环境岩土工程技术在矿山地质环境保护中的应用论文

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　　摘要：矿山开发开采过程中对地质环境造成了严重的破坏，甚至是引发崩塌、滑坡、泥石流等矿山地质灾害。环境岩土工程技术针对矿山地质灾害及其问题研究，在矿山地质环境保护中的应用对于治理和恢复矿山环境意义重大。本文第一部分介绍了环境岩土工程技术及其在环境保护应用中涉及的概念；第二部分介绍了环境岩土工程技术；第三部分探讨了环境岩土工程技术在矿山地质环境保护中的应用。

　　关键词：环境岩土工程；矿山地质环境；治理；恢复

　　矿上开发开采过程中对地质环境会造成一定程度的破坏。为保障矿山开发经济的可持续发展，矿山行业应该在资源开发的同时做好环境保护，一边开发，一边借助现代科技手段及环境保护方法做好矿山环境的治理与恢复。矿山地质环境保护的目标为矿山坑地质环境及周边生态环境，具体包括地质风景区、电力设施、水利设施、交通、矿山工程的保护及尾矿、废渣等资源的综合利用，以及土壤、水源、植被等恢复。通过综合防治，来达到矿山及其周边生态环境与区域环境相协调、相适应，预防地质灾害的目的。环境岩土工程技术研究及应用面向固废环境、施工环境、生态环境等方面的问题，在矿山地质环境保护中的应用率较高。研究环境岩土工程技术在矿山地质环境保护中的应用对促进矿山资源开发利用及生态环境的保护有着重要的意义。

　　1概念界定

　　1.1环境岩土工程

　　环境岩土工程作为一门交叉学科，也是土木工程领域专门研究土体、岩体工程性质及其应用的一个学科分支。其研究内容包含环境保护科学、岩土工程技术等学科，研究范围较广，涵盖土木工程土体和岩体工程范围之内的所有工程学科的内容。包括土质学、地质学、工程勘查、地质基础、开挖工程、支护工程、工程检测及监测等。其中地质学还包括水文及其水源保护；地基基础包括地基处理和基础工程；开挖工程包括基坑开挖、隧洞开挖；支护工程包括基坑支护、边坡支护、泥石流防治等。上述工程内容涉及的主要问题均可总结为边坡稳定、土压力、地基承载力相关的问题。国内学术界对于环境岩土工程技术尚未作出明确的概念界定。一部分学者认为其应用指岩土工程在矿山地质环境保护中的应用原则、方法及与环境治理、保护相关的技术服务。主要内容包括：①生产生活所产生的垃圾的处理；②破坏植被与建筑的恢复；③地表塌陷的处理；④采空区的处理；⑤被污染土壤、水源的治理；⑥生产噪音的处理；⑦有毒有害及放射性固体废物堆放及处理；⑧地质灾害及其隐患的预防；⑨封闭矿的治理及环境恢复与治理；⑩不合理矿山开发的治理，如过度采矿、不合理堆放矿渣、废石、违规排放污水等。

　　1.2固废环境问题

　　固废环境问题指矿山地质开发利用及生产活动过程中产生的固体垃圾、生活垃圾、放射性废弃物等。如废渣、铀矿尾矿等。固体垃圾、生活垃圾成分复杂，堆放不仅影响景观观赏效果，还会有毒有害物质，污染空气、水源、土壤等，对矿山及其周边生态环境造成严重的破坏与污染。放射性废弃物自身会放射出对人体及动物有害的射线，影响人的身体健康及生态环境的平衡。

　　1.3绿化混凝土

　　绿化混凝土是一种新的环保技术，可用于护坡环境问题的治理与保护。它在具备较高强度、高耐久性、抗冲刷性的同时，还具有高透气性和一定的透水性。绿化混凝土技术在矿山地质环境保护中的应用既能预防滑坡、泥石流等地质灾害，预防水土流失，还能满足植物生长的需求，加速被破坏矿区生态环境的恢复。

　　2环境岩土工程技术

　　2.1保护技术方法

　　矿山地质环境保护技术是贯穿于整个矿山开发活动过程中，设计并应用于矿山开发方案中的保护性工程技术及其方法。常用的矿山地质环境保护性技术如下：①露天矿石的开采设计阶梯开采法，严格执行层级有序开采，有利于最大程度的预防滑坡、崩塌等地质灾害；②针对土质松散程度较高的区域，可应用填充开采法，一般开采矿产资源，一般采用覆土填充进行局部治理与修复，对整个矿区实施保护，防治地表塌陷、崩塌及滑坡、泥石流等灾害的发生；③根据地质层走向设计条带开采法，对开采场地质环境和地表环境进行保护性开发，预防地质灾害，减少地表景观破坏面积；④对矿渣、尾矿及土壤设计分区堆放，并根据堆放资源类型设计堆放场，并为堆放场设置保护系统，如植被净化区、蓄水池、净水池等。

　　2.2治理技术方法

　　2.2.1水污染治理

　　（1）回灌法。回灌法主要应用于固废垃圾、生活垃圾等区域的水质处理。它指直接将垃圾填埋，再将垃圾渗滤液循环喷洒至垃圾填埋层上，通过控制回灌垃圾渗滤液的次数来调整水压，使水压变为负压，利用有机负荷的荷载来净化渗滤液的方法。这种方法虽然处理效率高，但水质净化不彻底，更适合于水土污染小、水量小的区域污水的处理。

　　（2）物化法。物化法指借助混凝法、膜分离法、吸附法等对污染水体及垃圾渗滤液进行处理的方法。该方法的特点是速度快、效果好，但由于成本较高，多用于小水量污染水体及垃圾渗滤液的处理。

　　（3）生物处理法。生物处理法指应用生物技术处理厌氧生物或好氧生物，来净化污染水体及垃圾渗滤液的方法。生物处理法在矿山地质环境保护中的应用可通过设置生物处理单元，将生物处理单元引入污水处理熊它能够，对矿区生活污水和矿物污水进行处理。通过生物处理法的应用，达到以下目的：①回收水体中的金属植物；②浮选矿物质；③降解或转化矿物；④预处理矿物。

　　（4）纳滤膜分离技术。纳滤膜是一种可去除水体中溶解盐类物质的高压过滤膜。该技术采用了反渗透技术原理，利用其孔径小的特点过滤水体中的胶体微生物、有机物等物质，以达到净化水体的效果。其特点是净化水质效率高、效果好。目前，市场上的纳滤膜主要有面向电解质溶液和非电解质溶液两种的膜。

　　2.2.2岩土问题综合治理

　　岩土问题综合处理涉及边坡失稳问题、地基失稳问题、地表景观破坏问题、水土污染问题等。常用的治理技术方法包括变形区复垦复种和植被重建、工业场地整治、废矿渣与尾矿资源的二次利用、露天矿场和排土场的边坡治理、塌陷坑的治理等。岩土问题综合处理在实际方案的实施中一般需要综合应用岩石工程、土体工程、环境修复治理与保护等多方面的技术，尤其是借用现代科技手段，对矿产加以改造和生态重建，使废弃矿区成为集现代科普教育基地、观光旅游、农业发展等多位一体的发展区域，提高废弃矿山的资源利用率，促进废弃矿山的经济、生态、社会协调发展。

　　3应用分析

　　3.1工程概况

　　贵州省某采矿场因矿山开采活动造成环境污染及生态破坏，以及矿山开采造成的地质灾害多发。主要的地质环境问题总结如下：①矿山地质灾害；②矿区含水层破坏；③矿区地形地貌景观破坏；④矿区水土环境污染。地质灾害问题主要表现为采矿引起的地面塌陷、地面沉陷、地裂缝、滑坡、泥石流、崩塌等问题。含水层被破坏表现为地下水水位降低、泉眼干枯等问题。地形地貌景观被破坏表现为耕地裂缝、采空区塌陷、农田长期积水、地表植被被严重破坏、废渣占用耕地、露天采矿场占用并破坏土地等问题。矿区水体环境污染表现为矿坑水污染农田、冶炼矿废水污染地表水、采矿场矿渣污染水土等问题。采矿区地面塌陷面积达2平方千米。重度塌陷面积达0.67平方千米，塌陷深度达3m。重度塌陷面积达0.8平方千米，深度为1.5m～3m。轻度塌陷面积达0.53平方千米，深度＜1.5m。针对矿山开发方案及矿山实际开采情况提出对地质灾害及环境问题分阶段实施治理与恢复，制定地质环境保护和生态环境改善方案，改善和重建整个矿区的生态环境。

　　3.2岩土环境工程技术的应用情况

　　3.2.1应用原则

　　（1）生态补偿。环境岩土工程技术在矿山地质环境保护中的应用首先应遵循生态补偿原则，即借助一定的手段，采用一定的工程技术，使矿山及其周边开发利用与生态环境保护相协调、相适应，维护矿山及其周边生态的平衡。生态补偿原则是国家对矿业企业强制性规定的一条基本原则，为了保障多方利益主体间的利益平衡以及森林、草地、湿地、水流、矿产资源等领域的平衡发展。

　　（2）工程避让。根据国家生态环境保护相关的要求，矿业活动相关的项目工程施工及矿产资源的开发利用均应该避让生态保护区及国家明令保护的自然资源，以防止地区特色生态环境资源被破坏污染。因此，环境岩土工程技术在实施过程中应该对保护性资源遵循工程避让原则。

　　（3）环境治理。矿山地质环境保护的基本原则是开发利用与保护同时进行，环境岩土工程技术在矿山地质环境保护中的应用也应该紧紧围绕环境治理的基本原则，针对矿山开采及资源开发利用可能诱发的滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等地质灾害进行预防与保护，坚持全面、全程的环境治理原则。

　　3.2.2保护方法

　　（1）第一阶段。第一阶段规划为现状治理，主要针对矿区存在的矿山地质环境问题及采矿活动影响区出现的矿山地质灾害及环境问题进行恢复与治理。矿区地质环境现状如下：①采空伴随的地裂灾害隐患以及露天开采不稳定倾斜滑坡问题；②地面塌陷问题；③露天采场闭坑造成的地表景观破坏；④废弃石场及周边边坡失稳和植被被破坏问题；⑤地下水位下降；⑥粉尘污染。

　　（2）第二阶段。第二阶段规划为矿山生产活动与治理，主要针对矿山开采生产活动可能对地质环境造成的破坏及污染问题，以及安全隐患进行预防和治理。通过加强风险因素的控制预防地质破坏和环境污染问题，对可能造成矿山地质环境破坏问题的矿业活动叫停，对已经出现的矿山地质环境问题和被破坏区域的环境问题进行治理与恢复，预防水土流失，促进矿山生产与生态环境保护协调发展。

　　（3）第三阶段。第三阶段规划为闭坑治理，主要针对闭坑矿山环境进行综合性治理和恢复，重建被破坏和污染区域的生态环境，解决地质灾害问题。

　　3.2.3环境问题治理技术的应用

　　（1）采矿区塌陷治理。对矿区塌陷区域查明塌陷原因，针对原因进行针对性治理，加固地基，做好地质变形预防和土体渗流，在此基础上协调好当地社会经济、生态环境、文化旅游等实施综合治理，促进资源综合利用、高效李克用，实现资源开发与生态环境保护的协调发展。具体实施可根据采矿区崩塌区域地质结构、积水情况、土壤类型、塌陷程度、沉稳程度等因素，因地制宜地设计崩塌治理与生态环境修复、保护方案。采矿塌陷区治理原则遵循宜水则水、宜林则林、宜农则农、宜建则建的基本原则。必要时可采取分类分级改造，或进行局部改造。

　　（2）固废物不合理堆放治理。对堆放废渣、尾矿及其他固废物的地面进行清理，根据固体废物的类型分类设置专用的堆放场，集中堆放废渣及尾矿。原堆放区域经过整理后根据地形地貌统一规划设计生态防护工程，增加绿化面积，或覆土改造后局部设置其他景观类型。固体废物堆放平台局部整治覆土厚度应＞0.8m。绿化系统采用乔木、灌木、花草等组合，选用适应性较强、生长速度快、耐寒、耐寒、耐贫瘠且具有土壤改良功能的花草灌木品种种植。一般建议与矿区周边原生植物群落结构相似。对尾矿、废渣集中存储场的地表作硬化处理，加固地基，并设置配套的污水处理系统、排水系统。存储场四周设置沉沙池、蓄水池等净水系统，或应用纳滤膜分离技术对固废物渗透管理及其他液进行净化，防止固废物渗透液造成地表水源和土壤的污染。在固体废物存储场四周设置安全警示牌，警示闲杂人等出入。

　　（3）土地复垦。对矿区地势相对平缓的区域，集中规划复垦。复垦应严格按照农业生产要求的土地适用性标准进行。首先，对规划复垦的区域进行整平和覆土处理。覆土厚度应＞30cm。规划种植相思豆、毛豆等作物的区域，覆土厚度应＞50cm。地势存在相对高差的，根据地势高差设置成梯田或坡面梯田。坡面体现的坡度应＜25°。复垦区域应统一规划农业灌排系统，为农业生产提供便利的水源。对于封闭矿坑区域、坑塘区域、凹陷区域的复垦，可根据实际情况规划为养殖区，或配套设置养殖区域，开展复合农业。

　　（4）不稳定边坡治理。针对不稳定边坡造成的塌陷、滑坡、泥石流等问题，采用削载卸荷、放缓边坡的处理，并对边坡设计分级，每级坡底设置挡墙，对坡脚进行加固。边坡在工程防护的基础上进行植被复绿与加固，防止滑坡、泥石流崩塌及水土流失。

　　（5）地表景观恢复。对矿区破坏矿业活动造成的地表景观破坏，针对破坏程度和地表景观的内容进行分区域治理。对岩质地面采取快速绿化措施，设置滴灌溉或喷灌系统，种植绿植，保证绿植的成活率。对裸露的土质地面做分级削坡减载，选取适应当地生长的乔木、灌木及花草，设计绿化群景观，增加被破坏土质区域的蓄水能力以及边坡的稳定性，防止水土流失。

　　3.3应用效果分析

　　该矿区经过应用环境岩土工程技术对矿区实施地质环境开发与保护综合治理，地质环境问题及危害得到极大的改善，生态环境达到与周边环境相适应的程度，岩石、土壤、水源测试均符合国家和地方安全标准，固体废弃物、水环境问题及其他问题均得到有效治理，土地复垦复种实现了任务目标，同时还促进了矿区及其周边资源的转化利用，极大地提高了矿区开发的经济效益。

　　4结语

　　综合研究结果表明，环境岩土工程在矿山地质环境保护中的充分应用有利于矿区生态环境的有效修复与治理，对促进矿区经济效益、生态效益、社会效益得到协调发展有着重要的意义。

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