新中国成立50多年来,我国的采矿业发展很快。截至1997年底,国有矿山已达1万多个,而乡镇集体矿山和个体采矿点更是达到几十万个。伴随采矿业的发展,我国已新建成300多座矿业城市。但是我国采矿业的快速发展特别是矿产资源不合理地开发、利用,已对矿山及其周围环境造成污染并诱发多种生态和地质灾害,不仅威胁到人民生命安全,而且严重地制约了国民经济的持续发展。矿山公害问题主要有如下方面:其一是废气污染。主要是粉尘污染及酸雨问题。如煤炭采矿行业废气排放量达3 954.3亿立方米/年,多为烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳。我国西南地区部分省市的土法炼硫对当地的生态环境破坏极大,造成降水严重酸化、植物枯死、水体污染,已成为严重的社会公害。一些矿山区的空气中粉尘含量超标十倍乃至几十倍。
其二是废水污染。包括矿坑水、选矿及冶炼废水、尾矿池水等。其中煤矿、各种金属及非金属矿业的废水以酸性为主(硫化物氧化为硫酸后溶入水中所致),并含有大量重金属及其他有害污染物(如砷、氰化物等)等。大量废水未经达标处理就任意排放,甚至直接排入地表水体中,使土壤或地表水、地下水受到污染,废水流经之处寸草不生。
其三是废渣污染。包括煤矸石、废石、尾矿等。1997年我国采矿业的废渣量达58.51亿吨,占地面积29 160万平方米。任意堆放的废渣经风吹、雨淋后将污染周边的大气、土壤和水体。
另外还有水土流失及土地沙化和岩溶塌陷及采空区塌陷。矿业活动,特别是露天开采,大量破坏了植被和山坡土体,产生的废石、废渣等松散物质极易促使矿山地区水土流失并发生泥石流。据对全国1 173家大中型矿山调查,产生水土流失及土地沙化所破坏的面积分别达到1 706.7公顷和743.5公顷,用于治理的投资费用已达2 393.3万元。岩溶塌陷是岩溶充水矿床疏排地下水所引起的。塌陷不仅出现在煤矿而且也出现在有色金属、黑色金属矿山。从地理分布看,这类人为造成的地质灾害几乎遍布我国南方各省,尤以湘、粤、鄂、桂、赣诸省居多,塌陷区面积为84 201.4公顷。另外,采用水溶法开采岩盐所形成的地下溶腔,也会导致地面沉陷。采矿所诱发的地震也(简称矿震)也是矿山主要环境问题之一,并在国内的一些盐矿区时有发生。
那么针对上述矿山公害,我们该采取哪些措施和对策呢?以下分别予以介绍。
首先是“三废”治理。主要是对矿山窑炉的烟尘治理、各种生产工艺废气中物料回收和污染的处理。近年来,云南、贵州两省,由于加强了对土法炼硫的环境管理,坚决取缔土炉的同时,推广炼硫新技术,污染防治工作已初见成效。如云南省镇雄县已基本完成了土法炼硫的技术改造,使硫的回收率从80%提高到60%,炼硫厂区周围大气中二氧化硫的同平均浓度已达到国家GB3095—82三级标准(<0.25 mg/m3),炼硫厂现场绿色植物生长正常,植被逐渐恢复。
我国矿山排放的废水种类主要有酸性废水、含悬浮物的废水、含盐废水和选矿废水等。为防止对环境的污染,目前主要从改革工艺、更新设备、减少废水和污染物排放,提高水的重复利用率;以废治废、将废水作为一种资源综合利用三个方面进行治理。煤炭采选业矿井水的处理和利用能力提高较快。1990年外排达标率为90.56%,利用量为2.12亿吨;洗煤水排放量及煤泥流失量减少,实现洗煤水闭路循环的洗煤厂1990年为100个。近十多年来,有色金属工业废水治理技术有了较大的发展,废水治理从单项治理发展到全面规划、综合治理。矿业用水复用率逐年提高,1973年仅12%,1987年达到了58%,从废水中回收有价值金属已初见成效。目前存在的问题,一是废水处理装置能力不足,拒统计目前还有30%左右的废水未经处理就直接外排;二是废水处理技术开发水平还不高;三是节约用水和废水治理的管理制度还不够完善。
矿山废渣的处理主要是综合利用,即废渣减量汇入资源化、能源化。这是一项保护环境、保护一次原材料、促进增产节约的有效措施。据1996年统计,国有重点煤矿利用煤矸石为3 470万吨,占当年排出量的48.5%,其中用于发电、燃料800万吨,建材原料590万吨,筑路材料360万吨,充填材料990万吨。自1991—1997年间,随着工业的发展,固体废物排放量增加,但其综合利用率也有所提高(从1991年的37.92%增加到1997年的45.64%);贮存总量自1996年后开始下降,占地面积自1996年后有减少趋势。
其次是采空区土地及废渣场进行复垦。土地复垦不仅改善了矿山环境,还恢复大量土地的使用价值,因而具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。20世纪60年代以来,我国一些矿山陆续开展复垦工作,近10年来,复垦工作逐渐被各矿山所重视,并取得较明显成效。但总的来看,我国目前矿山土地复垦率还较低,只是局部性或零星地恢复利用,复垦率仅1%,其中冶金矿山相对较高,达10%。
另外还有泥石流及岩溶塌陷的防治。矿山泥石流通常发生在排土初期,随着排出的废弃物数量增加,排土场的边坡稳定性往往得以提高和加强,矿山泥石流也就逐渐减弱。对矿山泥石流防治的关键是预防。我国目前所采取的预防措施主要有,合理选择剥离物排弃场场址,慎重采用“高台阶”的排弃方法;清除地表水对剥离排弃物的不利影响;有计划地安排岩土堆置、复垦等。对泥石流的治理,可采取生物措施(如植树、种草),但其时间长、见效慢。目前除加强排土场和尾矿库的管理外,大多采用工程治理措施,主要是拦挡、排导及跨越措施。我国对岩溶塌陷的防治工作开始于20世纪60年代,目前已有一套比较完整和成熟的方法。
首先是塌陷前的预防措施,主要有合理安排矿山建设总体布局;河流改道引流,避开塌陷区;修筑特厚防洪堤;控制地下水位下降速度和防止突然涌水,以减少塌陷的发生;建造防渗帷幕,避免或减少预测塌陷区的地下水位下降,防止产生地面塌陷;建立地面塌陷监测网。其次是塌陷后的治理措施,主要有塌洞回填;河流局部改道与河槽防渗;综合治理。
为防治因疏排地下水而引起对矿山地区水资源均衡的破坏及地面塌陷等环境问题,自20世纪70年代起,我国一些矿山相继采用防渗帷幕、防渗墙等工程措施,取得了显著的环境效益和经济效益。如淄博黑旺铁矿采用防渗帷幕工程后,堵水效果达61%。
除此之外,我国运用各种组织措施及经济手段促进矿山生态环境保护建设。一方面是在矿山建立相应的环境保护管理机构和监测体系。目前,一般大型矿山设置环保科,中、小型矿山建立科或组。矿山企业中的环境保护人员主要包括:矿山环保科研人员、环境监测人员、污水治理人员、防尘人员和复垦造田人员等。另一方面是运用经济手段,矿山企业环保设施的投资是矿山总投资的一部分,主要有以下几个方面:三废处理设施、噪声防治设施、放射性保护设施、环境监测设施、复垦造田工程等等。投资的来源,大致有以下几个方面:新建及改扩建项目的工程基建投资;主管部门和企业自筹资金;排污回扣费,即环保补助资金。为保证环保资金的落实到位,一些省、市、区也制定了相应的法规,其中福建省1990年颁布的《福建省经济委员会、财政厅、环境保护局、煤炭工业总公司关于做好煤矿生态环境保护费征收、使用和管理工作的通知》是直接针对矿山环境保护经济政策方面的一个法规,其有关经验值得学习、借鉴。