大西溝露天鐵礦開采過程中的問題及解決對策

馮開旺，李有倉，朱偉剛，張 強(qiáng)

伴隨著社會工業(yè)化的進(jìn)程不斷加快，我國對鋼鐵的使用量逐漸上升，露天鐵礦開采進(jìn)行的如火如荼。受歷史原因及諸多因素的影響，很多企業(yè)由于只注重眼前的經(jīng)濟(jì)效益，在自然方面的認(rèn)識存在很大的局限性，對開采過程不加以控制，導(dǎo)致礦山開采在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時對生態(tài)環(huán)境也造成了極大地破壞?！熬G水青山就是金山銀山”，希望通過本文的介紹，針對大西溝露天鐵礦目前開采過程中存在的環(huán)境問題，通過實(shí)踐調(diào)研提出幾點(diǎn)解決策略，可以加深人們對露天開采過程中環(huán)境問題的認(rèn)識。從而進(jìn)一步提高環(huán)境保護(hù)能力，反過來，更好地促進(jìn)鋼鐵行業(yè)及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 目前大西溝鐵礦露天采礦存在的環(huán)境問題

1.1 土地資源遭到破壞

大西溝露天開采占用大量土地，周邊土地受過度開采的影響受到嚴(yán)重破壞。最明顯的是工業(yè)垃圾填埋場和大量挖掘和使用的外部排土場。追根溯源，一方面是工業(yè)用地和衛(wèi)生垃圾填埋場的面積非常大，另一方面是礦場盲目追求經(jīng)濟(jì)效益。大西溝露天鐵礦將直接破壞原有的地表，將部分未利用的土地改造成今天的儲礦地、廠房、垃圾填埋場道路和鐵礦石運(yùn)輸路線。需要注意的是，大西溝露天開采造成的破壞是影響地表形態(tài)和種群的最具破壞性的方式。一般而言，無論采用何種開采方式，都會直接破壞當(dāng)?shù)丶爸苓吷鷳B(tài)環(huán)境。由于缺乏地表植被保護(hù)和終年風(fēng)雨侵蝕，地面荒涼，將造成水土流失，嚴(yán)重時還會發(fā)生山體滑坡、泥石流、邊坡坍塌等自然災(zāi)害。需要注意的是，大西溝露天鐵礦不僅會排放酸性液體，腐蝕土壤，還會對周圍的耕地造成巨大損失。

排土場排土作業(yè)會占用大量的土地，大西溝露天開采過程中穿孔、爆破極大地破壞了原始地表及生態(tài)環(huán)境，而且在開采中使用鉆孔設(shè)備、運(yùn)輸?shù)V車會帶來巨大的揚(yáng)塵，對環(huán)境的污染特別大，嚴(yán)重干擾著生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。

1.2 大氣環(huán)境污染

大西溝露天采礦在作業(yè)過程中，造成大量的地表剝離，同時加上爆破、裝運(yùn)及卸載、排土等各方面作業(yè)，引發(fā)的粉塵非常嚴(yán)重，給空氣造成了很大的污染。由于鐵礦石堆存在作業(yè)平臺或儲礦場，擋風(fēng)抑塵設(shè)施缺乏，在風(fēng)力的影響下，產(chǎn)生大量粉塵，對環(huán)境污染非常嚴(yán)重，而且還會影響臺階后續(xù)推進(jìn)，損失浪費(fèi)掉很多礦產(chǎn)資源，同時對礦山工作人員的身心健康產(chǎn)生巨大的影響。

1.3 水資源遭到破壞

隨著大西溝露天鐵礦不斷的開采，排水壓力加大，對當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和生活造成嚴(yán)重影響。此外，在采礦過程中，一些灰塵和其他物質(zhì)與雨和風(fēng)混合，充滿空氣，形成酸雨。同時，采礦過程中有些未經(jīng)處理的廢水沒有經(jīng)過專門的設(shè)備處理，被錯誤地排入周圍土壤，對地表水造成嚴(yán)重破壞，給人民正常生活帶來重大問題。

大西溝露天鐵礦采礦過程中，將產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水、生活廢水，這些廢水流入河道或最終融入土壤中，不僅污染地表水還污染地下水。這些廢水中含有有毒有害氣體及重金屬離子在沒有處理之前任意排放，對周邊環(huán)境及居民的影響非常大，同時也破壞著土壤及植被。

1.4 形成采空區(qū)

大西溝露天鐵礦開采到一定階段，由于歷史遺留原因會遇到各種以前遺留下來的采空區(qū)，如果不能引起礦山技術(shù)人員及場部領(lǐng)導(dǎo)的重視，將存在較大的安全隱患，給生產(chǎn)帶來巨大的損失。

1.5 易發(fā)生泥石流、邊坡坍塌

大西溝露天礦排土場采用汽車排土，堆存比較松散。容易引發(fā)排土場滑坡等事故發(fā)生。而且，將排土場建在村莊或礦區(qū)的上游地區(qū)，因此也對下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。由于不合理開采方式、地質(zhì)水文及巖性影響，大西溝露天開采中會發(fā)生邊坡坍塌的風(fēng)險，甚至邊坡滑坡事故。給生產(chǎn)生活、社會發(fā)展帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1.6 對整體生態(tài)環(huán)境的污染

由于大西溝露天礦區(qū)處于比較偏遠(yuǎn)的山村，交通不便。礦坑開采時間長，長期暴露于地表可與地質(zhì)構(gòu)造等其他因素結(jié)合，造成滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。之前開采到境界線的臺階如果前期沒有做好并段及邊坡治理，這可能會導(dǎo)致不同程度的財產(chǎn)損失和人身傷害。大西溝露天開采強(qiáng)度大，受天氣影響，使得許多問題在爆破過程中容易受到局部污染和破壞，也破壞了生物物種的多樣性，造成嚴(yán)重的環(huán)境惡性循環(huán)。同時，將大量懸浮粉塵帶入空氣中，對大氣造成危害，不利于周邊人群的身心健康。此外，也會產(chǎn)生大量的硫化合物，從長遠(yuǎn)來看，這些化學(xué)物質(zhì)的釋放會不利于人類、動植物生存，對人類、對整個生態(tài)環(huán)境的污染、破壞嚴(yán)重。

1.7 噪音污染

噪音污染是大西溝露天礦山開采環(huán)境問題中最容易忽視的一點(diǎn)，也是難以避免的污染問題之一，由于在鐵礦開采過程中需要使用大量的機(jī)械設(shè)備，不僅會在運(yùn)行過程中發(fā)出高分貝雜音，還會在開采環(huán)節(jié)與礦石接觸產(chǎn)生刺耳摩擦聲。

2 大西溝露天礦山開采環(huán)境問題防治對策

2.1 土地資源破壞的防治措施

（1）填埋和土地復(fù)墾再利用。為有效減少對土地資源造成的破壞，需要采取一些有效措施，以便更好地保護(hù)和利用土地資源。具體措施可以從以下幾個方面得出。對舊礦區(qū)進(jìn)行改造和區(qū)域修復(fù)利用，將適宜填埋的就地填埋。另一種方式是復(fù)墾再利用，將能復(fù)墾利用的表層土就地取材復(fù)墾利用種植作物。防止了對土地資源的繼續(xù)破壞，為礦區(qū)安全生產(chǎn)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

（2）土地耕作和表皮土壤是經(jīng)過多年植物栽培而形成的成熟土壤，其作用不可替代的。表層土壤能夠促進(jìn)種子發(fā)芽和幼苗生長，提高種子、幼苗的成活率。因此，有必要清除礦區(qū)表層土，然后將它們堆放在合理規(guī)劃的位置，并在開采完之后使用土壤進(jìn)行回填。在回填的土壤上撒種草籽、種植幼苗，減少對土地的破壞，同時對于后期礦區(qū)治理也提供便利。

（3）運(yùn)輸路線建設(shè)期間，對原來的運(yùn)礦道路進(jìn)行充分利用，不占用林地和耕地。為避免礦區(qū)植被和土壤受到破壞，應(yīng)避開一些土壤條件較好、植被生態(tài)較好的地段。土壤堆放區(qū)無其他礦石，并在一定程度上平整礦區(qū)的道路和場地。

（4）邊坡用人工掛網(wǎng)和機(jī)械灌漿，所有松散的浮石全部清除，采用機(jī)械和人工平整，對大塊傘巖塊進(jìn)行清除，保證邊坡穩(wěn)定、安全。

（5）對于邊坡終了平臺，種植植物復(fù)墾，并在礦山開發(fā)過程中將原來表土用作復(fù)墾土壤的來源。在覆土綠化中，覆土厚度是關(guān)鍵因素。地面覆蓋以0.5m以上的厚度，并適當(dāng)施肥，增加土壤肥力。

2.2 大氣污染的防治措施

（1）采取有效措施避免揚(yáng)塵。進(jìn)行土石方開挖時，避免在大風(fēng)天挖掘。工作完成后，必須適時進(jìn)行填充和平整工作。工業(yè)用地需要結(jié)合配套工程進(jìn)行路面硬化處理才能進(jìn)行建設(shè)。在多塵地區(qū)運(yùn)輸，使車輛保持合適的安全距離，在礦車上安裝警報裝置。

（2）在生產(chǎn)階段，主運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)采取有效措施避免揚(yáng)塵。礦石堆礦場外側(cè)應(yīng)該添加罩棚，并安裝防風(fēng)防雨擋板，礦石堆存應(yīng)密閉。

2.3 水資源破壞的防治措施

考慮到地形地貌、巖石硬度系數(shù)以及開采現(xiàn)狀，修筑露天截洪溝、排水溝工程無疑可以降低減少因降水導(dǎo)致的邊坡臺階滑坡、局部坍塌等自然災(zāi)害，同時從長遠(yuǎn)生產(chǎn)來看也有利于邊坡防護(hù)及邊坡治理，給礦山生產(chǎn)帶來積極的促進(jìn)作用。

（1）對于生活廢水及工業(yè)廢水必須經(jīng)過加工處理之后再排入河道、土壤中。常用的物理方法主要是根據(jù)污水中污染物的物理性質(zhì)，如質(zhì)量、密度等，將污水中的污染物與水分離的目的，即起到有效凈化水資源的作用。必要時采用化學(xué)治理方法。化學(xué)方法主要是通過加入化學(xué)物質(zhì)，與廢水中的污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，起到凈化污水的作用。

（2）在礦山主運(yùn)輸干路路基邊緣修葺排水溝，這能夠在大雨中起到很好的保護(hù)作用，也可以達(dá)到及時排水的效果。

（3）對礦區(qū)附近主要河流進(jìn)行改道。需要將礦區(qū)經(jīng)過的河流及時進(jìn)行改道，改道時應(yīng)優(yōu)先考慮地勢短平緩、入滲緩慢的地段，避免二次改道。在選擇新的地點(diǎn)時，必須確保原河道的水流情況。

（4）在河上筑壩。如果露天礦與附近的河流和周圍地形齊平，或低于垃圾填埋場，則必須建造堅固的回填土，以防止河水對采礦場進(jìn)行漫灌。

2.4 采空區(qū)塌陷及安全防治措施

“有礦即有空區(qū)”，伴隨著大西溝鐵礦礦山大規(guī)模的開采，采空區(qū)群存在于露天境界內(nèi)，由于長期受到地壓、巖石發(fā)生風(fēng)化及、開采中爆破震動的作用，開采中預(yù)留的礦柱會受到破壞作用，導(dǎo)致空區(qū)面積增大，頂板難以保持穩(wěn)定性，開采中伴隨著安全隱患。由于開采規(guī)模大、作業(yè)臺階多，臺階下降會明顯加快，大西溝露天臺階存在許多不規(guī)則、發(fā)生重疊的采空區(qū)，給礦山的安全生產(chǎn)帶來極大的影響，礦山開采受到了安全威脅。

安全防治措施：

（1）確定頂板的厚度。采用物探方法探明采空區(qū)位置，再利用地質(zhì)鉆孔加以驗(yàn)證，以實(shí)現(xiàn)采空區(qū)的準(zhǔn)確定位。多層重疊空區(qū)頂板要保證安全厚度。為了保證開采安全，可以結(jié)合單層空區(qū)頂板的特點(diǎn)增加安全系數(shù)，以確保開采安全。

（2）對采空區(qū)進(jìn)行探測。當(dāng)前，針對采空區(qū)的探測已產(chǎn)生了多種方法，比如電阻率法、雷達(dá)法、地震波法、三維激光法等。在這幾種方法中三維激光法，可以對空區(qū)實(shí)施精確測量。

（3）充填碎石。如果空區(qū)相互重疊，空區(qū)間隔層厚度低于安全厚度的極限，可以采用地表鉆孔，然后用碎石充填。

（4）對采空區(qū)監(jiān)測。監(jiān)測措施主要有應(yīng)力監(jiān)測、變形監(jiān)測、聲發(fā)射監(jiān)測、光彈監(jiān)測、彈性波測試、微震監(jiān)測等。

2.5 泥石流、邊坡滑坡的防治措施

泥石流往往發(fā)生在大量降雨之后，突然爆發(fā)。在大量降雨，冰雪融化之后攜帶大量泥沙、石塊，沿著陡峭山溝順流而下，堆積漫流常常給人類財產(chǎn)生命帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。

泥石流防治措施：

（1）封山育林、植樹造林。在地形開闊，土壤較好的地段植樹造林一定程度上可以減少泥石流的發(fā)生。

（2）修筑排水及支擋工程。在地質(zhì)條件較好的上游，分級修建砌石或混凝土擋渣壩，可以起到沉積、阻攔泥石流的作用。

邊坡穩(wěn)定是露天礦山賴以發(fā)展基礎(chǔ)，也是影響礦山安全生產(chǎn)的難題。特別是隨著開采深度的增加邊坡失穩(wěn)、邊坡滑坡問題日益明顯。

邊坡滑坡防治措施：

（1）確定合理的臺階高度、臺階坡面角、最終邊坡角。在露天礦設(shè)計和生產(chǎn)中，必須根據(jù)礦山的地質(zhì)條件、巖石力學(xué)性質(zhì)和采用各種設(shè)備的性能、規(guī)格尺寸，確定合適的臺階高度、臺階坡面角、最終邊坡角并規(guī)定出最小工作平臺寬度，把剝離、采礦和運(yùn)輸設(shè)備，供電和通訊線路，設(shè)置在工作平臺穩(wěn)定坡面的范疇內(nèi)。

（2）加強(qiáng)露天邊坡管理。建立完善的邊坡管理制度，在生產(chǎn)設(shè)計中根據(jù)設(shè)計要求適當(dāng)引入邊坡角，防止出現(xiàn)超采和超挖現(xiàn)象。

（3）邊坡的穩(wěn)定性可以由邊坡雷達(dá)進(jìn)行實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，充分了解和掌握邊坡的動態(tài)變化，降低安全隱患，并針對局部坍塌問題的發(fā)生采取相應(yīng)的應(yīng)急對策。

（4）修筑露天截洪溝。如果發(fā)現(xiàn)排水管難以釋放來自上部的涌水，邊坡的穩(wěn)定性受到破壞。露天截洪溝可以及時排掉表土降水有效減少地下水的破壞。

（5）建立完善的日常巡查制度。春季解凍后、洪水前，必須加強(qiáng)對邊坡沉降裂縫的監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)異常情況時，及時上報礦部相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或在適當(dāng)?shù)臅r候加強(qiáng)預(yù)防。

（6）抗滑樁、防滑樁在防止滑坡災(zāi)害中起著非常重要的作用。它們可以有效地穩(wěn)定斜坡，特別是在一些淺層和中度滑坡中。這種方法更有效，可以顯著降低滑坡災(zāi)害的風(fēng)險。

2.6 噪音污染的防治措施

一方面要進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的規(guī)格挑選，要求管理人員明確開采過程中所需的設(shè)備型號，進(jìn)行全方位比對與性能評估，確保采購的機(jī)械設(shè)備能夠滿足經(jīng)濟(jì)性需求與實(shí)用性需要，盡可能以低功率的開采裝置作為選擇對象，保證運(yùn)行時不會產(chǎn)生過高分貝的雜音。另一方面要為開采人員配備隔音裝置，比如隔音耳音等，切實(shí)阻斷噪音的傳播路徑，保護(hù)施工人員的身體健康。若條件允許還要在噪聲傳播區(qū)域安裝消聲器與降噪裝置，利用吸收與反射噪音的方式，降低噪音的不良影響，在設(shè)備選用時要注意選擇高效抗噴阻型的消聲器，此類設(shè)備消聲量大、體積小、重量輕，便于安裝與使用，能夠切實(shí)滿足露天礦山開采的應(yīng)用需要。此外技術(shù)人員也要做好個人能力的全面提升，有效應(yīng)對突發(fā)狀況。

3 加強(qiáng)大西溝露天礦山開采環(huán)境問題防治效率的有效措施

3.1 完善法律法規(guī)

為了從根源上解決露天鐵礦開采造成的環(huán)境問題，需要完善各項(xiàng)法律法規(guī)，加強(qiáng)違法行為的打擊力度，消除破壞自然環(huán)境的不良行為，通過制定專項(xiàng)法律條例約束露天鐵礦開采行為，進(jìn)行開采流程的全方位監(jiān)督，并為各項(xiàng)治理措施提供法律支持。同時施工企業(yè)需要在我國實(shí)行的環(huán)境保護(hù)法、環(huán)境影響評價法的基礎(chǔ)上結(jié)合大西溝露天礦山開采的具體狀況，制定更加健全的管理措施，而相關(guān)執(zhí)法人員則要在日常的巡檢工作中提高執(zhí)法力度，嚴(yán)抓違法行為，做到秉公辦事、依規(guī)執(zhí)法、公平公正。除此之外，鐵礦開采企業(yè)在進(jìn)行資源開采之前，還要預(yù)先制定環(huán)境影響評估報告，明確可能影響開采環(huán)境的不良因素，需要分析開采過程中可能出現(xiàn)的破壞情況，之后將制定的分析報告交由到相關(guān)部門進(jìn)行審批，直至在審批通過后才可落實(shí)相關(guān)開采項(xiàng)目。

3.2 加強(qiáng)監(jiān)管力度

一方面要促進(jìn)相關(guān)部門的工作協(xié)調(diào)與信息分享，明確各部門人員的工作責(zé)任與工作任務(wù)，避免出現(xiàn)環(huán)境問題時領(lǐng)導(dǎo)人員相互推諉、權(quán)責(zé)不清。另一方面則要明確有關(guān)部門的責(zé)任范圍與實(shí)際權(quán)利，進(jìn)一步提高對于礦產(chǎn)資源開采的監(jiān)管力度，確保各執(zhí)法部門不會出現(xiàn)權(quán)責(zé)重復(fù)，并嚴(yán)格遵守礦產(chǎn)資源法以及土地管理法。

3.3 提高環(huán)境治理水平

若想實(shí)現(xiàn)大西溝露天礦山開采環(huán)境問題防治效率大幅度提升，便需要進(jìn)一步優(yōu)化、創(chuàng)新相關(guān)治理技術(shù)。比如：在水土保持方面，要進(jìn)行科學(xué)的植樹造林，合理選取樹木類型，及時發(fā)揮樹木的水土維持作用，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的有效降低，切實(shí)保護(hù)地表資源，加強(qiáng)河道的治理效率，在河道中間修建截潛工程，提高地下水位，并進(jìn)一步改變土壤結(jié)構(gòu)，提高鎖水效果。同時還要利用等高工作的方式，在坡面進(jìn)行栽培作業(yè)，降低土壤的沖蝕效果；在水污染方面，則要提高污水處理裝置的工作性能，提高污水的凈化效率，確保處理后的污水能夠滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，以此提高環(huán)境治理水平。同。鐵礦開采企業(yè)也要加大資金的投入力度，做好治理技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，并組建高質(zhì)量人才團(tuán)隊(duì)，借助完善的人才培養(yǎng)體系與培訓(xùn)制度，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的升級與改革，合理選取開采設(shè)備，保證所使用的開采工藝與機(jī)械裝置能夠具有良好的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性。

3.4 復(fù)植植被與復(fù)墾土地

鐵礦開采企業(yè)需要進(jìn)一步加強(qiáng)植被的復(fù)植效率，合理制定植被復(fù)植的計劃方案，有效把控植被質(zhì)量，做好整體化工作，提高種植管理水平，強(qiáng)化病蟲防治效率，達(dá)到增加植被存活率的目的，避免鐵礦開采區(qū)域出現(xiàn)水土流失，形成沙漠化區(qū)域。而在土地復(fù)墾方面則要將減少土地資源流失作為治理目標(biāo)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的高效融合，根據(jù)具體的鐵礦開采情況，合理選擇土地復(fù)墾技術(shù)，比如：工程復(fù)墾，適用于大型高排土場，利用逐段復(fù)墾的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的最終復(fù)墾方式，能夠有效控制地表徑流的侵蝕；生物復(fù)墾技術(shù)，需要依次完成植被品種的篩選、水力播種、復(fù)墾區(qū)的土壤改良以及生物土壤改良。

3.5 加強(qiáng)智能技術(shù)的運(yùn)用

露天鐵礦開采需要向智能化、自動化方向發(fā)展，加強(qiáng)信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的引入與應(yīng)用。首先要做好地質(zhì)資源的測繪與分析，借助遙感技術(shù)、GPS技術(shù)、GIS技術(shù)準(zhǔn)確檢測地質(zhì)環(huán)境的污染狀況以及植物的生長幅度，利用全方位覆蓋地質(zhì)勘測的方法，確定地區(qū)可能存在的災(zāi)害問題，判斷災(zāi)害等級，以此提高防護(hù)措施的針對性與適用性。其次要做好廢棄治理工作，除了上述提出的添加罩棚與防風(fēng)擋板的防治對策，還要運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)字化廢氣處理裝置，借助可編輯邏輯控制器實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自主運(yùn)行，能夠及時檢測開采現(xiàn)場的空氣質(zhì)量，一旦出現(xiàn)大氣污染程度超標(biāo)，便可通過技術(shù)人員預(yù)先設(shè)定的操作指令完成廢氣吸收。

3.6 廢物的回收利用

我國的鐵礦資源儲備豐富、貯存量大，且復(fù)合礦眾多，受到低頻危影響也會在露天鐵礦開采過程中出現(xiàn)一定量的廢礦與尾礦，對于此類被廢棄礦物質(zhì)帶來的污染問題，往往需要占用大量的土地資源，為了解決此類問題鐵礦開采企業(yè)需要利用大量實(shí)踐操作研發(fā)全新的工藝、技術(shù)降低鐵礦的貧化率，實(shí)現(xiàn)廢棄物的回收再利用。

4 結(jié)語

綜上所述，大西溝露天開采過程中暴露出來的問題不容忽視，如果不加以控制以及管理，就會影響礦山的安全與生產(chǎn)。所以說，在當(dāng)前大西溝鐵礦露天開采過程中，有關(guān)企業(yè)及工程技術(shù)管理人員要加強(qiáng)開采技術(shù)的管理及研發(fā)，使得開采更加綠色、環(huán)保，及時解決露天開采過程中存在的問題，在為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的同時，也更好地促進(jìn)未來礦產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。