【正文】 他水稀釋的程度。 為了達到新的平衡就耍增加堆積這一邊的砝碼，干流的河床變寬變深使得支流的侵蝕基 準面降低，支流侵蝕加??；侵蝕下來的物質被搬運到干流堆積下來，這樣堆積就逐漸與侵 蝕又達到了動態(tài)平衡，但此時的河流與采礦前的河流已截然不同了。侵蝕和堆積是其改造的主 要手段，在自然狀態(tài)下二者處于一種動態(tài)平衡中，而采礦活動卻會打破這種平衡。為了保證井下人員的 安全和生產的順利進行，對上述各種水都要采取各種措施將之排至地表。采礦活動通過改變礦區(qū)附近的水循環(huán)又間接影響了該地 的其他地理要素。 1．采礦活動對地表水的影響 在采礦活動對地形的影響一部分中已經(jīng)指出采礦活動會導致塌陷區(qū)、裂縫的出現(xiàn)，它 們的出現(xiàn)可能會造成附近地表水體如河流、湖泊、招澤的干涸，也可能會導致形成新的河 流、湖泊、沼澤，但無論哪一種情況均對礦區(qū)附近的水文狀況產生了干擾，而且干擾的面積 通常大于塌陷區(qū)的面積。水進人海洋后，循環(huán)又重新開始。在水循環(huán)過程中，當水處于地表和地下時最易 為人類利用，因此采礦活動對水文的影響也主要表現(xiàn)在對地表水和地下水的影響上。這些影響均會使土壤的肥力降低，給以后的生 態(tài)重建利用這些土壤帶來困難。這個過程本身就可能影響土壤的各種特性。土壤酸化還對多價離子 的元素活動性影響很大，它 使某些金屬離子的活動性增加，某些毒害性陽離子毒性增加。土壤酸化是指人類活動所產生的酸性物質使土壤變酸的過程，一般硫化礦床的 開采可使土壤環(huán)境酸化。 采礦活動對土壤的影響除了產生土壤侵蝕外，還能造成土壤污染、土壤酸化等。細小微粒組成的疏松土壤由于侵蝕而 受到的損失 明顯較質地粗或緊實的土壤要嚴重，而原始土壤表層因存在集合體要較有廢 棄物的土壤穩(wěn)定性大。在一個廢棄礦區(qū)，典型的土壤侵蝕率是約 950(／ km2，這 100倍于相同面積的森林地區(qū)的侵蝕率。 (4)沖溝侵蝕：在較短時間內，水在狹溝內積蓄，并從這個狹窄的區(qū)域內移走相當深 度的土壤，從 30cra到 30m不等，此即為沖溝侵蝕。 (2)片流侵蝕：理化性質相當一致的土壤層被表流沖走。在雨水的持續(xù)沖擊下，就產生了土壤 微粒的搬運。在雨水的沖擊 作用下，土壤微粒產生移動，這種情況在暴雨時尤為明顯。但采礦活動，如大面積的剝 離、清理地面，搬運土、石、礦渣堆積物等，都會加速和擴大自然因素作用所引起的土壤破 壞和土體物質的移動、流失。土壤侵蝕一般是指在風和水的作用 下，土壤或巖石物質被磨損、剝蝕或溶解，并從 地表脫離的一系列過程，它包括風化、溶解、 侵蝕和搬運等。土壤是不能被其它物質替代的，它既是生物的產物，同時也是生物進 化的必備條件，我們應該盡力保護土壤和它的生產力。有的矸石山含有較多 的碳、硫物質，這些物質氧化自燃后，釋放出大量的二氧化碳、一氧化碳、硫氫化 物和粉塵， 從而造成大氣污染；而有的矸石山含有鋁、砷、鉛、硫化鐵等可溶性鹽，被雨水淋濾后析出， 并隨著地表徑流或地下徑流進入附近水體，引起這些水體的污染。我國煤礦的矸石率約為 20％，年產矸石 近 10xlO8t，累積總量 2x109t，已形成矸石山 1 100余座，占壓土地約 6 700hrnz。我國露天采煤平均每萬 噸占地 0． U hm2，到 2020年僅此一項又將占地 2 200hm2。 無論是露天開采還是地下開采，都有大量的剝離物和廢棄物，此外還有坑口電廠排放 的粉煤灰，它們的堆放嚴重占壓土地。有些挖損地常年或季節(jié)性積水。預計到 2020年全國露天煤礦產量 將達 2x10“ t，每年因此而挖損的土地將達 2020hrn2。據(jù)煤礦部統(tǒng)計， 1949 年以來，全國露天 某礦共產煤日 x108t，挖損土地近 8 700hm2； 1993年全國露天煤礦產煤 3． 1x107t，挖損 土地 333hm2，平均每開采 10000t原煤約要挖損土地 0． 1hm2。 2．露天開采的影響 露天開采是將礦體的上覆地層和表土剝離后直接采掘礦石。 地下采礦不可避免地產生大量固體廢物，這些固體廢物大多數(shù)是堆放于地表，從而形 成矸石山。在裂縫較多的地區(qū)，水體常常會逐漸干涸，地表水、淺層地 下水會沿著裂縫滲入到更深層地下，從而導致該地區(qū)生產和生活用水的困難以及 植物水 分匱缺。在靠近塌陷區(qū)的邊 緣部分，平坦的耕地一般要產生小于 5‘的坡地，形成所謂“坡子地”，影響農業(yè)生產。當塌陷深度超過地下水位時，塌陷區(qū)被地下水浸滿，陸地 變?yōu)檎訚伞⒑?，原有的陸生植物被水生植物取代；陸生農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也變?yōu)樗r業(yè)生 態(tài)系統(tǒng)或水 — 陸生農業(yè)復合生態(tài)系統(tǒng)，隨之改 變了當?shù)氐纳a勞作習慣。通常，在致密的細粒嵌布的巖面內，發(fā)生劇烈破裂的垂直區(qū)估計是被 開采地區(qū)厚度的 2030倍。當應力變化擴展到巖層以外的地區(qū) 時，在地下采空區(qū)上方就會形成許多裂縫。此類情況 在黃淮海平原中、東部以及長江中下游平原較為常見。我國黃河以北的平原地區(qū)多出現(xiàn)此類情況。這種情況在我國東北、西北和華北的丘陵地 區(qū)較為常見，生態(tài)重建也 較易實現(xiàn)。通常由于地 下留有各種不采的煤柱，它們對地層的 支承作用使塌陷區(qū)出現(xiàn)凹凸不平的復雜形狀，塌陷容積約為煤層采出體積的 60％一 70％，塌陷面積約為煤層開采面積的 1． 2倍。采煤引起的地表塌陷按其形態(tài) 和破壞程度可分為兩種類型：一類是淺層開采急傾斜煤層或厚煤層形成的漏斗狀陷坑和 臺階狀斷裂，這類塌陷坑常突然發(fā)生，其上方的種植物和建筑物均遭破壞，造成猝不及防 的損害，但塌陷只在局部發(fā)生，雖危害劇烈但范圍?。涣硪活愃菔情_采深部的急傾斜煤 層，以及開采深厚比大于 10倍、傾角小于 45~的煤層所發(fā)生的大范圍平緩的下沉盆地，這 類塌陷是在不知不覺的緩慢過程中形成的。如至 1996年 底，在開灤礦務局古冶礦區(qū)就有大小不等的塌陷坑 53個，總面積約 1 800hm2，平均每個 塌陷坑占地 27hm2。如果下陷的地層接近地表，則塌陷區(qū)往往是對稱的；如果下 陷的角度很陡峭，則塌陷區(qū)就不大對稱。當?shù)叵虏煽諈^(qū)面積越來 越大時，應力變化超過了閥值，巖層就會產生塌陷，從而在采 礦區(qū)上方形成塌陷區(qū)。 1．地下開采的影響 地下開采常引起地層的變形、裂縫甚至塌陷，此外還有固體廢物堆砌。 一、采礦活動對地形的影響 采礦活動對環(huán)境最直觀的影響莫過于使礦區(qū)周圍的地形發(fā)生變化。我們將按采 礦對自然環(huán)境和社會文化環(huán)境各要素產生的影響及其機制進行討論；但是我們應該清醒 地認識到：環(huán)境是各要素相互聯(lián)系、相互作用而構成的有機整體，采礦活動對其各要素的 影響不是孤立地發(fā)生作用的，它在使此要素發(fā)生變化時，也直接或間接地使彼要素發(fā)生變 化；因此，下面以要素為線索的論述只是為了方便和條理化，述及某一要素時不可避免會 涉及其他要素。要從根本上搞好采礦跡地的生 態(tài)重建，必須研究采礦活動產生的環(huán)境影響及其影響 機制。第八章 自然資源開發(fā)利用的環(huán)境影響 第一節(jié) 采礦活動的環(huán)境影響 采礦活動可分為地下開采和露天開采，但無論哪一種均導致了構成自然環(huán)境和社會 文化環(huán)境要素的變化，有些變化造成不良影響。目前，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對各種 礦產資源的需求越來越大，采礦活動也隨之變得頻繁，規(guī)模也不斷增大；采礦對環(huán)境的影 響如土地破壞、生態(tài)環(huán)境和自然景觀的改變、人類健康和社區(qū)安全所面臨的威脅等等也必 然會加?。徊傻V跡地生態(tài)重建所面臨的任務也更加繁重。 采礦活動的環(huán)境影響及其機制是非常復雜的，不僅取決于被開采礦物的種類、采礦方 法、采掘機械的選用，還取決于礦山周圍的自然地理特征、社會文化環(huán)境等。在生態(tài)重 建中必須明確，各要素的健康發(fā)展或平衡均有賴于其他要素的 均衡發(fā)展或平衡。地下開采和露天 開采對地形影響的程度和表現(xiàn)形式是不同的。把礦物從地下 開采出來后形成的地下空間使礦區(qū)周圍的應力分布發(fā)生了變化，一般說來，這種持續(xù)不斷 的應力變化發(fā)生在地下礦工作面周圍；它導致地下采空區(qū)上方的巖層變形、運動乃至被破 壞。塌陷區(qū)的形狀取決于地下采空區(qū)的深度、高度，頂板的堅固程度， 巖層的性質以及采礦方法等。塌陷區(qū)的面積通常取決于采礦活動造成的地層 往下垂直坳陷的深度，小的可能僅幾畝，而大的卻可能達數(shù)百畝甚至更大。 下面以煤礦 開采為例具體說明一下地表塌陷的形成。一般說來地表塌陷的最大深度約為煤層開采 厚度的 70％一 80％，甚至可達 90％。 從全國范圍來看，由于礦區(qū)所處的地理位置不同，地形地貌、區(qū)域氣候、地下水位的高 低等條件的迥異，采礦造成的塌陷對地形的影響也不盡相同，一般可分為以下三種類型： (1)塌陷影響小：礦區(qū)內地形地貌無明顯變化，僅局部有漏斗狀塌陷坑；坑內也很少 積水，對礦區(qū)周圍的自然社會環(huán)境影響不大。 (2)塌陷影響較大：對礦區(qū)的地形地貌、水文等有較大影響，塌陷后可形成局部季節(jié) 性積水，常年積水的面積不大。 (3)塌陷影響大：基本改變了礦區(qū)的地形地貌條件，對水循環(huán)有巨大影響，地表塌陷 后有很大部分變?yōu)槌Ｄ攴e水區(qū)，塌陷較淺部分造成耕地鹽堿化，良田變?yōu)檎訚伞? 裂縫往往伴隨著塌陷出現(xiàn)，但它也可單獨出現(xiàn)。這些巖層中 的裂縫垂直擴散的距離可以是開 采厚度的百倍之多。 地表塌陷最直接、最明顯的影響是使塌陷區(qū)上的建筑物 (包括房屋、管道、鐵路、公路、 橋梁等 )變形乃至破壞，尤其是塌陷區(qū)下沉不均勻時對建筑物危害尤大，建筑物的變形直 接危及了人類安全和生產建設。這種沼澤地或湖 泊含有較多的礦物質，并且這些礦物質還有可能進入附近的河流及其它水體，從而增大它 們的影響范圍，進而對這些水體內及其周圍的植物和土壤產生影響。大面 積塌陷區(qū)積水還可能對周圍小氣候產生一定的影響，因為它們的蒸發(fā)和熱容作用使空氣 濕度增加、氣溫變化幅度減緩。另外，與礦床伴生的一些有毒、有害氣體會沿著裂縫逸出地表，也會對該地區(qū)的 人類健康、動植物生長以及土壤性狀產生不良影響，例如，從煤礦逸出的沼氣可改變土壤 的結構并導致動植物死亡。矸石山的影響在下文一并詳述。剝離方式有等高剝離和 區(qū)域剝離兩種，一般都會大規(guī)模地挖損土地；剝離后的土體或巖石還需要堆放，又占壓了 大量土地；因此 ，露天開采造成雙重的土地破壞。目前我國露天煤礦產量 占全部統(tǒng)配煤礦原煤產量的 7％左右，漸人佳期的神木、府谷、準格爾、平朔等煤炭基地都 是設計能力在 5xlo’ t左右的大型露天煤礦，霍林河、伊敏河、元寶山等大型躇天煤礦也 正在開發(fā)，今后露天煤礦產量的比重和產量都將增大。 土地挖損形成巖石裸露的深坑，例如，撫順露天煤礦已形成一個長 11km,寬 2． 5km,深 288m的采場大坑，破壞土地 2700hm2。特別是干旱、 半干旱地區(qū)的露天開采加劇沙漠化和水土流失，往往對脆弱生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉的破 壞。據(jù)煤炭部統(tǒng)計，僅煤礦和坑口電廠產生的各種固體 廢棄物迄今已達 7． 4x109t以上，占壓土地 1300020200hm2。井下采煤和洗煤廢棄物，即 煤矸石的不斷堆積形成矸石山，占用大量土地。再加 上地方煤礦，全國矸石總量約為 3x109t，占壓土地約 10 000hms。 二、采礦活動對土壤的影響 土壤對人類生存和發(fā)展具有非常重要的作用，只有具有一定厚度土壤的土地才能保 持生產力的持續(xù)性。 采礦活動對土壤的影響主要是引起土壤侵蝕。在自然狀態(tài)下，純粹由自然因素引起的地表侵蝕過程，速度非常緩慢，表 現(xiàn)很不顯著，并常和自然土壤形成過程處于相對平衡狀態(tài)。 在造成土壤侵蝕的所有因子中，最常遇到的是分解和搬運土壤的水。雨水的分解作用是造成土壤侵 蝕的重要原因，降水時，雨水降落的最 高速度可達 79m/s，從而雨水對地面可產生巨大 的沖擊力，據(jù)測定雨水的沖擊力可使小于 o． 5mm的土粒離開原位被激濺到離地面 60crn l~gl的高度，并可產生 1． 2m到 1． 5m的水平位移。 根據(jù)降水強度、地表植被狀況、土壤理化性質等因素的不同，土壤侵蝕可分為下列幾 種類型： (1)沖刷侵蝕：雨水沖擊到土壤上引起土壤微粒的分散，松散的微粒可能會接著被地 表徑流搬運走。 (3)細流侵蝕：在雨水的沖擊下產生無數(shù)僅幾厘米深的小沖溝的侵蝕過程，主要發(fā)生 在剛開耕不久的土壤上。 在不同的地區(qū)，土壤的侵蝕率是不同的。在一個生產著的礦區(qū)土壤侵蝕率 是約 19 000t／ km2， 2 000倍于同面積的森林地區(qū)。 土壤侵蝕的危害除使土地退化乃至荒漠化以外，還包括：占據(jù)水庫庫容；填充湖泊、池 塘，堵塞水道；沉積在具生長力土壤上；破壞水生群落；產生的混濁物減損了水的再生性并 且降低了可見度；供消費的水質降低；提高了水處理成本，破壞了水分配系統(tǒng)；攜帶其他污 染物，如殺蟲劑、除草劑、重金屬等；充當了細菌與病毒的載體。對某 些重金屬礦的開采可致使更多的 重金屬進入土壤，由于土壤的吸附、絡合、沉淀和阻留等 作用，絕大多數(shù)重金屬都殘留、累積在土壤中，這樣就造成了土壤污染；一 I~I壤中重金屬 的含量超過了土壤環(huán)境容量，就會對生長于其上的植物產生污染與危害，造成農作物產量 的下降。土壤酸化的不良后果反映在許多方面，最重要的是隨