礦山地質(zhì)災害與礦山地質(zhì)環(huán)境治理課件

第6章礦山地質(zhì)環(huán)境問題及其治理基本內(nèi)容：固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中的環(huán)境地質(zhì)問題、礦山地質(zhì)環(huán)境治理重點掌握：地質(zhì)環(huán)境問題類型地質(zhì)環(huán)境工程治理技術(shù)地質(zhì)環(huán)境生物修復技術(shù)第6章礦山地質(zhì)環(huán)境問題及其治理基本內(nèi)容：固體礦6.1固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中的環(huán)境地質(zhì)問題

固體礦產(chǎn)資源：以固態(tài)產(chǎn)出的礦產(chǎn)資源。

形成與分類：分為內(nèi)生礦床型礦產(chǎn)資源、外生礦床和變質(zhì)礦床型礦產(chǎn)資源。我國主要礦產(chǎn)資源與分布：已知探明儲量的能源礦產(chǎn)有煤、石油、天然氣、油頁巖、鈾、釷、地熱等8種，目前已建成能源礦山、油田共10613處。煤、石油、天然氣在世界和中國的一次能源消費構(gòu)成中分別為93%和95%左右。

6.1固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中的環(huán)境地質(zhì)問題固體礦產(chǎn)資源：以煤炭資源分布規(guī)律蘊藏量大、煤種齊全，但肥瘦不均；地域分布上呈現(xiàn)西多東少，北多南少的格局。煤炭資源分布規(guī)律蘊藏量大、煤種齊全，但肥瘦不均；地域分布金屬礦產(chǎn)資源分布規(guī)律探明儲量居世界第一的有鎢、錫、銻、稀土、鉭、鈦，居世界第二位的有釩、鉬、鈮、鈹、鋰等。金屬礦產(chǎn)資源分布規(guī)律探明儲量居世界第一的有鎢、錫、銻、稀非金屬礦產(chǎn)資源分布規(guī)律我國大多數(shù)非金屬礦產(chǎn)資源探明儲量豐富，其中菱鎂礦、石墨、螢石、滑石、石棉、石膏、重晶石、硅灰石、明礬石、膨潤土、巖鹽等礦產(chǎn)的探明儲量居世界前列；磷、高嶺土、硫鐵礦、芒硝、硅藻土、沸石、珍珠巖、水泥灰?guī)r等礦產(chǎn)的探明儲量在世界上占有重要地位；大理石、花崗石等天然石材，品質(zhì)優(yōu)良，蘊藏量豐富；非金屬礦產(chǎn)資源分布規(guī)律我國大多數(shù)非金屬礦產(chǎn)資源探明儲量豐固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中引發(fā)一系列巖、水、土的環(huán)境地質(zhì)問題和生態(tài)環(huán)境問題，即產(chǎn)生生態(tài)環(huán)境的負效應。如正在開采的或已廢棄的煤礦和金屬礦產(chǎn)地既產(chǎn)生諸如巖溶塌陷、采空區(qū)塌陷、礦坑突水、滑坡、崩塌、泥石流、侵占農(nóng)田等環(huán)境地質(zhì)災害，又會產(chǎn)生嚴重的水體、大氣和土壤的污染等環(huán)境問題。固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用6.1.1煤礦開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題6.1.1煤礦開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題煤礦地下開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題開采沉陷：煤炭被采出后，形成采空區(qū)，隨著采空區(qū)面積增大，上覆巖層將會發(fā)生移動與變形，但采空區(qū)面積達到一定程度后，上覆巖層的這種彎曲將達到地面后，形成地表塌陷的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱之為開采沉陷。煤礦地下開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題開采沉陷：煤炭被采出后，形巖溶塌陷：危害主要表現(xiàn)在：①破壞地表供水水源；②破壞地面工程設(shè)施和房屋道路的安全；③引起降水、地表水回灌，危及礦井安全；④破壞自然環(huán)境，加劇水土流失，從而破壞礦區(qū)環(huán)境，改變生態(tài)平衡。巖溶塌陷：水資源環(huán)境破壞問題1)水資源平衡破壞，采煤對水量影響主要表現(xiàn)為水量減少、水位下降。2）對地表與淺層地下水的污染。酸度高、懸浮物濃度大、含重金屬離子，還會產(chǎn)生F-、CN-、Cr2O42-、Cr207-、酚等有害陰離子污染物的礦井水對地表水體和淺層地下水體產(chǎn)生了較大污染。水資源環(huán)境破壞問題煤矸石堆放產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題煤矸石一般都是露天堆放，常年風吹日曬，雨水沖刷，風化分解，從而產(chǎn)生大量粉塵、酸性水、攜帶有重金屬的淋濾水，污染大氣、土壤、地表水或地下水。煤矸石堆放產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題礦井地質(zhì)災害1）井巷工程圍巖松動與冒落2）沖擊地壓3）煤與瓦斯突出4）煤層自燃5）礦井水害6）礦井熱害礦井地質(zhì)災害大氣污染1）有害氣體排放：主要成分是溫室氣體甲烷，井下其他作業(yè)過程中還產(chǎn)生部分有害氣體，如井下使用的硝胺炸藥在放炮中產(chǎn)生CO、NO和NO2，使用柴油動力機械排放的廢氣中含有大量的NOx；煤炭自燃產(chǎn)生CO、CO2等。2）粉塵：主要成分是硅和鋁的化合物大氣污染露天開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題對土地資源的破壞：對土地的挖損、外排土場、尾礦排棄場；對水環(huán)境的影響：降低含水層水位、基巖裸露、酸性水和排土場淋溶酸性廢水。對大氣環(huán)境的影響：露天爆破、排土場揚塵。露天開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題對土地資源的破壞：對土地的挖損6.1.2金屬礦山開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題礦井水的環(huán)境地質(zhì)問題金屬礦山的礦井水的理化指標復雜，酸性水排放較煤礦山普遍得多。在眾多的金屬礦山中，以金屬和非金屬硫化物礦床開采的酸性礦井水問題最為突出。礦渣與尾礦的環(huán)境地質(zhì)問題除在礦區(qū)內(nèi)壓占土地外，同時造成礦區(qū)土壤環(huán)境、水環(huán)境與大氣環(huán)境的污染。6.1.2金屬礦山開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題礦井水的環(huán)境6.2礦山地質(zhì)環(huán)境治理

地質(zhì)環(huán)境治理：由于漫長的地球演化歷史，不同地區(qū)因地質(zhì)條件和氣候與水文等條件存在很大差異，加之不同方式不同程度的人類活動，從而造成不同類型的地質(zhì)環(huán)境條件或地質(zhì)災害的類型。邊坡失穩(wěn)、泥石流、巖溶塌陷、地面沉降、土壤荒漠化等都是常見的地質(zhì)災害類型或地質(zhì)環(huán)境問題。這些地質(zhì)環(huán)境問題若不能被充分認識和有效地得到治理解決，它們將會產(chǎn)生巨大的環(huán)境影響，甚至造成巨大的地質(zhì)災害。地質(zhì)環(huán)境治理工作就是采用工程治理與生態(tài)修復的方法對各種地質(zhì)災害和地質(zhì)環(huán)境問題進行治理，消除隱患、恢復環(huán)境。6.2礦山地質(zhì)環(huán)境治理地質(zhì)環(huán)境治理：由于漫長的地球演化6.2.1礦山地質(zhì)環(huán)境的工程治理技術(shù)礦山地面減沉技術(shù)

井下矸石（水砂）充填減沉技術(shù)：利用砂、石以及廠礦的爐渣、尾礦等充填材料將采空區(qū)充滿，借以支撐圍巖，防止或減少圍巖的跨垮落和變形的一種頂板管理方法。6.2.1礦山地質(zhì)環(huán)境的工程治理技術(shù)礦山地面減沉技術(shù)地表塌陷的治理與復墾技術(shù)煤矸石充填復墾：當塌陷地自然回填的煤矸石作為建設(shè)用地地基時，其地基承載力是不能滿足建筑和道路工程要求的，必須進行地基壓實處理，以提高地基的緊實度，才能達到工程要求。地表塌陷的治理與復墾技術(shù)煤矸石充填復墾：當塌陷地自然回填粉煤灰充填復墾：利用電廠原有設(shè)備和增加所需要的輸灰管道，便可將灰水直接充填到塌陷較深區(qū)域，充填灰水比例以1∶10～1∶20為宜。

粉煤灰充填復墾：利用電廠原有設(shè)備和增加所需要的輸灰管道，便可非充填復墾：在低潛水位塌陷區(qū)，在塌陷盆地底部挖塘蓄水或打井灌溉，使復墾后的塌陷區(qū)成為澆灌型保水、保土、農(nóng)果相間的陸生生態(tài)系統(tǒng)。在中潛水位塌陷區(qū)可將盆地低部深挖成能蓄水養(yǎng)魚的深水池塘，使其同時具有蓄洪和澆灌功能，將周圍“坡子地”改建為圍繞塌陷盆地的寬條帶水平梯田。在高潛水位塌陷區(qū)，將塌陷區(qū)復墾為魚米之鄉(xiāng)，努力發(fā)展高產(chǎn)值、高效益農(nóng)業(yè)。

非充填復墾：在低潛水位塌陷區(qū)，在塌陷盆地底部挖塘蓄水或打井灌煤矸石山和金屬礦山生態(tài)修復技術(shù)覆土綠化技術(shù)：在矸石山表面覆蓋一定厚度的土壤、粉煤灰、污泥等。無覆土綠化技術(shù)：將植物直接栽種于煤矸石山表面的矸石風化物上，然后在植樹穴或植樹帶內(nèi)進行適量“客土”，而不采用表面全部覆土、覆污泥等基質(zhì)改良技術(shù)。

煤矸石山和金屬礦山生態(tài)修復技術(shù)覆土綠化技術(shù)：在矸石山表面6.2.2礦山地質(zhì)環(huán)境的生態(tài)修復技術(shù)土壤環(huán)境修復技術(shù)

動物修復技術(shù)：通過土壤動物群的直接（吸收、轉(zhuǎn)化和分解）或間接作用（改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，促進植物和微生物的生長）而修復土壤污染的過程。植物修復技術(shù)：利用自然生長或遺傳培育植物修復污染土壤的技術(shù)。微生物修復技術(shù)：利用微生物將環(huán)境中的污染物降解或轉(zhuǎn)化為其他無害物質(zhì)的過程。

6.2.2礦山地質(zhì)環(huán)境的生態(tài)修復技術(shù)土壤環(huán)境修復技術(shù)地下水環(huán)境生態(tài)修復技術(shù)地下水原位修復技術(shù)：在基本不破壞土壤和地下水自然環(huán)境的條件下，將受污染的地下水原位進行修復。地下水異位生物修復：通過一定方法，將地下水中的液態(tài)污染物與氣態(tài)污染物抽取出來，在地面建造的處理設(shè)施內(nèi)進行生物處理凈化。地下水環(huán)境生態(tài)修復技術(shù)地下水原位修復技術(shù)：在基本不破壞土邊坡與山石采場生態(tài)修復技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)今所采用的邊坡和宕口的生態(tài)修復技術(shù)主要是靠植物根莖與土壤間的附著力以及根莖間的互相纏繞來達到加固邊坡、提高坡面抗沖刷的能力。主要修復技術(shù)包括：建立人工植被、植生帶、液壓噴播、網(wǎng)袋工程、框格工程、客土種子噴播工程、厚層基材噴播、OH液植草護坡、植被型多孔混凝土護坡等。邊坡與山石采場生態(tài)修復技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)今所采用的邊坡和宕口的礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型礦山地質(zhì)環(huán)境治理技術(shù)分類兩淮礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理技術(shù)思考與討論題礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型思考與討論題第6章礦山地質(zhì)環(huán)境問題及其治理基本內(nèi)容：固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中的環(huán)境地質(zhì)問題、礦山地質(zhì)環(huán)境治理重點掌握：地質(zhì)環(huán)境問題類型地質(zhì)環(huán)境工程治理技術(shù)地質(zhì)環(huán)境生物修復技術(shù)第6章礦山地質(zhì)環(huán)境問題及其治理基本內(nèi)容：固體礦6.1固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中的環(huán)境地質(zhì)問題

固體礦產(chǎn)資源：以固態(tài)產(chǎn)出的礦產(chǎn)資源。

形成與分類：分為內(nèi)生礦床型礦產(chǎn)資源、外生礦床和變質(zhì)礦床型礦產(chǎn)資源。我國主要礦產(chǎn)資源與分布：已知探明儲量的能源礦產(chǎn)有煤、石油、天然氣、油頁巖、鈾、釷、地熱等8種，目前已建成能源礦山、油田共10613處。煤、石油、天然氣在世界和中國的一次能源消費構(gòu)成中分別為93%和95%左右。

6.1固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中的環(huán)境地質(zhì)問題固體礦產(chǎn)資源：以煤炭資源分布規(guī)律蘊藏量大、煤種齊全，但肥瘦不均；地域分布上呈現(xiàn)西多東少，北多南少的格局。煤炭資源分布規(guī)律蘊藏量大、煤種齊全，但肥瘦不均；地域分布金屬礦產(chǎn)資源分布規(guī)律探明儲量居世界第一的有鎢、錫、銻、稀土、鉭、鈦，居世界第二位的有釩、鉬、鈮、鈹、鋰等。金屬礦產(chǎn)資源分布規(guī)律探明儲量居世界第一的有鎢、錫、銻、稀非金屬礦產(chǎn)資源分布規(guī)律我國大多數(shù)非金屬礦產(chǎn)資源探明儲量豐富，其中菱鎂礦、石墨、螢石、滑石、石棉、石膏、重晶石、硅灰石、明礬石、膨潤土、巖鹽等礦產(chǎn)的探明儲量居世界前列；磷、高嶺土、硫鐵礦、芒硝、硅藻土、沸石、珍珠巖、水泥灰?guī)r等礦產(chǎn)的探明儲量在世界上占有重要地位；大理石、花崗石等天然石材，品質(zhì)優(yōu)良，蘊藏量豐富；非金屬礦產(chǎn)資源分布規(guī)律我國大多數(shù)非金屬礦產(chǎn)資源探明儲量豐固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中引發(fā)一系列巖、水、土的環(huán)境地質(zhì)問題和生態(tài)環(huán)境問題，即產(chǎn)生生態(tài)環(huán)境的負效應。如正在開采的或已廢棄的煤礦和金屬礦產(chǎn)地既產(chǎn)生諸如巖溶塌陷、采空區(qū)塌陷、礦坑突水、滑坡、崩塌、泥石流、侵占農(nóng)田等環(huán)境地質(zhì)災害，又會產(chǎn)生嚴重的水體、大氣和土壤的污染等環(huán)境問題。固體礦產(chǎn)資源開發(fā)中產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用6.1.1煤礦開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題6.1.1煤礦開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題煤礦地下開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題開采沉陷：煤炭被采出后，形成采空區(qū)，隨著采空區(qū)面積增大，上覆巖層將會發(fā)生移動與變形，但采空區(qū)面積達到一定程度后，上覆巖層的這種彎曲將達到地面后，形成地表塌陷的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱之為開采沉陷。煤礦地下開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題開采沉陷：煤炭被采出后，形巖溶塌陷：危害主要表現(xiàn)在：①破壞地表供水水源；②破壞地面工程設(shè)施和房屋道路的安全；③引起降水、地表水回灌，危及礦井安全；④破壞自然環(huán)境，加劇水土流失，從而破壞礦區(qū)環(huán)境，改變生態(tài)平衡。巖溶塌陷：水資源環(huán)境破壞問題1)水資源平衡破壞，采煤對水量影響主要表現(xiàn)為水量減少、水位下降。2）對地表與淺層地下水的污染。酸度高、懸浮物濃度大、含重金屬離子，還會產(chǎn)生F-、CN-、Cr2O42-、Cr207-、酚等有害陰離子污染物的礦井水對地表水體和淺層地下水體產(chǎn)生了較大污染。水資源環(huán)境破壞問題煤矸石堆放產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題煤矸石一般都是露天堆放，常年風吹日曬，雨水沖刷，風化分解，從而產(chǎn)生大量粉塵、酸性水、攜帶有重金屬的淋濾水，污染大氣、土壤、地表水或地下水。煤矸石堆放產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題礦井地質(zhì)災害1）井巷工程圍巖松動與冒落2）沖擊地壓3）煤與瓦斯突出4）煤層自燃5）礦井水害6）礦井熱害礦井地質(zhì)災害大氣污染1）有害氣體排放：主要成分是溫室氣體甲烷，井下其他作業(yè)過程中還產(chǎn)生部分有害氣體，如井下使用的硝胺炸藥在放炮中產(chǎn)生CO、NO和NO2，使用柴油動力機械排放的廢氣中含有大量的NOx；煤炭自燃產(chǎn)生CO、CO2等。2）粉塵：主要成分是硅和鋁的化合物大氣污染露天開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題對土地資源的破壞：對土地的挖損、外排土場、尾礦排棄場；對水環(huán)境的影響：降低含水層水位、基巖裸露、酸性水和排土場淋溶酸性廢水。對大氣環(huán)境的影響：露天爆破、排土場揚塵。露天開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題對土地資源的破壞：對土地的挖損6.1.2金屬礦山開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題礦井水的環(huán)境地質(zhì)問題金屬礦山的礦井水的理化指標復雜，酸性水排放較煤礦山普遍得多。在眾多的金屬礦山中，以金屬和非金屬硫化物礦床開采的酸性礦井水問題最為突出。礦渣與尾礦的環(huán)境地質(zhì)問題除在礦區(qū)內(nèi)壓占土地外，同時造成礦區(qū)土壤環(huán)境、水環(huán)境與大氣環(huán)境的污染。6.1.2金屬礦山開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題礦井水的環(huán)境6.2礦山地質(zhì)環(huán)境治理

地質(zhì)環(huán)境治理：由于漫長的地球演化歷史，不同地區(qū)因地質(zhì)條件和氣候與水文等條件存在很大差異，加之不同方式不同程度的人類活動，從而造成不同類型的地質(zhì)環(huán)境條件或地質(zhì)災害的類型。邊坡失穩(wěn)、泥石流、巖溶塌陷、地面沉降、土壤荒漠化等都是常見的地質(zhì)災害類型或地質(zhì)環(huán)境問題。這些地質(zhì)環(huán)境問題若不能被充分認識和有效地得到治理解決，它們將會產(chǎn)生巨大的環(huán)境影響，甚至造成巨大的地質(zhì)災害。地質(zhì)環(huán)境治理工作就是采用工程治理與生態(tài)修復的方法對各種地質(zhì)災害和地質(zhì)環(huán)境問題進行治理，消除隱患、恢復環(huán)境。6.2礦山地質(zhì)環(huán)境治理地質(zhì)環(huán)境治理：由于漫長的地球演化6.2.1礦山地質(zhì)環(huán)境的工程治理技術(shù)礦山地面減沉技術(shù)

井下矸石（水砂）充填減沉技術(shù)：利用砂、石以及廠礦的爐渣、尾礦等充填材料將采空區(qū)充滿，借以支撐圍巖，防止或減少圍巖的跨垮落和變形的一種頂板管理方法。6.2.1礦山地質(zhì)環(huán)境的工程治理技術(shù)礦山地面減沉技術(shù)地表塌陷的治理與復墾技術(shù)煤矸石充填復墾：當塌陷地自然回填的煤矸石作為建設(shè)用地地基時，其地基承載力是不能滿足建筑和道路工程要求的，必須進行地基壓實處理，以提高地基的緊實度，才能達到工程要求。地表塌陷的治理與復墾技術(shù)煤矸石充填復墾：當塌陷地自然回填粉煤灰充填復墾：利用電廠原有設(shè)備和增加所需要的輸灰管道，便可將灰水直接充填到塌陷較深區(qū)域，充填灰水比例以1∶10～1∶20為宜。

粉煤灰充填復墾：利用電廠原有設(shè)備和增加所需要的輸灰管道，便可非充填復墾：在低潛水位塌陷區(qū)，在塌陷盆地底部挖塘蓄水或打井灌溉，使復墾后的塌陷區(qū)成為澆灌型保水、保土、農(nóng)果相間的陸生生態(tài)系統(tǒng)。在中潛水位塌陷區(qū)可將盆地低部深挖成能蓄水養(yǎng)魚的深水池塘，使其同時具有蓄洪和澆灌功能，將周圍“坡子地”改建為圍繞塌陷盆地的寬條帶水平梯田。在高潛水位塌陷區(qū)，將塌陷區(qū)復墾為魚米之鄉(xiāng)，努力發(fā)展高產(chǎn)值、高效益農(nóng)業(yè)。

非充填復墾：在低潛水位塌陷區(qū)，在塌陷盆地底部挖塘蓄水或打井灌煤矸石山和金屬礦山生態(tài)修復技術(shù)覆土綠化技術(shù)：在矸石山表面覆蓋一定厚度的土壤、粉煤灰、