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地質災害的形成主要有兩個方面的原因,一個是人為原因,另一個是自然原因。對于煤礦開采工程施工過程中由于人為作用帶來的地質問題,是當前煤礦開采工程施工過程中的一個重要部分,尤其是當前很多地區都開始對地下資源進行大量開采,由于大自然中的很多資源都是屬于不可再生的資源,隨著人們對自然的利用力度逐漸變大,對很多自然地區進行勘測和施工,導致很多資源逐漸枯竭,比如在有的煤礦開采區域就很容易出現地下被掏空的現象,出現下伏采空區,對于路面上的各種設施的穩固性和安全性有很大的影響。在各種開采煤礦開采工程的推進過程中,使得地質環境出現了較大的損壞,與此同時,造成地質災害的原因還有自然原因,自然地質作用造成的地質問題主要有風化作用、地下水作用、變質作用、沉積作用、剝蝕作用等,在這些問題的基礎上進行煤礦開采工程開采,將會帶來十分嚴重的安全隱患。自然地質作用都是自然作用形成的結果,指的是地球內部的一些構造運動、地震作用等,這些作用一旦發生,就會帶來嚴重的地質災害,對煤礦開采工程施工過程中施工人員的安全、施工質量等帶來十分嚴重的影響。地表環境與煤礦開采工程施工過程中的地質之間具有一定的聯系,往往能直接影響地質災害的發生。地質災害問題的防治是我國煤礦開采過程中的一個重要內容,煤礦開采過程中對地質環境帶來的影響,往往會對人類的生存以及發展帶來很大的威脅,當外界對煤礦開采過程中的地質的活動超過了其承受能力,則會導致地質災害問題的出現,地質災害問題的出現會對人類的生命財產帶來嚴重的損害,我國每年都會有地質災害問題現象出現,由于地質災害問題造成的損失是無法估量的,地質災害問題越嚴重,危險性就越大,對煤礦開采過程中的質量以及安全也會帶來更大的影響。對此要加強對煤礦開采活動的管理,對于煤礦開采工程的地質災害要進行有效的監測,對具體的變形情況進行了解,從而有助于采取相應地措施防止地質災害地出現。
二、煤礦開采地質問題研究現狀
當前的煤礦開采過程中對環境地質帶來的影響越來越大,加強各種環境地質問題的防范是當前采礦行業中研究的一個重要內容,因此當前煤礦開采領域的研究者與地質領域的研究者之間加強了交流,對煤礦開采以及地質災害隱患進行分析,對于煤礦開采過程中的地質災害的預防提供了相應的理論依據。比如當前煤礦開采過程中對環境地質帶來的問題的評價體系得到了相應的完善,在對煤礦開采過程中對環境地質帶來的問題進行調查時各種調查技術也變得越來越完善。盡管如此,但由于煤礦開采的巨大經濟效益,當前很多煤礦在進行開采的過程中,對地質災害的預防還是不夠。在煤礦開采地質災害問題的防治過程中存在的問題有兩個方面,一方面,對煤礦開采過程中重大地質災害隱患的發現能力不夠強,當前很多煤礦開采地質災害問題完全表現出來之前都會有一些具體的表現,而我國當前的煤礦開采地質災害問題研究過程中對這些表現現狀的研究還不夠清楚,因此導致煤礦開采地質災害問題的防治效率得不到提升。另一方面,對各種煤礦開采地質災害問題進行監測的手段比較落后,沒有建立相應的煤礦開采地質災害問題監測網絡,因此不能及時反映煤礦開采過程中的地質變化、各種地質隱患等,也不能對煤礦開采地質災害問題進行預防,出現煤礦開采地質災害問題的概率大大提升。
三、煤礦開采地區的地質災害進行預防的方法研究
(一)對煤礦采空區進行監測
在煤礦開采過程中最常見的一個問題是出現采空區,即由于長期開采導致地下被采空而出現地表下沉現象,采空也是誘發其他地質問題的基礎,為了防止采空區對地表上的生產生活帶來較大影響,在煤礦開采過程中應該要加采空區的監測管理,在采空區監測過程中,一個重要的步驟就是要加強對監測點的合理布置,監測點的布置是否合理,對監測結果有很大影響。密度適當、均勻的監測點,可以對監測過程中各個位置的情況進行反映。對煤礦采空區進行監測的過程中,對于監測點而言,一般是將其設置在遠離采空區的地段,防止采空區出現坍塌、沉陷等對監測點帶來影響,也可以避免由于自身移動或者公路的施工導致監測點被破壞的現象的出現,對于監測點網絡而言,要實現施工方案中的圖形強度,形成合力的觀測路線。在觀測點的布置過程中,包括兩個方面,第一是基準點的布置,第二是工作基點的布置。對于基準點的坐標設置而言,其坐標應該由兩次連續測量的GPS設備觀測數據進行軟件處理并且對誤差進行處理之后得出,在取值的過程中要盡量取平均值,使得基準點的坐標更加準確,誤差更小。第二,對于工作基點的布置。工作基點的設置應該要選擇位置比較穩定、視覺條件較好、不容易被破壞的地方。
(二)對煤礦開采地質問題進行有效的評價
在煤礦開采地質問題的解決過程中,首先要對煤礦開采地質問題進行相應的評價,確定地質問題處于何種等級,然后才能相應地建立多層次的評價模型,對不同煤礦開采過程中遇到的不同層次的地質問題有效地解決,也能為煤礦開采過程中各種地質隱患的監督和管理奠定堅實的基礎。
(三)加強先進技術在煤礦開采過程中的應用
在煤礦開采過程中為了加強對各種地質災害的防治,需要加強對各種先進技術的應用,比如遙感技術、地理信息技術、GPS技術等。在地質災害的防治過程中,需要應用各種測繪技術進行災害的檢測,GPS技術、GPS-RTK、地理信息技術等,都是在地質測繪過程中必不可少的,地質測繪技術是應用最為廣泛的一種測繪技術。應用先進技術對地質災害進行預防的過程中,首先要應用測繪技術對煤礦開采工程中的地質災害發生時的自然現象進行提取,其次,對煤礦開采工程地質災害狀況進行分析,第三,要及時對煤礦開采工程中地質災害的危險程度進行評價。比如某煤礦在進行開采的過程中突然發生了坍塌現象,由于災害限制,某些地方人不能達到,則需要立即使用這些測繪技術,比如衛星以及雷等對現場的情況進行了解,從而積極開展相應的營救。再比如有的煤礦開采過程中利用遙感技術對煤礦開采工程地質災害的狀況進行監測,對煤礦開采過程中的地質災害的發展態勢進行了解,從而將各種煤礦開采工程地質災害相關信息傳遞給救災部門,使得相關部門可以及時采取相應的措施進行救災。
四、結語
海拉爾煤礦位于陳旗煤田寶日希勒礦區東北部,行政區劃隸屬呼倫貝爾市海拉爾區謝爾塔拉鎮。距海拉爾區約25km,距寶日希勒鎮約5km。自1995年開始建設,先后建成10對立井,生產規模為30萬t/a,屬小型礦井,開采面積0.3km2,于2004年全面關停。
二、地質概況
海拉爾煤礦位于陳旗煤田寶日希勒勘探區東部詳查區的東北部,處于向斜北翼東端,地層較平緩,傾向西南,傾角4°~6°;無巖漿巖活動,構造屬簡單類型。區內地層簡單,上部均有第四系覆蓋,中部為含煤地層,下伏地層主要為泥盆系上統的變質巖。第四系十分發育,廣泛分布于煤系地層之上。主要由沖積、洪積的更新統和湖沼沉積、風積的全新統組成,厚度在19.35~32.90m之間。含煤地層為扎賚若爾群大磨拐河組(K1d5)的含煤段。含煤段主要由黑褐色煤、炭質泥巖、灰—深灰色泥巖、灰—淺灰色粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖、砂質礫巖等組成。井田內煤層自上而下發育有5層,其中21+2是該礦井開采煤層,最大可采厚度17.00m,最小7.46m,平均12.16m,結構簡單;埋深在28.56~78.84m,平均55.39m。
三、自然環境
礦區地處呼倫貝爾草原深處,周圍均是天然草場和耕地,地勢較為平坦,地表被堿草等草原植被覆蓋。地處干旱半干旱地區,降水稀少,氣候寒冷,植被再生能力低。
四、塌陷區現狀及危害
4.1塌陷區現狀
地面塌陷是指地表巖、土體系在自然或人為因素作用下,向下陷落并在地面形成塌陷坑(洞)的一種地質現象。地面塌陷往往伴生地裂縫。地面塌陷、地裂縫具有發生面積大、危害性大的特點。海拉爾煤礦10對立井隸屬于海拉爾煤炭開發總公司,生產規模小,開采煤層距地表距離28.56~78.84m。由于開采煤層距地表比較淺,采空區易塌陷,同時礦井在生產期間追求短期經濟利益,實行掠奪式開采,采富棄貧,亂采濫挖,越界開采,這些無序、不合理開采對地表環境的影響更為明顯,自2004年關閉后開始塌陷,在整個采區及鄰近的區域內,形成了大小數十個塌陷坑和地裂縫,規模不等,一般塌陷坑直徑約25m,深20~30m,最深的塌陷坑用肉眼看不到底。塌陷坑造成礦區內原有的建筑坍陷。雖然采區四周設置了圍欄,但牲畜掉入坑內的現象時有發生,這對周圍的村民和牧民的生命與財產的安全造成威脅。
4.2塌陷區對地質環境的影響
4.2.1水資源的危害
當地下煤礦開采面積達到一定范圍,地層移動將引起地表變形,使地表產生大面積塌陷,從而導致塌陷區的水系遭到破壞,引發農業地質環境的變化,導致生態變化。周邊大量耕地農作物不能得到及時灌溉,產量大面積減少,給農民的生活造成極大的損失。塌陷區內存放的大量矸石,在風化作用下粉碎,并隨著雨水的沖刷,通過塌陷坑和地裂縫灌入地下,造成地下水污染。
4.2.2土地資源的危害
地下煤炭開采,常常引起地層的變形、裂縫,特別是大面積采煤塌陷區,破壞地表形態,使周圍環境結構與土地功能發生改變。一方面占用和毀壞了土地資源,破壞了地表植被和土壤結構、土壤成分,使植被面積減少、生物環境破碎。生物多樣性受損,造成土地貧瘠化,特別是對耕地的破壞,造成土地地表流失,加劇土地干旱;另一方面,煤礦開采時占用一定的土地面積堆放矸石,矸石污染土壤,直接導致土地生產能力的喪失。
4.2.3草原及植被資源的危害
塌陷區周圍的地表產生裂縫,周邊的草原植被生長環境被破壞,植被明顯減少,地表產生張口裂縫、塌陷、漏斗,造成大量土層松散,加劇水土流失,破壞植物生長環境,加劇風蝕和沙化。煤礦地下開采過程需要疏干排水,導致區域性地下水水位下降,從而破壞了整個地表水、地下水系統均衡,使植物的生長明顯受影響,甚至死亡,改變了原有生態系統,致使草原沙化。
五、塌陷區地質環境治理存在的問題
5.1礦山企業地質環境保護意識淡薄
海拉爾煤礦是在我國大力發展鄉鎮企業的經濟背景下建設的,企業只顧經濟利益,生產中重開發、輕保護,對保護地質環境意識淡薄。開采過程中造成礦區地表塌陷、水體污染、土壤植被破壞等環境問題,根本不進行礦山地質環境恢復治理。
5.2礦山環境治理投入不足
礦山地質環境治理往往需要投人大量的資金。企業在經濟利益的驅動下,不愿意投入資金進行地質環境恢復治理。目前,該礦井停產遺留下來的礦山環境問題,由于資金投人少,礦山地質環境治理進展緩慢。
5.3礦山地質環境狀況不明
該礦井在開采過程中,沒有專門的地質環境專題調查和地質環境監測資料,所以礦山開采對地質環境的破壞情況、采空區和采掘巷道位置布置、地面塌陷狀況等沒有詳細的技術資料,不能為編制地質環境恢復治理方案提供所需依據,為地質環境恢復治理工作帶來了技術困難。
六、治理措施
采煤塌陷區的治理是一項復雜的系統工程,對此,應該結合實際情況,因地制宜采取多項措施,恢復和治理塌陷區的地質環境,修復周邊的自然生態環境。
6.1加大治理力度
煤礦雖已關閉,但按照“誰開發、誰保護,誰污染、誰治理,誰破壞、誰恢復,誰使用、誰補償”原則,應投入一定資金,完成歷史欠賬。因此政府和企業應多方努力,加快治理,恢復該區域的地質環境和生態環境。
6.2做好環境地質調查和勘查
在治理前必須對本區域進行測繪等工程勘查工作,對地質、水文地質進行調查,查明采空區的分布范圍、埋深、厚度,查明塌陷區的分布,預測采空區塌陷發展的趨勢,為治理工作提供依據。
6.3充填復墾
根據塌陷區無積水、塌陷坑深淺不一、大小不等的情況,可以采用“一填、二平、三復墾”的措施。“一填”是利用建筑垃圾、原有的矸石、采礦棄土,填埋治理區內塌陷坑。充分利用原有的地形,隨坡就勢,不要求治理區內按統一標高整平。這一過程中注意選用填充材料不要有污染,防止二次污染。“二平”是回填后要平整,使塌陷區地較平整并充分壓實。“三復墾”是在整平的地表上覆蓋0.3~0.5m的腐植土,給填埋區地表植被創造一個生長的環境,然后人工種草或種植易生長的農作物或林木栽植,這樣可以逐漸改善塌陷區地質環境,恢復這一區域自然生態環境。
6.4資源回收,廢地利用
目前,世界上很多震區,原本都是無震區,在水庫蓄水以后就會產生破壞性的地震。水庫在蓄水以后很可能會引發地震。水庫地震活動與蓄水過程有著很大的相關性,但是震級一般都不高。為了防止水庫引發的地震,我們要注意在地質環境比較差、斷裂發育或者巖性不均勻的地區以及在地震活躍去建設水壩時,要選擇抗震性能較好的材料和壩體;在水庫建成蓄水以后,要加強對地震的觀測,如果發現有微震現象就應該嚴格控制水位,減緩水位升高速度,減小水壩負荷,降低水壓,消除地震的誘因。
水庫在建成蓄水以后,因為其水位的變化和波浪的作用,原來岸坡極有可能會失去平衡,發生山體滑坡或者塌滑破壞現象。三門峽大壩在蓄水兩年期間發生了多次塌岸事件,所以,在水庫蓄水前,要對岸坡進行削坡,發現可能會出現滑坡的山體時,要事先進行排水,并且對其進行加固等措施,也可以事先對這些山體進行清除。
水庫在修成蓄水后,壩基承受較大水壓,可能會出現滲透。在水庫邊緣的薄弱山脊、縫隙、溶洞、溶槽或者斷裂帶等等,漏水量可能會很大,這就影響著水庫的使用,還能影響周邊地區的水文和地質條件。
從實踐來看,不只是水利工程對地質環境會造成一定的影響,相反地質環境也會對水利工程產生一定的影響。地質環境對水利工程的影響主要有滑坡和泥石流等動力工程的地質現象,土地沉陷、沙土液化、黃沙濕陷以及邊岸再造等各種各樣的地表的變形破壞,還有地表的巖土體性質的改變等等,這些問題的存在,可能會對水利工程造成非常嚴重的后果。我們要調查和研究這些現象的發展速度和規模以及趨勢,針對不同的現象做出不同的技術措施,用以防止和削弱這些變形造成的破壞。具體主要表現在以下幾個方面:
1.水體環境導致的坡體滑動
在我國古代就有治坡先治水的說法,這其中的主要原因是水和水的作用,會減少巖土體的抗剪的強度,加大裂縫的水壓和上浮力,從而減小了坡體原本的穩定性。如果沒有誰的作用力,那幾乎不會產生滑坡動力工程帶來的地址破壞的現象,除了一些特殊的地質構造會對形成滑坡造成一定的影響。軟弱的夾層,風化作用下形成的裂縫、夾層地下水作用下的泥化夾層等等,都很容易構成滑動面的構造。這些構造面,再結合水的作用,就會使動力工程地質的破壞更加劇烈。滑坡一般都與地表和地下的水系分布和運動的方向以及趨勢,還有存在的方式等各個方面存在密切的聯系。
2.水位問題
一般水利工程都是把水位提高,造成原有的土體飽和并且軟化,使含水量增大,內摩擦角和內聚力降低,抗剪能力減小,使土體出現了剪切破壞,出現地面的不均勻沉降或者沉陷等等,這些現象與水位下降時出現的土體有效的應力加大造成的地面沉降現象不同,所以,在建筑工程的設計上存在很大的區別,對臨近水系的工程測量與設計方面也要考慮這些因素的影響。
3.地質環境的沙土液化問題
水庫在建成蓄水以后,飽和后的粉土在經過地震的作用后,孔隙的水壓力增強,有效應力會逐漸降低,甚至會歸零,這時,沙粒會在水中懸浮,承載力和抗剪性都會大幅下降,造成冒砂或者噴水現象的出現。這其實是液化的地震現象,所以,水利建筑必須要進行抗震和預防的設計。
4.地質環境對水庫周邊岸坡的邊坡再造問題
邊岸的坡體因為坡腳被沖蝕造成局部的失穩狀態,會造成大的崩塌紅著是滑坡現象,這不僅會危及水庫,還會對周圍的建筑物造成危險,產生大量的固體徑流物,造成水庫淤積的加速,從而減小水庫的庫容量,嚴重的情況下,會造成崩塌涌浪,釀成災難性的結局。
5.地質環境對蒸發強烈地區的影響
隨著水利建筑工程的興建,地下水位會逐漸升高,埋藏深度變淺,使得地下水在毛細作用下上升到土地表層,然后蒸發。造成地下水和土壤中的鹽分上升到土地表層,從而凝聚,造成土壤的鹽漬化。
6.地質環境的沼澤化
棗莊市是典型的資源型工業城市,礦產資源豐富,地質工作程度高,區內現有采礦權149個,涉及煤礦、鐵礦、石膏礦等9個礦種,礦區面積601.957km2,占棗莊市總面積的13.19%。其中,煤礦43個,面積542.4km2,占采礦總面積的90.11%。全市礦山企業318家,小型企業約占企業總數的88%。由于小型礦山企業的技術水平和資金力量有限,礦產資源開采活動對當地的地質環境造成了很大的破壞。截止目前,轄區內已發生過地質災害、含水層及地下水資源破壞、地質地貌景觀損毀、土地資源破壞等多種礦山地質環境問題,并間接引起生態系統功能損毀。所發生過的地質災害類型主要有地面塌陷、崩塌、滑坡和泥石流等,其中開采地下水引起的巖溶塌陷在北方地區影響較大。受礦坑排水和洗煤水影響,柴里等部分礦區周圍地下水SO42-,總硬度、礦化度超標。鐵礦、石灰巖礦和砂頁巖礦等露天開采形成大面積采坑,改變了原生農田、林地、草地地貌景觀。煤礦和石膏礦的地下開采導致薛城區、嶧城區、臺兒莊區和滕州市約8.14km2的地面塌陷,引起地面變形,造成地面積水,使原有土地使用性能發生變化。同時,現存的37座矸石山和大量的選礦廠、尾礦堆占用了寶貴的土地資源。除此之外,由于土地資源具有生態服務功能,耕地、林地、沼澤等土地資源破壞間接造成了生態價值的流失。
二、棗莊市礦山地質環境代價核算指標及方法
1、礦山地質環境代價核算方法選取原則由于礦山地質環境價值存在確定性、半確定性和不確定性,在損失核算過程中,可靈活采用直接市場核算法、替代市場核算法和意愿價值核算法等多種方法。其中,直接市場法運用貨幣價格計算可量化的環境代價,如土地性能破壞對農作物造成的損失、地質災害造成的人員傷亡損失。替代市場核算法是對沒有市場價格的環境使用替代物的市場價格來估算其隱含價值。防護支出法、回填法在礦山地質環境破壞損害核算中最為常用。對價值不確定的礦山地質環境可選用意愿價值核算法,通過調查對環境改善的支付意愿或環境惡化希望獲得的補償意愿來解釋環境價值損失。
2、棗莊市礦山地質環境代價核算指標及方法根據棗莊市礦山地質環境破壞現狀,將地質環境代價劃分為地質災害損失、含水層破壞損失、地形地貌破壞損失、土地資源破壞損失和土地生態價值損失五大類。礦山地質災害損失主要取決于兩個方面:一方面是致災體本身的破壞力、活動程度、危害范圍等;另一方面是受災體本身,包括受災體類型、抗破壞能力、數量,以及社會經濟中的人口、建筑、設備設施、農作物等分布情況。根據這兩方面的情況,礦山地質災害損失可有兩種計算方式,即地質災害直接經濟損失核算法和防治工程費用支出法。如疏干排水引起地下水位下降、水系破壞,儲水能力下降,加大取水難度,造成用水困難,增加用水成本,其代價核算的方法可以用地下水污染恢復費用核算法、地下水資源價值損失核算法、地下水位下降經濟損失核算法、含水層儲水功能恢復費用核算法等。地形地貌價值包括旅游景區經濟價值和景觀環境價值,可用旅行費用法衡量人們對旅游景區的支付意愿,從而計算地質地貌景觀、地質遺跡、人文景觀等的經濟價值。地形地貌破壞帶來的景觀環境價值損失則可以用恢復工程費用法進行核算。棗莊市土地資源破壞包括煤矸石、露天采坑對土地資源的占壓和地面變形、土地質量變化引起的資源價值損失。這兩種損失均可通過土地基價計算得出。此外,由于土地資源具有生態系統服務功能,土地質量和利用方式的變化會影響生態系統的生產力和生物多樣性,引起生態環境的改變。因此,土地資源破壞還會引起間接的環境代價。通過對土地生態價值代價的核算,可定量表示土地資源破壞對生態系統服務功能的影響。棗莊市礦山地質環境破壞代價核算指標和可選核算方法。
三、棗莊市礦山地質環境代價核算選用
上述礦山地質環境代價核算方法,對2012年棗莊市礦產資源開發地質環境代價進行核算。
1、地質災害直接損失采用直接核算法,地質災害損失=人員傷亡損失+家庭財產損失+公共基礎設施損失+其他財產損失。其中,家庭財產損失包括房屋建筑損失和非建筑損失(如農作物)。基礎設施損失主要體現在道路交通、水電、通訊等方面。2012年,棗莊市發生崩塌、滑坡和泥石流等多種地質災害。其中,山亭區崩塌損毀樹木11000多棵,損毀道路(含指示牌、防護欄等)200多米,造成經濟損失125萬元;北嶺自然村滑坡損毀各類果樹農作物,造成經濟損失約50萬元;3次泥石流地質災害毀壞農田32畝、果林20畝,直接經濟損失100萬元。全年無礦山地質災害人員傷亡記錄,礦山地質災害代價共275萬元全由財產損失引起。
2、含水層破壞代價核算按照地質資源價值評估方法,地下水資源開采價值指未被污染時的總價值,一般按水資源銷售價格的6%~10%計算。根據棗莊實際情況,該值取7%,則:地下水資源開采價值=7%×地下水資源開采量×水資源價格。棗莊市現有42家采煤企業,地下水資源開采總規模為3495.98萬噸/年。當地水資源價格按照3.25元/m3計算,采用地下水資源價值損失評估方法,該地區采煤活動每年造成795萬元地下水資源開采價值損失。
3、地形地貌破壞代價核算棗莊市受礦產資源開發影響最大的為塌陷地貌。當地露天開采塌陷區和井下開采塌陷區內不存在地質遺跡和地質地貌景觀保護區,無旅游消費價值。采用塌陷回填治理費用法核算景觀環境價值損失。塌陷坑回填費用=直接費工程費+措施費+間接費+利潤+稅金+其他費用+不可預見費。其中,措施費、間接費、利潤、稅金和不可預見費分別按2.4%、5%、3%、3.22%和2%計提。棗莊市塌陷區總面積90.9km2,平均深度約為2m,按60%工程量回填,回填量為10908×104m3。工程施工以機械為主,按33元/m3計算直接工程費,則塌陷回填治理費用為409339萬元。
4、土地資源破壞代價核算在土地資源破壞代價核算中,判斷土地是否遭受永久性破壞是關鍵。若土地資源可以通過一定的措施加以部分甚至完全恢復,可在評估損失時只需要考慮對其進行清理恢復的費用,具體計算時用災害破壞面積與該種土地類型基價的1%來進行估算;若土地資源破壞嚴重以致于無法恢復,則損失直接按照土地基價估算。棗莊礦山土地資源破壞代價包括兩部分:一部分是煤矸石、采礦坑等對土地資源占壓破壞引起的,這部分的代價可以用清理費來估算損失;另一部分是地面變形、地面積水等導致土地的質量、用途發生改變,這部分可通過不同土地利用方式變化前后的土地基價差計算。土地資源占壓代價=∑(各類土地資源基價×占用土地面積)×1%土地質量變化代價=∑變化前各類土地資源價值-∑變化后土地資源價值2012年棗莊市礦山土地資源破壞情況全市煤矸石、露天采坑等占壓工礦地、農田、林地分別為27.9公頃、363.9公頃、12.4公頃,共造成經濟損失836.53萬元。礦產資源開發導致土地質量下降、用途發生改變,原有803.8公頃農田和11公頃林地變成草地131.6公頃、濕地131.4公頃、水域540.4公頃和荒地11.4公頃,土地用途變化造成經濟損失約82620萬元。該地區礦山土地資源破壞造成損失共計83457萬元。
5、土地生態功能破壞代價核算土地生態功能破壞代價即土地資源生態系統服務功能的價值變化量,等于礦產資源開發后不同土地類型生態價值之和與礦產資源開發前不同土地類型生態價值之和的差。土地生態價值=∑(各類土地生態服務價值×各類土地面積)根據表2的土地破壞變化面積和各類土地生態服務價值,土地生態功能破壞損失為399萬元。
四、核算結果
由以上核算可得,2012年棗莊市礦產資源開發地質環境破壞損失共計494265萬元,其中直接經濟損失493866萬元,間接生態價值損失399萬元。在核算過程中,地面塌陷未造成人員傷亡、財產毀壞等直接經濟損失,地質災害代價中不核算該項損失內容。在地形地貌破壞損失核算中,以塌陷回填治理工程費用估算其景觀環境價值的損失。含水層破壞損失只有煤礦開采對地下水資源破壞的部分,缺少對含水層水位下降和其他礦種開采對地下水影響,地形地貌損失也只考慮了塌陷坑的回填,缺少露天采坑治理(面積3.225km2)的相關統計,因此實際損失要比上述計算結果大。
五、結語
1.1社會發展需求
煤炭是社會經濟發展的主要資源之一,隨著科學技術的發展以及社會發展需求,逐漸涌現出更多煤礦,雖然在一定程度上緩解了經濟發展對煤炭的需求問題,但是從整體上來看,我國煤礦開采與后期管理工作相對粗放,往往會導致礦區地質環境出現問題,嚴重的甚至會對礦區周圍生態環境造成影響,不但會影響周圍居民正常生活,同時也會增加環境治理經費。尤其是一些小型煤礦,大部分都集中在老礦區,隨著地質環境問題的出現,逐漸引發一系列社會問題。如現在逐漸增多的土地損毀、建筑物破壞等,對于可用地面積較小的地區來說,無疑是雪上加霜。另外,煤礦開采時處理不當,導致煤炭、矸石等長期暴露于空氣中,大量的有害物質在雨水沖刷的作用下溶出對空氣、土壤以及水體等造成污染,嚴重影響人們正常生產與生活,逐漸發展成關系社會和諧發展的問題。
1.2環境保護需求
很多煤礦開采層比較淺,開采后對地表環境影響相對明顯,如地裂縫、地表塌陷以及地表滲漏等,必須要加強此方面工作的重視。尤其是對很多小型煤礦來說,大部分為大型煤礦的邊角部分,或者是相對獨立的塊段,地質構造更為復雜,再加上上部巖層已經出現不用程度的形變,進而會對地表土體以及水環境等產生巨大的影響。另外,很多小型煤礦開采企業,為獲取更多利益,在開采時選擇用掠奪式開采方式,對開采技術以及工藝管理不當,煤炭以及矸石等隨意亂放,對礦區周圍環境造成嚴重不良影響。隨著煤礦地質環境問題的逐漸加重,對水體、空氣以及土壤等影響更大,進而會影響周邊生態系統。
2煤礦地質環境管理現狀
2.1地質災害頻繁
礦山地質環境管理是提高煤礦開采效率的主要措施之一,更有利于我國經濟與社會的可持續發展。就目前現狀來看,我國針對不同地區礦山地質環境問題制定了相應的管理制度,但是因為各地區礦產資源開況不同,技術與經濟水平也不同,雖然取得了一定的成果,但是卻也存在改善不合理的情況,部分地區地質災害出現頻繁。例如西北地區生態環境背景脆弱,隨著煤礦開采程度的不斷推進,當地地質環境受到嚴重的破壞與損害,影響最為嚴重的就是廢氣、廢水等無約束排放,對當地空氣、土壤以及水體等造成污染,不但威脅了居民生活,同時更是制約了當地經濟的持續發展。在我國西南地區地質災華北地區則多發生土地塌方、滑坡以及泥石流等自然災害。
2.2資源破壞嚴重
一方面,土地資源被破壞。隨著煤礦資源開發程度的加深,現在逐漸由傳統的淺層開采轉變為更深層次的開采,而無論是哪一種開采方式,都會對煤礦周圍地質環境造成影響,造成大量土地資源被壓占或者被挖損破壞,進而會對礦區當地土地資源造成嚴重不良影響。另一方面,含水層被破壞。在煤礦開采過程中,需要長期抽排地下水,這樣就會導致含水層頂底板結構被破壞,降低周圍礦山地下水水位。而地下水位的降低,就會導致礦區周圍井泉干涸,以及水質惡化等,影響周邊居民的正常生活。另外,煤礦開采過程中排放的廢水管理不當,在沒有進行任何處理的情況下隨意排放入周圍水系,很容易造成水環境的污染。另外,煤炭開采過程中經常會排放出瓦斯氣體,在換氣時必須要對井下氣體進行處理,否則就會造成礦區空氣環境的污染。
2.3地形地貌被破壞
在煤礦前期開采過程中,存在很多淺層煤礦進行露天開采,這樣在根本上會對當地地形地貌景觀造成破壞,較大規模的改變了自然景觀的生產活動。另外,對于很多煤礦采空區來說,處理不當經常會形成比較深的露天采坑,或者是危險度高的邊坡,對礦區當地生態景觀以及植被造成嚴重的破壞,必須要從根本上進行分析,確定造成地形地貌破壞的因素,并采取相應的改進措施進行管理。
3煤礦地質環境問題治理措施分析
3.1建立完善管理體系
3.1.1完善管理機制
一旦礦區地質環境產生問題,對其進行治理就必須要建立完善管理機制,對所有管理行為進行規范,盡量降低能源的消耗。一方面,建立財政體制。即建立完善公共財政制度,將煤礦地質環境問題的治理工作納入其中,對各地區治理工作的開展提供財務支持。其中對各項資源的使用必須要遵循有償的原則,對礦產資源使用、水資源使用以及保護等收取費用,并結合不同礦區實際情況要求開采單位繳納一定資源補償備用金,保證環境問題出現后治理資金能夠有效到位,提高處理效率;另一方面,加強法律制度建設。法律制度的存在是對地質環境治理行為的主要約束手段,結合礦區地質、環境以及技術等特點,對各項法律規定進行適當的調整,逐漸完善管理制度。
3.1.2明確地質環境管理地位
導致煤礦地質環境問題發生的主要原因就是開采企業過度追求短期利益,忽視了此方面管理工作的重要性。在地質環境惡化后,能夠獲取的效益降低,不但不會進行治理反而加大開發力度,造成環境的進一步惡化,形成惡性循環。因此,在進行管理時,必須要確定地質環境管理的地位,結合煤礦開采實際情況,制定完善管理方案,對整個煤礦開采過程進行管理,實現資源開發與環境保護相結合。根據礦井采掘生產計劃,對各采掘工作面及周圍受水害威脅情況進行分析預測,水文地質條件發生變化、接近積水異常區和可疑老空區時,及時提供相關水文地質資料以及處理措施,做好采掘面地質及水文地質預測預報工作。并按照要求編制年度、季度、月度水情水害預報。加強資料、圖紙、臺賬日常管理工作,探放水“有掘必探”落實工作。采掘面物探先行鉆探驗證,編制探放水設計及安全技術措施,探放水設計基本符合相關規范、規定,有掘必探閉合管理現場落實到位。
3.2選擇切實可行治理技術
3.2.1煤礦治水管理
完成各主排水系統、設施完善工程,一是完成各采區水倉淤泥清理工作,要求在規定時間前全部完成;二是水倉巷道返修治理,根據各水倉實際情況進行擴幫、起底、注漿加固工程;三是各主排水系統水泵、閘閥、管路定期巡查,針對腐蝕性較強的排水點,加強水泵及管路的維護管理,保證排水系統的牢固可靠。另外,還需要完成所有采區地質說明書、開口防治水安全許可評價,并經礦總工程師以及企業地質部會審。分析采區地質、水文地質資料,預測采區涌水量,為采區防排水系統建設,采區安全施工提供基礎保障。同時,還需要做好突水應急預案實戰演練,提高職工防治水安全意識,根據演練實際情況及時修改、完善應急預案。在礦井目前井下各排水能力的基礎上,對主要水倉建立井上應急倉庫,儲備充足的防治水應急搶險物資設備。每季度末由機電科、調度室、地測科、供應科、安全科、財務科進行全面檢查,保證防治水應急搶險物資、設備及時儲備到位,實行常態化管理。
3.2.2礦區環境動態監測技術
積極應用動態監測技術,因此來對整個礦區地質環境進行實時監測,可以對環境各項指標進行詳細的評價,進而可以以此為依據來開展下一步治理活動。動態監測技術的應用,主要是通過對環境中各項動態因素進行全面的調查,以此作為該動態監測系統的數據來源,對煤礦開采中各項數據的變動以及分布規律進行總結,例如礦井瓦斯來源、構成、涌出量以及聚集特征等,可以選擇更合適的措施對其進行處理,降低對地質環境造成的影響。
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