矿山公园建设是一种对矿山地质环境的综合治理论文

时间:2018-07-13 其他类论文 我要投稿

  摘要:黑龙江省是煤炭生产大省,伴随着煤矿山开采产生了资源毁损、地质灾害和环境污染等地质环境问题,治理方法主要有土地复垦、煤矸石综合利用、改变采煤工艺等,矿山公园建设是一种对矿山地质环境的综合治理,它可以使资源枯竭而关闭的矿井得到永续利用,促进煤炭资源型城市经济转型。

  关键词:资源型城市;地质环境;矿山公园

  引言

  地质环境是指地球岩石圈的所有组成部分,即岩石、土壤、地下水、地质过程和现象,是自然环境的重要成分.地质环境主要因子是岩石、土壤、有机成分、气体、地下水、微生物以及动力作用等,也包括地质遗迹、地质灾害等.地质环境是整个生态环境的基础,是自然资源主要的赋存系统,因此也是人类最基本的栖息场所、活动空间及生活、生产所需物质来源的基本载体。

  目前,高强度和大规模的人类活动已经对地质环境产生了不可忽视的影响,造成环境恶化,地质灾害提前降临或加剧等等.黑龙江省作为一个资源大省,在各类矿山中以煤矿山为最多,煤矿山又主要集中在鸡西、鹤岗、双鸭山、七台河四个煤炭资源型城市,笔者就四个煤炭资源型城市的煤矿山开采引发的地质环境问题,改善和治理矿山地质环境的方法,以及矿山公园建设进行研究,提出了建议。

  1.黑龙江省煤矿山引起的地质环境问题

  黑龙江省煤矿山的地质环境问题有:造成资源毁损、引起地质灾害和造成环境污染.

  1. 1煤矿山开采引发的资源毁损

  1. 1. 1土地资源减少

  地下开采方式煤矿的工业广场,露天开采方式煤矿的采矿场,以及排矸场占用大量土地,采矿产生的地面塌陷、地裂缝、崩塌、泥石流、滑坡会破坏土地,占用和破坏的土地中约50%是林地和农田,造成土地资源量减少. 2006年4个煤炭资源城市煤矿山占用土地。

  1. 1. 2水资源的浪费和地下水位下降

  采用地下采煤方式时,由于煤层上部可能有含水岩层,随着煤层逐步采出,水会沿顶板或底板涌出,煤矿生产过程中要抽排地下水.据水文部门观测,由于煤矿开采,一年内可使地下水位下降7~34 m.因此,伴随的煤炭生产,不但使地下水资源白白浪费,还会造成地下水位下降,影响矿区附近的农业生产,破坏矿区的生态环境.一些小煤窑的滥采,甚至造成附近居民水井干涸,给百姓生活造成严重影响.

  1. 2煤矿开采引发地质灾害

  1. 2. 1地表塌陷

  煤矿开采过程中,随着地下煤层被逐步采出形成采空区,上覆岩层缺少支撑,逐步垮塌致使地表产生沉降,沉降的范围与强度与开采煤层厚度、煤层倾角、煤层覆存深度、上覆岩层的力学性质、回采方法均有关系,截止2004年黑龙江省4个煤炭资源城市煤矿山地表塌陷情况见表。鹤岗矿区的煤层倾角大、煤层厚,其塌陷区有显著特点:地表塌陷区与采空区面积相近,但是地表沉降深度大.

  地表塌陷毁坏林地,致使农田无法耕种、河水倒灌,造成地面大量建筑物毁损,造成了巨大的经济损失,突发的地表塌陷事故已经造成多起人员伤亡,矿山企业为此付出了具大代价.以鹤岗矿业集团为例,一年支付的搬迁补偿金达1000万元,赔偿金为100万元,若塌陷区内居民与单位全部搬迁,需资金5亿元.

  1. 2. 2地裂缝

  在塌陷区边缘,由于地表下降幅度和速度不均匀,导致地表产生裂缝.由于鹤岗矿区煤层倾角大,煤层厚,地表沉降幅度大,致使地裂缝现象特别严重.鹤岗矿区采空区地表裂缝一般宽1~4m,长60~900 m,深1~10 m,个别地裂缝深度甚至达几十米.鸡西市的采空区也产生了少量地裂缝,较大的地裂缝宽1~2. 5 m,长30~200 m.七台河矿区地裂缝长度和宽度较小,但地裂缝深度较大.地裂缝由于其透水性会对井下生产安全造成威胁,而且严重时也会造成地面建筑物开裂甚至垮塌.七台河市新兴区采空区上方,由于地裂缝导致采空区瓦斯涌出至地表,至使居民家里发生低强度瓦斯爆炸.

  1. 2. 3崩塌、滑坡

  当露天煤矿边坡角过大,边坡加固措施不力,遇雨水浸润可能会造成崩塌或滑坡.煤矿的矸石山遇暴雨也可以引起滑坡灾害.鹤岗岭北露天煤矿1986年就曾因遇连续降雨产生小规模的滑坡,危胁附近居民的人身和财产安全.

  1. 2. 4水土流失和土地沙化

  煤矿开采过程中,由于破坏了地表植被,容易造成坡地水土流失. 1992年黑龙江省4个煤炭城市由于煤矿开采造成的水土流失面积合计达404100 ha.

  煤矿开采造成地下水位下降,煤矸石及开采过程产生的其他粉尘受风力和雨水作用覆盖或沉积于附近耕地,导致土地沙化.

  1. 3煤矿山开采引起的环境污染

  1. 3. 1空气污染

  煤矿开采造成的空气污染,主要有以下三方面原因:一是煤矿开采过程中,为井下安全生产,通风系统排出地面的含有井下瓦斯和各种粉尘的污浊空气;二是露天煤矿的采矿场以及煤矸石排放场中的粉尘受风力扩散到空气中,可以造成空气中可吸入颗粒物增加;三是煤和煤矸石自燃产生含有CO、SO2、H2S等有害气体造成空气污染。

  1. 3. 2水污染

  矸石堆中的重金属元素和其他有害物质随雨水泾流注入地表水体,选煤厂、洗煤厂的工业污水的不达标排放,直接造成了地表水的污染.煤炭的开采对地下含水层和上覆岩层结构造成严重破坏,干扰地下水的正常循环流动,工业废水和生活污水通过报废的矿井、矿坑渗入地下水之中,造成地下水污染.

  1. 3. 3土壤污染

  煤矸石中含有的铬、铅、锌、镉、砷、汞等重金属和其他有毒有害物质,经过长期堆放,造成重金属及有毒有害成分的富集,从而造成土壤污染.此外,钙、镁、钾、钠等碱性金属随雨渗入土壤中,可造成局部土壤含盐量增高和土壤pH偏碱性,不利于植物的生长.

  1. 4煤矿山地质环境变化趋势

  1.4. 1煤矿山占用土地面积继续增加,地下水位继续下降

  根据国民经济对煤炭的需要,黑龙江省煤炭产量仍呈上升趋势,目前每生产1 t煤约产生0. 15~0. 20 t的煤矸石,而煤矸石转化利用率仅为34%,转化利用数量远小于煤矿开采过程煤矸石产出数量,即使矿山数量不增加, 4个煤炭资源型城市的煤矸石总量会继续增加,将直接导致矿山开采占用土地面积的增加,煤矸石造成的污染也将趋于严重.

  随着煤矿开采深度的加大,对地下水的抽排总量仍将大于地下水的补给量,地下水位会继续下降.

  1. 4. 2地表塌陷面积继续增加

  以鸡西和七台河为例, 2004年和2002年比较,地表塌陷面积分别增加了12. 1%和89. 8%.由于经济对煤炭需求继续增加,伴随各煤田煤产量的增加,结果导致采空区面积的增加和地表塌陷面积的增加.

  1. 4. 3煤矿开采造成的污染现象仍将存在

  随着煤炭产量增加,开采深度的增加,矿井排出污水总量也会增加,水污染现象仍将持续.由于采煤工艺没有根本改变,煤矸石数量仍在增加,煤矸石导致的污染现象可能会略有增加.

  2.地质环境治理方法

  2. 1地表塌陷的观测与预报

  煤矿山引发的地质环境问题中,以地面塌陷危害最为严重,在煤矿井开采范围之上建立地面观测网,监测地面沉降变形情况,找出地面沉降的规律,若能对地面沉降时间和沉降幅度进行预报,可以减轻沉降对道路、供电供水线路等的危害,避免人身伤亡事故的发生.

  2. 2土地复垦与综合利用

  对于废弃矿山占用的土地,以及采空区上方地表塌陷趋于稳定地块,采取复垦的方法恢复为农田,或采用种植草木的方法恢复植被,改善矿区的生态环境.对积水成塘的塌陷区因地制宜进行特色养殖也是治理矿区废弃土地的方法.

  2. 3煤矸石综合利用

  煤石的露天堆放是产生地质环境问题的重要因素,解决露天堆放的方法有利用煤矸石回填、燃烧发电和制造建筑材料等.

  将煤矸石回填到井下采空区不但可以解决露天堆放产生的环境问题,还可以降低采空区地表的沉陷幅度,但是目前这种方法会使采煤成本增加.在地表塌陷区利用煤矸石回填进行土地复垦,也是一种煤矸石与塌陷区综合治理的方法,安徽的淮北煤田利用煤矸石回填进行土地复垦,已经取得了成功经验.

  发电厂在燃煤中加入一定比例的煤矸石或洗煤厂的煤泥,燃烧煤矸石和煤泥中的炭产生热量,可以节约燃煤.在粘土砖中添加适量煤矸石,可以节约粘土砖烧制时耗用的燃煤,还可以因减少粘土用量而节约土地.但是由于成本等原因,目前煤矸石的综合利用率不高,尚不足34%。

  2. 4对因资源枯竭而关闭的矿井进行综合治理建设矿山公园

  矿山公园是指以展示矿业遗迹景观为主体,体现矿业发展历史内涵,具备研究价值和教育功能,可供人们游览观赏、科学考察特定的空间地域.矿山公园融自然景观与人文景观于一体,采用环境保护、生态恢复和文化重现等手段,具有研究价值、观赏价值和教育功能,达到生态效益、经济效益和社会效益的有机统一.国外矿山公园建设起始于20世纪70年代,目前有6处矿业遗迹作为人类文化遗产载入《世界遗产名录》.煤是人类最早利用的矿物能源,资源枯竭的煤矿山也是重要的工业遗迹,利用停产关闭的矿井建设以煤矿遗迹为主的矿山公园,利用综合治理矿区地质环境,还可以发挥关闭煤矿矿井的教育与科研价值,使停产矿井继续为人们服务,促进煤矿区经济转型。

  3.黑龙江省煤炭资源型城市矿山公园建设现状

  3. 1黑龙江省煤炭资源型城市建设矿山公园的条件

  建设矿山公园应必须具备以下三个基本条件:一是矿山属典型、稀有和内容丰富的矿业遗迹;二是以矿山遗迹为主体景观,充分融合自然与人文景观;三是通过土地复垦等方式所修复的废弃矿山或生产矿山的部分废弃矿段.建设国家级矿山公园应具备以下的条件,一是具有国际、国内著名的矿山或独具特色的矿山;二是拥有一处以上稀有的或多处重要的矿业遗迹;三是区位优越,自然与人文景观优美;四是进行过系统的基本调查研究工作,土地使用权属清楚,基础设施完善,具有吸引大量游客的潜在能力.黑龙江省四个煤炭资源型城市是全国著名的煤矿山,其中鸡西、鹤岗已经进入衰退期,双鸭山处于稳定期,只有七台河处于成长期.多年的开采引发的地质环境问题。

  严重,迫切需要进行综合治理,但是否能通过治理建设成矿山公园,还要看其是否具备矿山公园的基本条件,四个城市建设矿山公园的条件对比。

  四个煤炭资源型城市虽然都是全国著名的煤矿山,鸡西市和鹤岗市煤炭开发历史长,有较多的煤矿矿井遗迹,矿区与其他自然景观毗邻,交通便利,具备建设国家级矿山公园的基本条件.双鸭山市矿区虽然具备因资源枯竭而关闭的矿井遗迹,但由于地理位置位于鸡西市和鹤岗市之间,区位优势不明显,遗迹与其他矿井相比特征不明显,达不到国家级矿山公园的条件.七台河市由于开发历史较短,较无停产关闭的大型矿井,因煤矿生产作业的特殊性,生产矿井不能供浏览参观,因此暂不具备建设矿山公园的条件。

  3. 2黑龙江省煤矿山建设矿山公园的现状

  2006年鹤岗国家矿山公园和鸡西恒山国家矿山公园通过了国家级矿山公园的审批,这两个矿山公园均是以煤矿遗迹为主的矿山公园,我省另外一处国家矿山公园伊春乌拉嘎国家矿山公园是以金矿山遗迹和恐龙化石为主.鹤岗国家矿山公园制订了公园的远景规划,共分为鹤岗煤矿矿迹展示、煤炭文化浏览、峡谷休闲度假、锦绣鹤岗回眸等十个景区.建成后的公园将修复被破坏的矿山环境,把岭北矿南露天坑建成一处具有典型煤矿城市特色和丰富历史文化底蕴的工业遗迹,采矿生产时的钻机、电铲、矿用铁路等设施将保持原貌.截止2006年8月,已完成投资800万元,矿山公园中的休闲广场已经开始接纳游人.鸡西恒山国家矿山公园的总体规划是,以矿井、矿工、矿产品等为主要题材,重在展示煤矿文化,以广场为中心,向四周辐射为大恒山矿山遗迹、遗址景区、小恒山地下奇宫景区、山南万亩森林景区,总投资9145万元.一期工程是改造采煤塌陷区,建设作为矿山公园中心景区的红旗湖煤炭主题广场.目前,已经完成投资1000万元,一期工程已经完工并接纳游人。

  4.结论与建议

  黑龙江省的煤矿山已经引发了严重的地质环境问题,其中危害最大的是地面塌陷,已经造成重大经济损失.若不及时治理,因煤产生的地质环境问题将继续恶化,其结果是不但矿区生态环境受到影响,而且将阻碍矿区经济健康发展.针对黑龙江省煤矿山的实际情况,有以下几点建议.

  4. 1制订和落实地质环境治理的政策

  黑龙江省1991年制订了土地复垦金制度,为保证土地复垦费用的落实,生产矿山企业首先要根据塌陷情况足额缴纳土地复垦金,落实小型矿山缴纳闭坑抵押金制度.要监督好土地复垦金和闭坑抵押金的管理使用,使其真正用于土地复垦.应制定政策鼓励企业采用合适的采煤工艺,减少地面塌陷和煤矸石的排放.如对采用煤矸石回填采煤的企业增加的成本给予补偿,对煤矸石进行综合利用的企业给予政策扶持。

  多渠道筹集地质环境治理资金,黑龙江省煤矿山的地质环境治理资金缺口巨大,举步维艰煤矿企业无力负担,要鼓励社会和民营资本投资矿山环境治理,做到谁治理,谁受益。

  4. 2把矿山地质环境治理同清理整顿小煤矿相结合

  小煤矿多数开采深度浅,更易造成地表沉降和塌陷,产生的矸石随意堆放,更易产生污染.对于批准建设的矿山公园,要避免周围的小煤矿越界进入关闭矿井的采空区,破坏矿山遗迹.避免重复走边治理、边破坏,破坏后再治理的老路。

  4. 3做好矿山公园的规划工作

  矿山公园建设不能一哄而上,制订矿山公园的建设规划要同全省总体旅游规划相结合,将矿山公园作为一种旅游资源,与人文旅游资源、生态旅游资源进行统一规划.如将位于煤城矿山公园的工业遗迹游和湿地生态游、兴凯湖水上游、边境异国风情游、北大荒风光游、小兴安岭森林游进行组合,形成多条旅游线路。

  协调矿山公园建设与地质环境治理的关系,矿山公园是以矿山遗迹保护为主体,也包括了矿山环境的治理和美化内容,但矿山公园空间范围有限,不能全面解决黑龙江省煤炭产地普遍存在的地质环境问题.在治理煤矿山地质环境时,要注意对有代表性的矿井设施进行保护,对采矿形成的特有的地裂缝、特殊地表塌陷和崩塌现象也要进行保护.如鹤岗市采矿形成的塌陷区最深达30 m,最大裂隙宽度达6 m,这在世界煤矿开采史上也属罕见,在治理的同时,也应部分保留部分这类遗迹,以发挥其重要的科研价值。

  4. 4突出矿业主题,充分发挥矿山公园多种作用

  已经批准建设的矿山公园要充分利用展览馆、陈列馆,让参观者系统地了解煤炭的形成过程、勘探方法、开采方式、煤的综合利用方法,认识煤炭与人类有着密切的关系.通过露天采矿场或井下的参观,使参观者亲身感受到矿井采煤的艰苦环境,更加珍惜煤这种不可再生的资源.矿山公园的建设不能只看重它的经济效益,更要发挥矿山公园所具备的教育和科研价值.伴随着煤层沉积形成的栩栩如生的动物和植物化石,不但有科研价值,还具有很高的美学价值,矿山公园不但要展示矿业开发的历史,优美、恬静的生态环境,也要将蕴藏在煤层之中的化石的自然之美展示给参观者,让参观者领略大自然的奇妙.日本在侵占东北时期,不但疯狂掠夺我省的矿产资源,而且对我省的矿工的残害也是令人发指的,比如鹤岗市的东山万人坑,就是日本侵华罪行的铁证之一,建设矿山公园要重视保护其遗址,使矿山公园也成为爱国主义教育基地.当然,矿山公园也要有优美的环境,使其成为人们愉悦身心的场所,以吸引游客。

  矿山公园的游览项目收费要合理,建设矿山公园不能只看到它的短期经济收益,要注重的是科普作用.国外矿山公园的浏览收费一般不高,学生参观优惠可达50%,美国的一些矿山公园甚至可以免费参观浏览。

  参考文献

  1.尹喜霖,王勇,张烽龙,郭有民.黑龙江省矿区生态破坏与地质灾害及其防治.工程地质学报, 2002, 10(03): 254~259.

  2.侯万荣.略论矿业遗迹的开发和矿山公园的建设.中国国土资源经济, 2005, 10:37~39.

  3.刘凤民,刘海青,张立海,张业成.矿山公园建设现状与发展建议[N],资源产业经济, 2006, 7: 15~16, 25.

  4.李晶. 资源枯竭型城市产业转型的“恒山模式”研究.财经问题研究, 2006, 7: 24~27.

矿山公园建设是一种对矿山地质环境的综合治理论文相关推荐