金属矿床地下开采19生态矿业及发展趋势

2007年中国主要矿产品产量人均水平
（不包括台湾、香港、澳门地区） 煤炭 发电 十种有色金属 粗钢 1.81吨 2155千瓦小时 17.5公斤 0.371吨
世界主要粗钢产国人均产量
日本、韩国 俄罗斯 约1吨 0.43吨
美国
0.31吨
我国许多大宗重要矿产资源不足高强度开发带 来一定环境负面影响
• 如铁、铜、铝、铅、锌、硫、磷等资源，供给的对外依存 度不断提高 • 资源开发增加了供给，但由于对工业过程生态化的理念知 之不深，导致局部生态系统恶化和环境严重破坏：
第一，地下水位下降造成机井报废，机泵被迫多次 更新，提水费用显著增加。因此出现了“井越打越深，
泵越换越大，钱越花越多，水越抽越少”的问题。
第二，地下水位持续下降已形成若干地下水降落漏 斗。
第三，地下水位下降造成地面沉降和塌陷。第四，
地下水位下降造成人畜饮水困难。
1.2 矿业开发对生态环境的影响
采矿形成山体开裂、崩塌、滑坡和塌陷
（1）工业生态学不是自然生态学的简单模仿 （2）循环经济减量第一
生态工业是循环经济的重要形态
循环经济下的工业体系在实践 3R 原则时，主要有三
个层次，即单个企业的清洁生产、企业间共生形成的生
态工业园区以及产品消费后的资源再生回收，由此形成 “自然资源 —— 产品 —— 再生资源”的整体社会循环， 完成循环经济的物质闭环运动。在这三个层次中，生态 工业园区已经成为循环经济一个重要的发展形态。
30 25 20 15 10 5 0 1949
1953 1957 1961 1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 产量（亿吨） 消费量( 亿吨) 人口（亿人）
中国十种有色金属产量（万吨）与人口关系
3000
2500
2000
1500
生的废物进行生产(水泥、空心砌块砖、微晶玻璃等建筑
材料)。因此，唐山市工业发展不仅可以构建完善的生态 工业园，实现生态化及可持续发展，而且比其它城市更 具有得天独厚的条件 。
共同点是提高环保对经济发展的指导作用
与生态工业相比较，循环经济从国民经济的高度和广
度将环境保护引入经济运行机制。循环经济的具体活动主
要集中在3个层次，即:企业层次、企业群落层次和国民经 济层次。
生态工业和循环经济的前提和本质是清洁生产
清洁生产的基本精神是源削减，生态工业和循环经济
的前提和本质是清洁生产。
发展的目标。
2. 清洁生产、生态工业和循环经济
理 政 策 、 法 规 规 设 念 划 资金投入 计 生态环境保护 工程实践
经济行为
管 理
环境治理 生态修复
可持续发展 生态矿业工程的理论框架图
3. 生态工业园建设实践
【国外工业生态园建设实践】
自50年代自发形成的丹麦卡伦堡共生体系被誉为世界上第 一个EIP。卡伦堡EIP主要由几个大型企业组成，包括发电厂、 炼油厂、生物工程公司、石膏材料公司以及卡伦堡市政府。这 些企业与政府间建立了颇为创新的生态共生关系，他们通过市 场交易共享水、气、废气、废物等，并实现经济利益的共享。 整个卡伦堡工业共生体系的废料交换的细节很复杂，其环境、 经济效益已经得到公认，尤其是在减少资源消耗、减少环境污 染、废料的再利用等方面，具有显著的优势。
共同点是提高环保对经济发展的指导作用
清洁生产、生态工业和循环经济都是对传统环保理念的 冲击和突破。 作为一种环境战略，清洁生产的实施要依靠各种工具。 目前世界上广泛流行的清洁生产工具有清洁生产审计、环境 管理体系、生态设计、生命周期评价、环境标志和环境管理 会计等。 经典的清洁生产是在单个企业之内将环境保护延伸到该 企业有关的方方面面，而生态工业则是在企业群落的各个企 业之间，即在更高的层次和更大的范围内提升和延伸了环境 保护的理念与内涵。
植被和地貌景观破坏
耕地减少 地质灾害 地下水资源受损 酸性水污染
1.2 矿业开发对生态环境的影响
矿业开发生态破坏过程
矿山开采引起的生态破坏，主要由以下三个过程导致的：开采活 动对土地的直接破坏，如露天开采会直接毁坏地表土层和植被，地下 开采会导致地层塌陷，从而引起土地和植被的破坏；矿山开采过程中 的废弃物(如尾矿、矸石等)需要大面积的堆置场地，从而导致对土地 的过量占用和对堆置场原有生态系统的破坏；矿山废弃物中的酸性、 碱性、毒性或重金属成分，通过径流和大气飘尘，会破坏周围的土地、
尘污染是大气污染物的一种主要类型。在我国，由于
大气污染而使矿区农牧各业受害的情况颇不少见。
矿区生态破坏的原因分析
受自然环境条件制约
重资源开发，轻环境保护
矿山环境保护法制不健全 矿山开采技术落后
矿山环境恢复与治理缺乏资金支持
矿业能否可持续发展？
• 尽管国家重视环境保护，立法、制定法规，制定国策； 建设无废矿山、花园式矿山、复垦植被的示范性工程。 但总体态势仍是局部改善、整体恶化 • 据统计，到2005年，矿山开发共引发: 地质灾害12379起 死亡4251人 地面塌陷面积约35.22万公顷 造成直接损失161.6亿元 因此构建生态矿业工程对实现可持续发展意义重大。
采矿学 I
生态采矿及发展趋势
资源与环境学院
生态采矿及发展趋势 1. 采矿业的发展与反思 2.清洁生产、生态工业及循环经济 3.生态工业园区建设
1.采矿业的发展与反思
采矿业，古老而现代的产业； 文明社会的基石，经济发展的重要物质基础。
95%的能源资源；
矿产资源的开发利用
80%的工业原料；
70%的农业生产资料。
生态矿业工程是生态工程的分支，矿业工程与生态工 程相互渗透衍生学科，以生态平衡为基础
生态矿业工程就是当人
类开发矿产资源引起自然生 态平衡遭受破坏时要建立人
为的生态平衡，也就是人类
有意识地、理性地，同时依 靠法律、政策法规安排能满
足人类对矿产资源需求和生
生 态 工 程
态、环境系统承载能力的工 程部署与实施，达到可持续
2. 清洁生产、生态工业和循环经济
【清洁生产】
清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想是将整 体预防的环境战略持续运用于生产过程、产品和服务中 ，以提高生态效率，并减少对人类及环境的风险。 对生产过程而言，要求节约原材料和能源，淘汰有 毒原材料，减少降低所有废弃物的数量和毒性。 对产品而言，要求减少从原材料获取到产品最终处 置的全生命周期的不利影响。 对服务而言，要求将环境因素纳入设计和所提供的 服务之中。
1000
500
0 1949
1953
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1969
1973
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1985
1989
1993
1997
2001
2005
产量(万吨)
人口（5万）
我国黄金生产增长情况（吨）
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250
200
150
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50
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1953 1957
1961 1965
1969
1973 1977
1981 1985
1.2 矿业开发对生态环境的影响
侵占土地、破坏景观植被，加剧水土流失和沙化
1.2 矿业开发对生态环境的影响
侵占土地、破坏景观植被，加剧水土流失和沙化
图3 河北省矿山开采占用土地情况
1.2 矿业开发对生态环境的影响
侵占土地、破坏景观植被，加剧水土流失和沙化
图4 河北省矿山开采占用土地分类构成
1.2 矿业开发对生态环境的影响
1.1 我国是矿业大国
• 矿产品种丰富。已发现171种矿产，其中金属、非金属矿 种146种
• 矿产生产消费大国。迄今： 钢产量连续13年居世界之首 有色金属产量连续7年独占鳌头 表观消费量：铜连续8年、铝连续5年、锌连续10年、铅连 续4年居世界第一
我国1949-2007年煤炭生产量消费量情况 （与人口比较）
侵占土地、破坏景观植被，加剧水土流失和沙化
1.2 矿业开发对生态环境的影响
破坏土地 土地分布参差，品级降低 表土层杂乱，岩土混合 土地被侵蚀污染，带强化学性
1.2 矿业开发对生态环境的影响
1.2 矿业开发对生态环境的影响
采矿疏干排水，水均衡遭破坏 地下水位下降对生态环境的副负效应主要有以下几
来自百度文库
个方面。
【循环经济】 循环经济：是对物质闭环流动型经济的简称。 传统经济模式：“资源→产品→废物”。 循环经济模式：“资源→产品→再生资源”。
2. 清洁生产、生态工业和循环经济
【循环经济】 “减量、再用、循环” ( 即 3 Ｒ ) 是循环经济最重要 的实际操作原则，其中减量原则属于输入端方法，旨在 减少进入生产和消费过程的物质量；再用原则属于过程 性方法，目的是提高产品和服务的利用效率；循环原则 是输出端方法，通过把废物再次变成资源以减少末端处 理负荷。
1989 1993
1997
2001 2005
2000-2007年主要矿产量与矿产品进出口比较
5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
GDP万亿元 粗钢亿吨 煤炭十亿吨 石油亿吨 十种有色金 属千万吨 矿产品出口 千亿美元 矿产品进口 千亿美元
3.生态工业园建设实践 【国内生态工业园建设实践】
新疆石河子国家生态工业（造纸）示范园区立足于 石河子垦区的特色资源，综合考虑第一、第二和第三产 业的有机结合和生态化发展，以从沙漠、盐碱地人工种 植芨芨草为开端，以对芨芨草的综合利用构建生态链， 依托天宏造纸厂，以种植、造纸、养殖、畜产品加工、
污水处理、生态旅游六大系统，带动种植、造纸、养殖
水域和大气，其污染影响面将远远超过废弃物堆置场的地域和空间。
1.2 矿业开发对生态环境的影响
矿业开发生态破坏特征:
景观型破坏，对采矿地地貌的影响； 环境质量型破坏，对所在地区土质、水质等的影响； 生物型破坏，对原有生物群落的摧毁，及对当地生物群落的 严重破坏甚至摧毁。 一般可以认为，冶金矿山引起的环境质量型破坏以及由此导
、畜产品加工、生态旅游五大产业，力求达到既改造沙 漠和盐碱地，又合理开发和有效利用自然资源，保护生
态环境和发展经济相协调的目标。
3.生态工业园建设实践
【唐山市生态工业园建设设想】 构建生态工业园区的二个基础条件：⑴系统有一种(
或以上 ) 主要“出口”商品 ( 精矿或金属等深加工产品、
能源)，并且产品生产达到相当大的规模；⑵当地有一家 其它大型企业 ( 或产业部门 ) 利用该“出口”商品生产产
1.2 矿业开发对生态环境的影响
采矿形成山体开裂、崩塌、滑坡和塌陷
1.2 矿业开发对生态环境的影响
对大气的严重污染
在矿山生产中，氧化、风蚀作用可使废石堆场、尾 矿库形成一个周期性的尘暴源。此外主要尘源还有矿 石破碎、筛分和选矿等工序。矿山对大气的污染还有 公路运输时形成的大量扬尘。对于冶金矿山生产、粉
3.生态工业园建设实践
【国内生态工业园建设实践】
贵港国家生态工业（制糖）示范园区由如下 6个系统
组成：
①蔗田系统；②制糖系统；③酒精系统；④造纸系统 ；⑤热电联产系统；⑥环境综合处理系统。 形成了比较完整的闭合工业生态网络。“甘蔗——制 糖——酒精——造纸——热电——水泥——复合肥”这样 一个多行业综合性的链网结构。
3.生态工业园建设实践 【国内生态工业园建设实践】
广东南海国家生态工业示范园区将是一个全新虚拟
型的生态工业园区。其主导产业定位为高新技术环保产 业，包括环境科技咨询服务、环保设备与材料制造、绿 色产品生产、资源再生等 4 个主导产业群。园区规划将 19家企业按照所处的建设位置不同划分为核心区和虚拟 区两个层次，核心区12家企业，共生产14大类的产品， 分为5个生产者、3个消费者、1个补链消费者和3个分解 者。
2. 清洁生产、生态工业和循环经济
【生态工业】
生态工业是按生态经济原理和知识经济规律组织起
来的基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和 谐的生态功能的网络型进化型工业，它通过两个或两个 以上的生产体系或环节之间的系统耦合使物质和能量多 级利用、高效产出或持续利用。
2. 清洁生产、生态工业和循环经济
致的生物型破坏要比非金属矿山更严重；露天开采的矿山引起的
景观型破坏和生物型破坏，要比地下开采的矿山更严重。
1.2 矿业开发对生态环境的影响
矿业开发对生态环境的影响
⑴ 侵占土地、破坏景观植被，加剧水土流失和沙化 ⑵ 破坏土地 ⑶ 采矿疏干排水，水均衡遭破坏 ⑷ 采矿形成山体开裂、崩塌、滑坡和塌陷
⑸ 对大气的严重污染