第九章-采矿对环境影响

60-1第一节采矿工业对环境影响采矿工业对环境的影响包括开采沉陷影响、露天开采影响和固体废弃物影响三个方面。露天开采影响从景观生态角度60-2采矿工业对环境影响露天开采影响从圈层角度60-3采矿工业对环境影响井工开采影响重点:开采沉陷的影响开采沉陷对景观的破坏开采沉陷对生物的影响开采沉陷对地质的影响4（一）开采沉陷对景观的破坏1．地表下沉盆地地下开采后，受采动影响的地表从原有标高向下沉降，最终在采空区上方形成一个比采空区大得多的地表下沉盆地。在山区和丘陵地区，由于开采沉陷引起的地表起伏与原有的地表自然起伏相比很小，一般说来，对地形、地貌的影响不大。但在地势较平坦的地区，开采沉陷通常对地形、地貌产生明显的影响，特别是当采出的矿层厚度较大时，将使原有的平原地貌变为一种特殊的丘陵地貌。矿区地形、地貌的变化，影响植被的生长发育，破坏自然景观。52．矸石山随着煤矿地下开采范围的扩大，排到地面堆积起来的矸石越来越多而形成矸石山。矸石山是矿区主要的污染源之一。据不完全统计，每年仍在以2亿吨的速度递增，约占全国工业废渣排放量的1/4,居全国所有工业部门之首。目前全国煤矸石的总积存量已达40亿t以上，形成矸石山1500多座，其中有200多座自燃，矸石山几乎成为我国煤矿的“标志”。-63．破坏建(构)筑物、道路及其它管线地表大面积、平缓、均匀的下沉和水平移动，一般对建筑物影响不大。地表倾斜使采动影响范围内的建(构)筑物产生歪斜，特别是水塔、烟囱、高压线铁塔等底面积小而高度很大的构筑物，受倾斜变形的危害更大。地表下凹使建筑物基础的中央部分悬空，如果建筑物的跨度大，则在自重力作用下，建筑物从其底部开始断裂而导致破坏；地表上凸使建筑物基础两端悬空，建筑物愈大，面积愈大，则由于基础弯曲而产生的破坏愈严重。地表的水平变形通常对建筑物危害最大。开采沉陷也会影响电力通讯系统。7（二）开采沉陷对生物的影响1．对植物的影响矿区地下开采引起土地的大面积塌陷，影响植物的生长发育，甚至造成绿色植物的大幅度减少。(1)高潜水位的平原矿区。(2)低潜水位的平原矿区。(3)丘陵矿区。(4)山区矿区。凤阳县某矿区82．对野生动物和微生物的影响由于开采沉陷使矿区的自然景观发生剧变，影响绿色植物的生长发育，改变了动物的栖息环境。水体和土壤中微生物的正常生长繁殖，要求pH值不超过一定范围，有毒物质的浓度不能超过细菌所能忍受的极限。除土地塌陷对生物产生影响外，排到地面的矿井水也会对其产生影响。(南桐镇石桥村刘家坝采空区形成地表塌陷)-9(三)开采沉陷对地质的影响1．使岩层和地表移动、变形2．引起滑坡和泥石流3．加剧岩石的风化和剥蚀峨眉山市毁林采矿泥石流冲上103省道云南富宁大面积地表塌陷60-10矿区固体废弃物是指矿物开采及其加工利用过程中产生的固态及泥态物质。按矿区固体废弃物的产生的原因：采矿废弃物(采矿矸石)、选矿废弃物(洗选矸石)和煤矿坑口电石废弃物(粉煤灰)。矿区固体废弃物对环境的影响60-11矸石露天堆积，易于风化破碎，产生的粉尘随风飘扬，对空气造成污染。矸石山燃烧时排放大量有害、有毒气体，燃烧产生的灰渣引起空气中颗粒物含量增加。矸石山经雨水、雪水等的浸淋产生的淋溶水中含有酸性物质、有害的重金属离子、溶解的盐类以及悬浮未溶解的颗粒状污染物。野生动物和牲畜摄入被矸石中的有害、有毒物质污染了的食物后，会影响其正常的生长和繁殖机能，以致产生疾病而死亡。（一）采、选矸石对环境的影响12(二)粉煤灰对环境的影响粉煤灰是煤燃烧排放出的一种粘土类火山灰质材料。狭义地讲，它是指锅炉燃烧时，烟气中带出的粉状残留物。广义地讲，它还包括锅炉底部排出的炉渣川。由于绝大部分(约90%)粉煤灰由发电厂的燃煤锅炉产生。电厂粉煤灰品种有三类：干灰、湿灰和炉底渣。这些粉煤灰的化学成份相似，主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3等，但物理性状差异较大，致使利用价值也有差异。粉煤灰特性13粉煤灰的环境危害1、侵占土地据统计，每万吨粉煤灰渣需堆场4～5亩，至2000年底，我国粉煤灰渣堆存量高达12.5亿吨，需要堆场50～62.5万亩（3.33～4.17万平方公里）。2、污染水体排灰方式多为湿排。湿排使飞灰中的有害成分溶入冲灰的水中，这将污染地表水和地下水。3、污染大气粉煤灰的水含量低颗粒细，风吹容易飞扬，处理不好易产生扬尘。4、放射性危害在粉煤灰中的这些放射性元素的含量要比原煤中高出2～5倍粉煤灰是电厂产生的工业废物，具有呆滞性、不可稀释性和长期潜在的危害性，从其产生运输、到贮存及处置的各个环节，都会给环境带来很多有害影响。采矿工业对环境影响15矿山开采对环境影响特征16第二节开采沉陷对环境影响的评价为了分析、预测开采沉陷对环境的影响和正确选择环境保护与治理措施，首先必须对开采沉陷引起的地表移动变形值、地表移动持续的时间和下沉速度、开采沉陷的范围、冒落带和导水裂隙带的高度以及地表的非连续变形等进行预测。一、开采沉陷的预测（一）地表移动变形预计（二）地表移动持续时间和下沉速度预测（三）开采沉陷范围预测（四）冒落带和导水裂隙带高度的预测（五）地表非连续变形的预测二、开采沉陷对环境影响的评价17一、开采沉陷的预测为了预测开采沉陷对采动影响范围内的地表及其上附着物的破坏程度，需要预计地表下沉盆地内的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值。目前，我国常用的地表移动变形预计方法有概率积分法、典型曲线法和负指数函数法等。18(二)地表移动持续时间和下沉速度预测地表点移动的初始期、活跃期、衰退期、移动持续时间及其最大下沉速度可用下列公式计算：系数K1、K2、K3、K4、q均与地质采矿条件有关，由矿区的实测资料确定，当评价地区为新开发建设矿区或开采沉陷的实测资料不足时，也可采用类比法确定。19(三)开采沉陷范围的预测1.地表最大塌陷深度、积水深度和塌陷体积预测地表最大塌陷深度即是地表最大下沉值Wmax，其计算公式为式中m——开采厚度，m；式中H潜一一地下潜水位的标高，m；H地——地表塌陷前的标高，m。当计算出hmax0时，说明塌陷后无潜水出露地表，不积水。塌陷区地表最大积水深度hmax可按下式估算：地表塌陷体积V可利用下沉系数来估算：式中V′——采空区的体积，m3。202．地表塌陷面积预测地下开采引起地表塌陷的面积S，可用万吨塌陷率或塌陷面积与开采面积的比率来预测，即或式中d——万吨塌陷率，亩/万t；Q——开采矿产总量，万t；P——塌陷面积与开采面积的比率；S′——地下开采面积，m2。参数d和P的大小与地质采矿条件有关，各矿区之间的差异较大。据对部分矿区的调查结果，P的数值一般为1.2，d的数值为1.5～4.5。在我国东部平原煤矿区，万吨塌陷率可用下式计算：式中n——影响系数，其值为1.1～1.3；K——采区或水平回采率；m——采厚，m；γ——煤的容重，t／m3；——煤层的倾角。21当采空区的形状近似为矩形时，因地表下沉盆地近似为椭圆形，此时塌陷面积可用下式计算：式中H1——开采上边界的深度，m；H2——开采下边界的深度，m；H——平均开采深度，m；l——走向开采长度，m；L——倾向开采长度，m；——煤层的倾角；δ0、0、γ0——分别为走向、下山和上山边界角。此外，地表塌陷面积还可直接根据预计的地表下沉等值线图，采用面积量算方法从图上量得。22（四）冒落带和导水裂隙带高度的预测地下煤层开采后，采空区上覆岩层中的冒落带和导水裂隙带的高度与煤层倾角、覆岩性质和分层开采厚度有关。水平及倾斜煤层（倾角为0°～54°）开采时冒落带和导水裂隙带高度的计算公式列入表2-3中，急斜煤层（倾角为55°～90°）开采时冒落带和导水裂隙带高度的计算公式列入表2-4中。注：计算公式中±号项为中误差，EM为累计厚度(单层采厚不超过1～3m，累计采厚不超过15m。注：计算公式中“±”号项为中误差，∑M为采厚，h为阶段垂高。23（五）地表非连续变形的预测地表非连续变形通常是指地表出现裂缝、台阶状塌陷盆地和塌陷坑。开采缓斜煤层时，在地表移动盆地的外边沿区可能出现裂缝。在开采急斜煤层条件下，当采深与采厚的比值较大时，地表可能出现一种台阶状平底塌陷盆地。地表塌陷坑通常出现在开采急斜煤层条件下，当开采埋藏深度不大的厚及特厚煤层或近距煤层群时，大多出现在煤层露头上方的地表。24二、开采沉陷对环境影响的评价开采沉陷对环境影响的评价属于专项评价，它是矿区开发对环境影响评价的重要组成部分。主要任务是：分析和评定开采沉陷对土地及其上附着物的破坏程度，针对破坏情况提出防护和治理的措施。25(一)开采沉陷对环境影响评价的一般程序26（1）根据国家的有关规定以及建设项目的初步设计，制定环境影响的评价大纲。（2）利用已有的开采沉陷资料建立开采沉陷的预测模型根据预测模型和采矿工程的初步设计，进行开采沉陷预测。（3）通过对自然环境和社会经济环境的调查与分析，依照有关的环境标准，进行开采沉陷对环境影响的分项评价和综合评价。（4）邀请采矿、测绘、环境保护和土地管理等有关方面的专家和群众代表，就开采沉陷对环境影响的保护措施在技术、经济上的可行性与合理性进行论证。（5）在技术、经济论证通过之后，编写开采沉陷环境影响评价报告书，并上报主管部门审批备案。27（二）开采沉陷环境影响评价报告书的内容（1）前言（2）矿区（井）开发概况（3）矿区（井）周围地区的环境状况（4）矿区开采沉陷环境影响现状及其处理（5）开采沉陷预测（6）开采沉陷对环境影响的分项评价（7）开采沉陷对环境影响的综合评价（8）与开采沉陷有关的环境保护措施及其技术经济论证（9）结沦28（三）开采沉陷对环境影响的分项评价开采沉陷的环境影响因子有：建(构)筑物、工程管网、水体、公路、铁路、土地、电力通讯系统、滑坡、地形、地质、水文、气象、植被、大气质量、野生动物等。1．建(构)筑物和工程管网2．水体3．公路、铁路4．土地5．电力通讯系统6．山体滑波291．建(构)筑物和工程管网开采沉陷对建(构)筑物和工程管网的影响程度，可根据预计的地表移动变形值、建(构)筑物和工程管网的结构特征及其允许变形值来评定。砖石结构建筑物的破坏等级可从表2-5确定，工业构筑物和工程管网的地表允许极限变形值分别列入表2-6和表2-7。建筑物的影响评价常常是针对建筑群(如整个村庄)，而不是针对个别建筑物进行的。303132332．水体开采沉陷对水体的影响主要与导水裂隙带的高度、地层结构、水体类型和所采矿层的位置等因素有关。地下采煤对水体的影响范围可根据覆岩破坏的高度、破坏的形态和水体的位置来确定。水体破坏的程度和矿井出现溃水的可能性，可由煤层顶板至水体底面的距离Hd与安全煤(岩)柱的厚度Hs来估计。Hs=H1+H保(2—13)34为预计矿井(或采区、工作面)的涌水量，首先要确定充水条件。式中Q、Q0—分别为预计矿井和已知矿井的涌水量，m3；F、F0—分别为预计矿井和已知矿井的开采面积，mS—预计矿井的开采水平深度，m；S0—已知矿井的开采水平深度，m；m、n—与地下水流态有关的根指数，其值可用最小二乘法确定。353．公路、铁路开采沉陷对公路的影响程度主要是根据沉陷稳定后其坡度的变化、路面出现裂缝的情况以及对其平整性的影响情况来评定。为评价对铁路的影响程度，除了要预计位于采动影响范围内的铁路线上的地表移动变形值外，还要预测铁路路基出现突然下沉和非连续变形的可能性，路基的最大下沉量和最大下沉速度，移动变形持续时间，线路方向和坡度的变化，轨缝变化，曲线段的正矢变化和轨距变化，线路爬行和涨轨的可能性，两条钢轨水平的变化等。364．土地1)地表沉陷对土地的影响评价地表沉陷可引起土地侵蚀和水土流失，因为地表下沉盆地内的地表倾斜使地形坡度改变，而坡度是决定径流冲刷能力的基本因素之一。据某地区的实测结果，得到地面坡度与沟蚀量之间的关系为Qs=0.0644+0.48T式中Qs—土地的沟蚀量，（kg/亩）；T—地面坡度，（°）。根据沉陷稳定后地