2 矿山地质环境
11、治理矿山地质环境治理v 地质环境治理：地质环境治理：由于漫长的地球演化历史，不同地区因由于漫长的地球演化历史，不同地区因地质条件和气候与水文等条件存在很大差异，加之不同方地质条件和气候与水文等条件存在很大差异，加之不同方式不同程度的人类活动，从而造成不同类型的地质环境条式不同程度的人类活动，从而造成不同类型的地质环境条件或地质灾害的类型。边坡失稳、泥石流、岩溶塌陷、地件或地质灾害的类型。边坡失稳、泥石流、岩溶塌陷、地面沉降、土壤荒漠化等都是常见的地质灾害类型或地质环面沉降、土壤荒漠化等都是常见的地质灾害类型或地质环境问题。这些地质环境问题若不能被充分认识和有效地得境问题。这些地质环境问题若不能
12、被充分认识和有效地得到治理解决，它们将会产生巨大的环境影响，甚至造成巨到治理解决，它们将会产生巨大的环境影响，甚至造成巨大的地质灾害。地质环境治理工作就是采用工程治理与生大的地质灾害。地质环境治理工作就是采用工程治理与生态修复的方法对各种地质灾害和地质环境问题进行治理，态修复的方法对各种地质灾害和地质环境问题进行治理，消除隐患、恢复环境。消除隐患、恢复环境。6.2.1 6.2.1 矿山地质环境的工程治理技术矿山地质环境的工程治理技术 矿山地面减沉技术矿山地面减沉技术v 井下矸石（水砂）充填减沉技术：井下矸石（水砂）充填减沉技术：利用砂、石以及厂矿利用砂、石以及厂矿的炉渣、尾矿等充填材料将采空区
13、充满，借以支撑围岩，的炉渣、尾矿等充填材料将采空区充满，借以支撑围岩，防止或减少围岩的跨垮落和变形的一种顶板管理方法。防止或减少围岩的跨垮落和变形的一种顶板管理方法。地表塌陷的治理与复垦技术地表塌陷的治理与复垦技术v煤矸石充填复垦：当塌陷地自然回填的煤矸石作为建设煤矸石充填复垦：当塌陷地自然回填的煤矸石作为建设用地地基时，其地基承载力是不能满足建筑和道路工程要用地地基时，其地基承载力是不能满足建筑和道路工程要求的，必须进行地基压实处理，以提高地基的紧实度，才求的，必须进行地基压实处理，以提高地基的紧实度，才能达到工程要求。能达到工程要求。v粉煤灰充填复垦：利用电厂原有设备和增加所需要的输粉煤灰
14、充填复垦：利用电厂原有设备和增加所需要的输灰管道，便可将灰水直接充填到塌陷较深区域，充填灰水灰管道，便可将灰水直接充填到塌陷较深区域，充填灰水比例以比例以1 101 20为宜。为宜。v非充填复垦：在低潜水位塌陷区，在塌陷盆地底部挖塘非充填复垦：在低潜水位塌陷区，在塌陷盆地底部挖塘蓄水或打井灌溉，使复垦后的塌陷区成为浇灌型保水、保蓄水或打井灌溉，使复垦后的塌陷区成为浇灌型保水、保土、农果相间的陆生生态系统。在中潜水位塌陷区可将盆土、农果相间的陆生生态系统。在中潜水位塌陷区可将盆地低部深挖成能蓄水养鱼的深水池塘，使其同时具有蓄洪地低部深挖成能蓄水养鱼的深水池塘，使其同时具有蓄洪和浇灌功能，将周围和
15、浇灌功能，将周围“坡子地坡子地”改建为围绕塌陷盆地的宽改建为围绕塌陷盆地的宽条带水平梯田。在高潜水位塌陷区，将塌陷区复垦为鱼米条带水平梯田。在高潜水位塌陷区，将塌陷区复垦为鱼米之乡，努力发展高产值、高效益农业。之乡，努力发展高产值、高效益农业。煤矸石山和金属矿山生态修复技术煤矸石山和金属矿山生态修复技术v覆土绿化技术：在矸石山表面覆盖一定厚度的土壤、粉覆土绿化技术：在矸石山表面覆盖一定厚度的土壤、粉煤灰、污泥等。煤灰、污泥等。v无覆土绿化技术：将植物直接栽种于煤矸石山表面的矸无覆土绿化技术：将植物直接栽种于煤矸石山表面的矸石风化物上，然后在植树穴或植树带内进行适量石风化物上，然后在植树穴或植树
16、带内进行适量“客土客土”，而不采用表面全部覆土、覆污泥等基质改良技术。而不采用表面全部覆土、覆污泥等基质改良技术。6.2.2 6.2.2 矿山地质环境的生态修复技术矿山地质环境的生态修复技术 土壤环境修复技术土壤环境修复技术v 动物修复技术：动物修复技术：通过土壤动物群的直接（吸收、转化和通过土壤动物群的直接（吸收、转化和分解）或间接作用（改善土壤理化性质，提高土壤肥力，分解）或间接作用（改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长）而修复土壤污染的过程。促进植物和微生物的生长）而修复土壤污染的过程。v植物修复技术：利用自然生长或遗传培育植物修复污染植物修复技术：利用自然生长或遗传培
17、育植物修复污染土壤的技术。土壤的技术。v微生物修复技术：利用微生物将环境中的污染物降解或微生物修复技术：利用微生物将环境中的污染物降解或转化为其他无害物质的过程。转化为其他无害物质的过程。地下水环境生态修复技术地下水环境生态修复技术v地下水原位修复技术：在基本不破坏土壤和地下水自然地下水原位修复技术：在基本不破坏土壤和地下水自然环境的条件下，将受污染的地下水原位进行修复。环境的条件下，将受污染的地下水原位进行修复。v地下水异位生物修复：通过一定方法，将地下水中的液地下水异位生物修复：通过一定方法，将地下水中的液态污染物与气态污染物抽取出来，在地面建造的处理设施态污染物与气态污染物抽取出来，在地
18、面建造的处理设施内进行生物处理净化。内进行生物处理净化。边坡与山石采场生态修复技术边坡与山石采场生态修复技术v国内外现今所采用的边坡和宕口的生态修复技术主要是国内外现今所采用的边坡和宕口的生态修复技术主要是靠植物根茎与土壤间的附着力以及根茎间的互相缠绕来达靠植物根茎与土壤间的附着力以及根茎间的互相缠绕来达到加固边坡、提高坡面抗冲刷的能力。到加固边坡、提高坡面抗冲刷的能力。v主要修复技术包括：建立人工植被、植生带、液压喷播、主要修复技术包括：建立人工植被、植生带、液压喷播、网袋工程、框格工程、客土种子喷播工程、厚层基材喷播、网袋工程、框格工程、客土种子喷播工程、厚层基材喷播、OH液植草护坡、植被型多孔混凝土护坡等。液植草护坡、植被型多孔混凝土护坡等。v 矿山地质环境问题类型矿山地质环境问题类型v 矿山地质环境治理技术分类矿山地质环境治理技术分类v 两淮矿区矿山地质环境治理技术两淮矿区矿山地质环境治理技术 思考与讨论题思考与讨论题
