【正文】 中文 8287 字 附錄 A 譯文 我國露天煤礦開采環(huán)境問題及防治對策研究 世界各采煤國家都將優(yōu)先發(fā)展露天采煤作為增加煤產(chǎn)量的主要途徑，只要有條件，盡量實現(xiàn)集中開采，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本。我國也是這樣，無論是建國初期擴建和建設(shè)的撫順西露天礦和海州露天礦， 20 世紀(jì) 60 年代建設(shè)的平莊、義馬、哈密等露天礦， 80 年代大規(guī)模建設(shè)的伊敏、霍林河、準(zhǔn)格爾、安太堡等幾大露天礦，都為我國煤炭產(chǎn)量的增長、國民經(jīng)濟的建設(shè)做出了巨大的貢獻，也取得了巨大的經(jīng)濟效益。 但是基于歷史原因，認(rèn)識自然的局限性及法制法規(guī)的不完善，露天采煤業(yè)迅猛發(fā)展的同時，也帶來了一系列的礦山環(huán)境問題和生態(tài)破壞，已嚴(yán)重影響地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。這是我們亟待解決而又要認(rèn)真對待的大問題。 露天采煤形成的凹坑，由于地質(zhì)構(gòu)造、邊坡巖體、地表水地下水作用等原因誘發(fā)滑坡、塌陷、水土流失、泥石流等一系列地質(zhì)災(zāi)害，又引起地面變形而危及周邊地區(qū)的工業(yè)企業(yè)和居民建筑的安全。既造成巨大的經(jīng)濟損失又破壞了原來的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境。 我國露天煤礦開采環(huán)境問題復(fù)雜、多樣、特殊、敏感，由于特定歷史因素影響對礦 業(yè)城市地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的影響和破壞非常巨大。隨著國家環(huán)保意識增強， 80 年代以來建的新礦區(qū)環(huán)境狀況有所改善，有的礦區(qū)達到了較好水平，如平朔安太堡露天礦就比較好地解決了露天開采中環(huán)境恢復(fù)和治理問題。因此總結(jié)這方面的經(jīng)驗教訓(xùn)意義是重大的，對搞好露天煤礦開采環(huán)境問題的防治是非常必要的。在計劃經(jīng)濟時期，煤礦企業(yè)利潤都上繳國家而很少投入由開采造成的環(huán)境問題治理經(jīng)費。 如撫順西露天礦、阜新海州露天礦這樣的國有大型礦山企業(yè)，所產(chǎn)煤炭、所創(chuàng)利潤和效益基本上均上繳國家，而幾十年來開采帶來的嚴(yán)重的環(huán)境危害卻留給了地方；露天煤礦開 采初期和中期環(huán)境危害的范圍與烈度均較小，沒有引起決策者、管理者和采礦者的注意。加上環(huán)保意識薄弱而使環(huán)境隱患越積越多，幾十年后造成了環(huán)境的惡化和災(zāi)害的發(fā)生。 無法回避的是，歷史沉淀這些環(huán)境問題，只有依靠各級政府加大投入或積極組織才能逐步地治理和恢復(fù)。 以往傳統(tǒng)的地質(zhì)、采礦，管理學(xué)科沒有或很少將礦山環(huán)境勘查、評價、預(yù)測、管理、立法、執(zhí)法與露天煤礦勘查、露天煤礦建設(shè)、設(shè)計、生產(chǎn)、閉坑有機地貫穿始終結(jié)合起來。各學(xué)科均有自己的側(cè)重點，如露天采礦學(xué)就追求剝離最少，采煤最多，只要不滑坡，邊坡越陡越好，很少考慮地面變 形或閉坑后災(zāi)害，很少以綜合的長遠的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益作為本學(xué)科研究追求的出發(fā)點。 露天煤礦開采環(huán)境問題根本上說是人類采礦工程活動使環(huán)境發(fā)生變化或惡化。這就需要決策者、管理者、生產(chǎn)者有戰(zhàn)略眼光和戰(zhàn)略胸懷，不僅僅關(guān)注自身的、近期的經(jīng)濟效益和繁榮，還應(yīng)從保持社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、愛護人類居住的家園的高度去從事露天煤礦開采，主動地、積極地利用開采工程改善、美化周邊環(huán)境，變有害為無害，變不利為有利，實現(xiàn)資源開發(fā)和環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展。安太堡露天煤礦開采就在防止水土流失、改變土壤成份、實現(xiàn)廢棄地植被、綠化、復(fù) 墾、生物治理方面取得巨大成績，使礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境比開采前好。這方面的經(jīng)驗值得研究推廣。 露天煤礦開采所誘發(fā)和種種環(huán)境問題及災(zāi)害的防治是一項復(fù)雜的、綜合的、龐大的系統(tǒng)工程。要應(yīng)用環(huán)境地質(zhì)學(xué)、采礦學(xué)、系統(tǒng)工程、工程經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科的原理和思路研究防治對策。從注重分析性思維向分析性、協(xié)調(diào)性、綜合性思維轉(zhuǎn)化；從單項技術(shù)、分科發(fā)展，常規(guī)觀測向復(fù)合技術(shù)、現(xiàn)代信息手段、多學(xué)科綜合系統(tǒng)發(fā)展轉(zhuǎn)化。追求最優(yōu)的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。實現(xiàn)煤炭開采與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù) 發(fā)展。在此露天煤礦開采引發(fā)的環(huán)境問題治理提出幾點看法。 （ 1） 區(qū)分環(huán)境問題歷史舊賬和新賬，從而明確環(huán)境恢復(fù)治理的主體和責(zé)任人。 要由目前的礦山企業(yè)來承擔(dān)歷史遺留的環(huán)境問題的治理顯然是不現(xiàn)實的。因此盡早區(qū)分歷史舊賬和新賬，是明確環(huán)境恢復(fù)治理責(zé)任、內(nèi)容、資金來源和實施主體的重要前提。 歷史舊賬和新賬的劃分，建議以企業(yè)由計劃經(jīng)濟轉(zhuǎn)為市場經(jīng)濟即企業(yè)利潤基本上繳國家轉(zhuǎn)為企業(yè)自負(fù)盈虧的年份為界。 對于歷史舊賬，應(yīng)主要由政府承擔(dān)，主要依靠國家、省市政府投資、組織治理。而新賬必須主要由企業(yè)承擔(dān)，嚴(yán)格執(zhí)行誰 破壞誰治理、誰負(fù)責(zé)的原則。 撫順西露天礦、海州露天礦這樣的老礦，由于歷史原因造成的環(huán)境問題主要由國家、政府承擔(dān)治理恢復(fù)；而進入市場經(jīng)濟后由于露天開采引發(fā)的新的環(huán)境問題則必須由企業(yè)承擔(dān)，進入企業(yè)生產(chǎn)成本，負(fù)責(zé)治理恢復(fù)；而新建礦山，則必須從勘察、立項、建設(shè)、設(shè)計、生產(chǎn)開始就從法制上、管理上明確責(zé)任人，并負(fù)責(zé)到礦山閉坑。確保環(huán)境得到恢復(fù)和改善。 （ 2） 完善、修改的制定包括露天煤礦開采在內(nèi)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，使礦山開采的環(huán)境管理和治理具有可操作性、規(guī)范，使礦山環(huán)境管理和治理具有可操作性、針對性和科學(xué)性。實現(xiàn) 露天煤礦開采從勘查、建設(shè)、生產(chǎn)、閉坑全過程的管理和監(jiān)督有法可依。實現(xiàn)露天煤礦開采環(huán)境的改變一破壞一恢復(fù)一重建的良性循環(huán)。促進可持續(xù)發(fā)展。這就從源頭避免、減少了環(huán)境問題的危害和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。 （ 3） 露天煤礦建設(shè)開采的規(guī)劃要充分考慮開采至最終境界可能帶來的環(huán)境問題和災(zāi)變。規(guī)劃和設(shè)計中要充分考慮不要在可能的環(huán)境災(zāi)變區(qū)設(shè)計民用與工業(yè)建筑。這一條對新建露天煤礦是必要的。 （ 4） 在地質(zhì)環(huán)境問題較嚴(yán)重的露天礦，建立環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)站和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)。主要針對已經(jīng)建設(shè)和正在生產(chǎn)的露天煤礦，且環(huán)境災(zāi)變問題已經(jīng)存在并影響 、危害地面建筑和人民生命財產(chǎn)安全情況下建立。如撫順發(fā)電廠及地面興平路等均建有地面變形監(jiān)測線網(wǎng)，實時監(jiān)測并預(yù)測變形趨勢，為及時采取災(zāi)害防治措施，避免損失提供依據(jù)。 （ 5） 老的露天煤礦，開采已幾十年，造成的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害已成事實的情況下，防治對策建議遵循兩條原則：一是避讓原則，不要有災(zāi)害區(qū)內(nèi)布置工程建設(shè)和居民建筑，已有的盡量考慮搬遷；二是針對性治理原則，對不宜搬遷的重要設(shè)置和建筑，采對針對性治理原則，對不宜搬遷的重要設(shè)置和建筑，采取針對性治理，如加固、屏蔽、采礦回填、邊坡壓腳等。宜進行幾個方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，要 綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和安全風(fēng)險性。 （ 6） 對于新建露天煤礦，決策者、管理者、采礦者應(yīng)站在保護生態(tài)環(huán)境的戰(zhàn)略高度，主動的通過采礦工程活動改善和重建周邊地區(qū)的環(huán)境。如平朔安太堡露天煤礦就做出了有益可喜的成績。通過開露天礦、修水庫、改河道、改變地形和地層層位、調(diào)整土壤結(jié)構(gòu)、防止水土流失、復(fù)墾種植等，不但避免了環(huán)境的惡化，而且通過露天煤礦開采，建設(shè)一生態(tài)環(huán)境更好的新礦區(qū)。 、廢水水質(zhì)及處理工藝現(xiàn)狀 由于露天礦區(qū)的自身特點不盡相同，礦區(qū)污、廢水處理廠所接納的水質(zhì)也不相同。隨著水處理技術(shù)的不斷 發(fā)展，礦區(qū)污、廢水處理所采取的處理工藝不斷發(fā)展，各種水處理工藝在實踐中不斷的接受檢驗，有成功的經(jīng)驗，也有失敗的教訓(xùn) .由于露天礦區(qū)工業(yè)場地與居住區(qū)規(guī)劃格局的不同，礦區(qū)污水處理廠的規(guī)模和污水水質(zhì)濃度也不一樣，分析，霍林河、準(zhǔn)格爾、伊敏河礦區(qū)進入污水處理廠的水質(zhì)為生活與工業(yè)廢水混合，其余礦區(qū)為僅處理工業(yè)廢水；從污水處理廠規(guī)模上分析，礦區(qū)處理廠規(guī)模小，尤其是工業(yè)場地污水處理廠規(guī)模很小，與礦區(qū)大規(guī)模用水量比較反差相當(dāng)大，平朔礦區(qū) (不含生活區(qū) )總用水量為 27000m3/d，而污水處理廠規(guī)模僅為 1300 m3/d，這是由 于供水大量消耗于礦山公路灑水及選煤補充水，沒有進入排水系統(tǒng)的原因；從污水處理廠進水水質(zhì)分析，礦區(qū)污水濃度與城市污水濃度相比偏低， SS 值相對較高， BOD 及 COD 絕對值較低，僅對工業(yè)場地而言，污水可生化性較差。 (1)污水處理工藝分析 從污水處理現(xiàn)狀分析，礦區(qū)污水處理與城市污水處理工藝同步發(fā)展，在統(tǒng)計調(diào)查的五大露天礦區(qū)中，污水處理工藝分別采用了一級處理 +污水庫、普通活性污泥法 +深度處理、生物膜法、 SBR+深度處理等處理工藝，從實際的運行效果分析，一級處理 +污水庫處理工藝、生化處理 +深度處理工藝處理效果較好，生物法工藝由于不適應(yīng)礦區(qū)含油的水質(zhì)特點，實踐證明是失敗的。 (2)污水處理工藝選擇及發(fā)展趨勢 礦區(qū)污水水質(zhì)濃度偏低， SS 偏高、 BOD 值較低 (安家?guī)X露天礦例外 )，與城市污水相比可生化性差。由于礦區(qū)污水水質(zhì)的行業(yè)特點，污水處理工藝選擇必須切合礦區(qū)水質(zhì)的實際特點。通過對水質(zhì)及污水處理的實際運行效果分析，筆者認(rèn)為一級處理 +污水庫工藝、二級生化處理 +深度處理工藝為露天礦區(qū)污水處理的首選工藝。 污水庫工藝為工業(yè)場地污水處理廠的首選工藝，其優(yōu)越性為 a:充分適合礦區(qū)污水水質(zhì)特點，工藝流程合理 b:適應(yīng)礦區(qū)污水資源化復(fù)用。其缺點為 a:污水庫水質(zhì)不易保證 b:受到地形限制，理想的是利用自然地形修建污水庫，人工開挖污水庫基建投資大。二級生化處理 +深度處理工藝為混合污水處理廠的首選工藝，其優(yōu)越性為處理效果好、出水水質(zhì)可達到復(fù) 用于綠化、道路灑水、選煤補充水的要求，適合礦區(qū)實現(xiàn)污水資源化。其缺點為投資高，配套污水資源化工程造價高。 邊坡穩(wěn)定技術(shù)的研究始于 20 世紀(jì) 50 年代中期。 1953 年海州露天煤礦投產(chǎn)，撫順西露天煤礦完成改造后，不久在非工作幫就多次出現(xiàn)邊坡滑落現(xiàn)象，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)和設(shè)備安全。針對上述 2 礦的滑坡開始了邊坡 穩(wěn)定性研究工作，主要研究內(nèi)容為非工作幫的工程地質(zhì)條件、巖石物理力學(xué)性質(zhì)、滑坡形成的條件和穩(wěn)定性分析方法、確定邊坡失穩(wěn)的范圍及防治措施。 1961 年撫順西露天礦發(fā)生了 4 次百萬立方米的大滑坡，其中 3 號滑坡體危及西大巷提升煤道的安全。我所科研人員參加多部組成的治理工作組，完成了削坡、減重、疏干、加固等措施的設(shè)計和施工，確保了提升系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。 經(jīng)過這一階段的研究工作，建立了一套露天礦邊坡穩(wěn)定性研究理論及工作方法，培養(yǎng)了一支科研隊伍，并建立了巖石力學(xué)試驗室。邊坡工程研究已成為露天開采安全研究所的主導(dǎo)專業(yè)，也是國 內(nèi)最早開展邊坡工程研究的專業(yè)單位之一。并多次參加非煤露天礦山和長江三峽滑坡的治理論證。隨著我國露天采煤的發(fā)展，先后承擔(dān)了國家、煤炭部的重大研究課題，完成了撫順、阜新、平莊、安太堡、準(zhǔn)格爾、小龍?zhí)丁⒘x馬等露天煤礦的邊坡穩(wěn)定性研究和滑坡防治工作。至今共完成各類科研課題共 60 余項，其中 12 項成果分別獲得省、部及國家一、二、三等獎。 (1)基礎(chǔ)研究 :工程地質(zhì)勘察技術(shù)。地質(zhì)構(gòu)造和巖層賦存條件，特別是軟弱巖層的狀況是形成滑坡的內(nèi)在因素，查清地質(zhì)構(gòu)造是確定滑坡體的規(guī)模、滑動模式、穩(wěn)定分析和防治措施的依據(jù)。常規(guī)的方法是地表 地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查、鉆探、巷探。隨著雷達探測技術(shù)和地震波探測技術(shù)的發(fā)展，無鉆勘察地層及地質(zhì)構(gòu)造的目標(biāo)得以實現(xiàn)。 1993 年在研究撫順西露天礦西南幫邊坡穩(wěn)定項目中，用淺層地質(zhì)雷達儀成功地確定了影響該地區(qū)邊坡穩(wěn)定的軟質(zhì)凝灰?guī)r的賦存狀態(tài)及分布規(guī)律。在巖體結(jié)構(gòu)分析方面，根據(jù)巖體裂隙性的特點，應(yīng)用了隨機模擬，計算機數(shù)字模擬方法，以及用巖體質(zhì)量指標(biāo)及 QD 分級來確定巖體的完整性，從而計算巖體結(jié)構(gòu)對邊坡穩(wěn)定的影響。 (2)水文地質(zhì)及地下水監(jiān)測。邊坡巖體中地下水的存在不僅弱化巖石強度，特別是降低了弱層的抗剪強度，使邊坡沿弱層滑落。而 且隨著地下水位的升高，浮托力增大降低了邊坡體的抗滑能力。因此地下水的勘察多采用地表調(diào)查和鉆水文孔，通過取巖樣測定巖石的含水量，作分層注水試驗，確定巖層的含水規(guī)律和水力聯(lián)系，建立水力模型。在“七五”國家科技攻關(guān)項目“邊坡安全監(jiān)測系統(tǒng)的研制”課題中研制了壓阻式地下水監(jiān)測系統(tǒng)，可隨時測得地下水的壓力，具有精度高、分辨率高、輸出信號大、可實現(xiàn)集中控制、自動記錄等特點，提高了地下水的監(jiān)測水平。 (3)巖石力學(xué)性質(zhì)。邊坡巖體物理力學(xué)性質(zhì)的研究和指標(biāo)測試，是為邊坡設(shè)計、穩(wěn)定性評價與治理提供科學(xué)依據(jù)了。從 60 年代開始采用了 巷道內(nèi)和平盤上的原位試驗方法。為了配合原位試驗設(shè)計研制了專用壓力盒和千斤頂?shù)韧屏ρb置。并用這種方法完成了撫順、阜新等露天礦各種軟巖的力學(xué)指標(biāo)測定，為邊坡穩(wěn)定性評價和治理提供了可靠依據(jù)。 5 .展望 46 年成就碩果累累，令人欣慰，使人振奮。展望未來，擺在我們面前的任務(wù)仍十分艱巨。隨著平朔煤炭工業(yè)公司安家?guī)X露天礦、平朔三礦、伊敏煤電公司露天礦二期工程籌建、勝利煤田的開發(fā)和準(zhǔn)格爾黑岱溝露天煤礦擴建，將使我國露天采煤業(yè)再上一個新臺階。為此，我們將繼續(xù)改革科研體制，攻克技術(shù)難關(guān)研究出適合我國大型露天煤礦生產(chǎn)發(fā)展和管理水平的 先進技術(shù)。要研究適合各種地質(zhì)條件下的開采工藝，特別是無運輸開采工藝；要繼續(xù)深入地進行計算機在露天礦山的應(yīng)用研究，實現(xiàn)大型露天煤礦生產(chǎn)計劃的計算機設(shè)計，生產(chǎn)過程的監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度，提高現(xiàn)代化露天礦的管理水平；將電鏟卡車優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)進一步完善，做好推廣工作；研究硬巖、高段條件下的爆破技術(shù)，提高爆破效果，充分發(fā)揮采掘設(shè)備的效率；加強邊坡穩(wěn)定性研究和邊坡變形監(jiān)測新型儀表的研制；深入開展礦山地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境的評價，研究廢棄礦山的綜合利用；加強檢測、監(jiān)測手段與技術(shù)的研究；重視實驗手段的建設(shè)在積極開展技術(shù)開發(fā)服務(wù)的基礎(chǔ)上，加 大基礎(chǔ)研究的投入，重視人才培養(yǎng)。 討論中國中長期的能源發(fā)展戰(zhàn)略問題，要從我們中國的能源需求，能源發(fā)展的態(tài)勢來談起?，F(xiàn)在我們中國出現(xiàn)一個能源需求快速增長的時期，一些具體數(shù)字我也不重復(fù)了，但是確實這兩年中國的煤炭、原油、天然氣年增長速度都非常驚人，都達到兩位數(shù)，甚至接近 20％。能源強度出現(xiàn)了上升態(tài)勢。因為過去我們很多年是依靠能源增長速度比經(jīng)濟增長速度慢得多的這么一個格局來實現(xiàn)我們的經(jīng)