1 矿产资源开采引发的地面塌陷

1 矿产资源开采引发的地面塌陷

大规模的矿产资源的开采，会造成大面积的采矿地面塌陷及伴随而发生的地表水、浅层地下水的漏失现象，对农业生态系统造成严重危害和影响。社会发展客观需要对采矿塌陷地进行研究，为地方政府科学合理地治理和恢复生态环境提供参考，为矿山企业优化生产布局、避免和减少塌陷灾害的发生提供依据，从而促进区域的可持续发展。

下面以商都县卯都乡团结村萤石矿矿山开采为例，简要说明矿产资源开采引发的地面塌陷及生态环境问题。

内蒙古自治区商都县卯都乡团结村萤石矿为内蒙古自治区乌兰察布市商都县卯都乡所辖。矿山设计生产规模为年采矿石2 000t，开采方式为地下开采，属小型矿山。主要可能引发的地质灾害为地面塌陷。

结合矿区地质环境条件、矿体赋存特征及矿体开采后形成采空区的最大地表影响半径，经计算，地面塌陷(沉陷)影响范围为0.0034km2。

1.1 地面塌陷范围预测

采空区形成地面塌陷的范围大小与围岩的岩性、力学强度、风化程度、节理裂隙发育程度、软弱结构面的发育程度、地下水条件、岩层产状以及矿体的产状、矿体开采方式、顶底板处理方法等多种因素有关。目前控制的矿体长度约129m，矿体厚度1m~2m,矿体平均厚度1.6m，走向北西323°，倾向53°，倾角75°左右，属倾斜矿体。根据矿体的赋存条件和开采条件，随着矿层全面开采，会形成采空区，从而产生地面塌陷。

根据公式H=Am，选取矿体采深采厚比A等于30(为地面塌陷临界值)、矿体厚度(m)取最大厚度 2m，以此确定引发地面塌陷的矿体开采深度H为60m。而实际矿体的最大开采深度为20m。由此确定矿层全面开采后引发的地质灾害为地面塌陷。

据《岩土工程勘察设计手册》(第三版)“地表移动和变形的预测方法”对矿区内采空区形成的塌陷及影响范围进行预测，评价采用以下公式：

采空区最大地表影响半径(塌陷半径)

r=H/tgβ

式中：H-开采深度(m)；

β-移动角(倾角)，硬岩一般为65°(75°)。

根据塌陷半径和最大地表影响半径计算最终塌陷影响范围。具体计算结果见表1、2。

根据计算结果，矿体两端及逆倾斜方向外扩933m(最大地表影响半径)、倾斜方向外扩14.6 9m(最大地表影响半径＋塌陷半径)，为地面塌陷影响范围，其塌陷区面积为0.0034km2。

1.2 地面塌陷的危险性预测

根据上述预测分析，矿体采空引发的地面塌陷区面积为0.0034km2，占评估区总面积的3.6 8%。地面塌陷地质灾害将对矿井工程、人员、采矿设备构成一定威胁，造成人员及财产损失，存在一定程度的危害性及危险性。

1.2.1 地面塌陷危险性综合评估原则。①本着“以人为本”的原则，危害对象以矿区内已有人员及拟建工程建筑及构筑物为主。②充分考虑矿区的地质环境条件的差异和潜在的地质灾害隐患及危险程度。③地质灾害危险性按大、中、小三级划分。

1.2.2 地面塌陷量化指标的确定。评估区地质灾害危险性根据地质灾害发生的可能性及影响程度和地质灾害发生后可能造成的损失程度确定，公式如下：

W=0.2B+0.3C+0.5S

上式中：W为地质灾害危险性指数；B为发生地质灾害的可能性指数，可能性大取1.00，可能性中等取0.67，可能性小取0.33；C为采矿影响程度指数，强烈取1.00，较强烈取0.67，不强烈取0.33；S为地质灾害发生后的可能损失指数，损失大(≥1 000万元)取1.00，损失中等(100~1 000万元)取0.67，损失小(＜100万元)取0.33。

当W>0.75时，地质灾害危险性大；W=060~0.75时，地质灾害危险性中等；W<0.60时，地质灾害危险性小。

1.2.3 地面塌陷危险性综合分析。矿山开采过程中或开采后将形成采空区，可能引发地面塌陷地质灾害，工程建设本身可能遭受的地质灾害为采空区地面塌陷。承灾对象主要为采场内的工人、机械设备及地下巷道等，直接经济损失小于100万元，其危害程度小，损失小，危险性小。据此，将可能遭受采空区地面塌陷地质灾害地区的B取值0.67(发生地质灾害的可能性中等 )，C取值0.33(地质灾害危险程度小)，S取值0.33(地质灾害造成损失小)。

W=0.2B+0.3C+0.5S= 0.2×0.67+0.3×0.33+0.5×0.33=0.4

W<0.60，则该地区为地质灾害危险性小。

地质灾害(地面塌陷)危险性小区主要分布于矿区的中部，面积0.0034km2，占矿区面积的3 .68%。

1.2.4 对地面塌陷区采取的措施。根据以上综合分析和预测，地面塌陷区为地质灾害一般防治区(C级)，应实施相应的工程防治和监测预警措施：①严格按照矿山地下开采设计留设保安岩柱、矿柱；对顶、底板岩体节理裂隙发育处及破碎带采取支护；开拓坑道遇构造破碎带，一般采用支护；极不稳固地带采用砼或钢砼加强支护。②建立必要的地质变形及矿体、顶板岩石变形位移观测点网，随时观测，及时采取相应措施，确保安全生产。③对开采后形成的地面塌陷坑及伴生地裂缝应及时回填。④政府必须依据职能来对企业进行各方面的控制，以减少塌陷造成的土地破坏，从而为采矿区经济的可持续发展创造条件。

2 煤炭资源开采引发的矿山环境问题

矿产资源的开发对我国经济建设和社会发展起到了重要的支撑作用，但是同时也引发了一系列的生态环境问题，矿区已成为典型的、严重受损生态系统。矿产资源开采引起地表塌陷，并诱发大量地质灾害，造成土地挖损和压占，使矿区大量耕地损害与贫瘠，植被破坏、水土流失与土地沙漠化加剧，地下水位下降等诸多的生态问题日益严重；矿产资源在开采、加工、储运过程中大量粉尘飞逸物污染大气、水体，成为矿区周围环境污染的重要污染源。

商都县卯都乡团结村萤石矿矿山开采，已制定了相应的预防和治理措施，对破坏的矿山环境进行恢复治理。该矿山环境保护本着以预防为主、防治结合的原则，提出如下保护防治措施和具体要求。

2.1 保护防治措施

①在工程建设过程中尽量不占用或少占用保护区的土地资源，防止牲畜进入及机械碾压保护区等;②宣传国家关于保护生态环境的政策、法律法规、企业告知及奖罚办法等;③按着谁开发谁治理的原则，矿山环境保护的资金由建设方提供，严格执行保证金制度，确保矿山环境保护资金有保障。

2.2 治理工程措施

按照矿山环境综合治理工作部署，采取的治理措施主要为：适时对矿区工作环境进行洒水降尘，减少矿区周围环境污染；及时清除矿山开采产生的固废物；对采空塌陷区回填后进行整平；采空塌陷区整平之后，播撒草籽自然恢复植被，选定适宜于本地生长的柠条、杨柴、沙打旺等草籽，使其形成与周边生态相一致的生态环境。

总之，矿产资源开发对环境造成的影响日益严重，已经成为制约矿区可持续发展乃至区域生态安全的重大隐患。为了实现矿产业的稳定、可持续发展，矿区生态环境综合治理已迫在眉睫。