露天采矿引发的环境岩土问题及其生态恢复.doc

环境岩土工程与环境工程地质期末报告露天采矿引发的环境岩土问题及其生态治理 以抚顺西露天煤矿为例 第一章 绪论1.1环境岩土工程1.1.1 环境岩土工程的定义1986年4月21-23日，方晓阳教授在第一届环境岩土工程国际学术研讨会上，将环境岩土工程定位为“跨学科的边缘学科，覆盖了在大气圈、生物圈、水圈、岩石圈及地质微生物圈等多种环境下土和岩石及其相互作用的问题”。环境岩土工程主要是应用岩土工程的观点、技术和方法，研究环境与岩土体之间的相互作用和影响，研究自然环境和人为环境的防治问题，研究新的岩土性质分析方法，解决传统岩土工程所不能解决的问题。环境岩土工程的研究目标是保护和改善地质环境，保证各类工程的安全和持久运行。1.1.2 环境岩土工程的研究范畴环境岩土工程是一门跨学科的科学，它涉及土和岩石的性能以及它们与不同环境的相互作用。因此，对环境岩土工程的研究范畴看法不同，但总的来看，有狭义和广义之分。狭义环境岩土工程问题是指由人类活动引起的次生环境岩土工程，其表现方式又可分为环境污染和环境破坏两种类型。环境污染是指人类活动向环境排放了超过环境自净能力或环境质量标准的有毒有害物质和能量所引起的环境问题。例如，大气、水体、土壤污染和固体废物污染等。环境破坏是指在开发利用自然的非排污性活动过程中引起的问题。例如，边坡开挖引起的滑坡灾害，打桩、盾构以及基坑开挖对周围建筑及道路的影响，降水工程和地下工程引起的环境问题，水土流失，土壤盐碱化，自然景观的破坏等问题。广义环境岩土工程问题是指自然灾害引起的原生环境工程，包括地震、海啸、火山活动、水土流失、干旱、洪水、台风等引起环境岩土工程的破坏。1.1.3 环境岩土工程的特点复杂性：岩土体是地质作用的产物，又处在自然和人类活动的作用之下，其自身是非常复杂的。环境岩土工程除了力学外，还需要化学、环境科学、地质科学和社会科学等，是一门多学科相互交叉的学科。环境岩土工程问题是由局部逐渐向区域扩展的复杂的环境演化问题。系统性：地球表层（指人类技术达到的范围）是宇宙巨系统中的子系统，其构成要素之间是相互依存、相互制约的，任何部分的变化都将对其他部分产生影响，同时也处在其他部分的影响之下。环境岩土工程就是在自然环境这个大系统下，研究自然环境与岩土工程相互作用而形成的复合系统的运动规律。广泛性：环境岩土工程涉及的问题非常广泛，同时在时间和空间上的跨越也非常大。既要研究包括在各种工程地质条件下的勘察、设计、施工、监测，安全和可靠地建造各类土木工程等岩土工程内容，更要研究应用各种方法和手段，防止自然和人类工程活动引起的岩石、土、水、大气环境的恶化。综合性：环境岩土工程问题的解决必须是多学科综合，要结合物理、化学、生物学、地质学、土壤学、卫生工程、社会科学等多门学科，所以具有多学科性；环境岩土工程问题的本质和核心是预测，其研究目标不单是考虑现在，更重要的是考虑长远的问题，所以具有长远性；另外还具有社会公益性，法规性等。1.2 露天采矿的现状社会生产活动必须以充足的矿产资源为基础，而矿产资源中的一个重要组成部分就是煤矿资源的开采。在国外，产煤大国大部分以露天矿产煤为主。我国由于煤炭的分布以及贮藏条件较特殊，露天采矿的发展比较缓慢。推动我国露天采矿的发展将是维持煤炭产量的重要措施之一。80年代，我国对原已开采的露天矿进行了扩产外，还先后开发了五大现代化的露天矿，在适合开发露天矿的地方将会进一步开发。因为露天开采与井工开采相比有显著的优越性，但它也有其不足之处：受气候影响大，对煤和其他矿藏的贮藏条件要求很严格，占用土地多，破坏环境严重等。我国煤炭资源区水土流失和土地荒漠化现象十分严重，泥石流、滑坡等地质灾害频繁出现，植被覆盖率低，生态环境脆弱。在这种条件下进行高强度的煤炭开发建设，必然会加剧这一地区的生态系统与环境功能的逆向演变和恶性循环，直接影响到我国露天煤矿的可持续发展与环境保护。下面简单介绍一下其破坏现状：我国受采矿业影响的土地大约有3000000hm2，每年因采矿造成的废弃地面积达33000hm2，尤其是露天采矿项目，对岩土的破坏不仅限于地表，而且深入地下几十米甚至几百米，使得地层层序扰乱，地表植被和土壤几乎不复存在，土壤侵蚀十分剧烈。“十五”期间，我国露天采矿工程项目共7819个，总占地面积202196hm2，占各类开发建设项目总面积的3.7%。对土地破坏的同时，生产中还会产生固体废物、废水、废气等对环境有害的物体。因此，在加强开发露天矿的同时，保护矿区的生态环境将会具有更加广泛的意义。加强生产开发活动的生态环境影响评价、生态环境保护和生态修复方面的研究，保持生态系统的稳定性和完整性，协调生产开发活动与生态环境保护的关系，将生产开发活动控制在生态环境可承载的范围之内，从而实现生态环境效益与当地社会经济效益的和谐统一，既是露天采矿工程面临的重要课题，也是实现区域环境一经济一社会可持续发展的基本要求。露天矿的环境保护是一个综合性的问题，从矿区的选取、采前的系统规划、开采的环境治理及开采后的土地复垦等，都需要进行科学的统筹规划与设计、严格的执行以及社会各方力量的大力支持，才能取得良好效果。而本文中，将对开采中的环境治理以及开采后的土地复垦两方面保护措施进行讨阐述。露天采矿引起的环境问题主要有：土地污染：采矿活动破坏和侵占了大量的土地，造成水土流失。露天采掘直接破坏大量土地，各类废石、废渣、尾矿的堆放也侵占大量土地。许多矿山随意倾倒固体排弃物，导致沟壑、河道淤塞，泄洪不畅，水患不断。据不完全统计，全国矿山累计占压土地达586万hm2，破坏森林约106万hm2，草地26.3万hm2。山西省大的煤研石山有100多座，占地超过2000hm2，大小建材矿山（点）1.5万余处，取土采石挖沙破坏土地8万hm2。矿山表土剥离通常忽略了对可耕种土壤的保存，导致严重的水土流失；地表植被破坏后，受风力水力的侵蚀加剧，大片土地出现沙化。此外，矿山选冶排出的酸性废液、洗煤废水污染浸蚀着矿区周围的土地，导致大片农田荒芜损毁。在风景区附近的露天矿，因采矿对地貌景观的破坏使旅游观光环境极不协调。地质灾害：不良地质条件地区对露天采矿工作造成阻碍，采矿诱发多种地质灾害，造成人员伤亡以及巨大的经济损失。地面及边坡开挖影响山体、斜坡稳定，导致岩（土）体变形，诱发崩塌和滑坡等地质灾害。矿山排放的废石（渣）常堆积于山坡或沟谷，在暴雨诱发下极易发生泥石流。白银露天采坑曾发生100万m3的大型滑坡；襄樊万山采石场滑坡造成11人死亡；攀钢石灰石矿发生大滑坡3次，造成设施严重损毁；2003年，铜川矿区因连续降雨诱发大而积崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害达94起，直接经济损失2000余万元；安太堡露天矿南排土场滑坡造成多人死亡。水体污染：矿区渗水对采矿造成不良影响，采矿使地表水和地下水系统都遭到污染。采矿废渣、尾矿暴露在大气中，其中的硫化物发生氧化使降水成为酸雨，加上选冶废水的未达标排放，往往造成矿区附近的水体遭受污染，甚至无法饮用、灌溉。大气污染：露天开采爆破产生大量粉尘和有害气体，污染大气环境，对职工及附近居民的身心健康，农作物的生长构成了一定危害。露天采场生产因大量使用大型移动式机械设备和大爆破，使矿内空气产生一系列尘毒污染，如爆破和采用柴油机为动力的设备等。常见的污染物质主要有粉尘、有害有毒气体H2S，SO2，C0，NO2等和放射性气溶胶。由于生产工序的不同，产尘量与所用的机械设备类型、生产能力、岩石性质、作业方法及自然条件等许多因素有关。露天开采强度大，机械化程度高，受地面气象条件影响，产生的气体常具突发性，如爆破，不利的气象条件及不良的自然通风方式，甚至可使局部污染扩散全矿，使大气污染。选矿生产过程中产生的大量粉尘和有毒物质，在自然及运输车辆产生的风流作用下，会将尾矿粉直接扬起，使大气中粉尘浓度非常高，严重地污染矿区空气。此外，矿区繁忙的交通运输产生的富含重金属物质的废气，矿区冶炼厂、烧结厂、电厂产生的浓烟以及矿区燃煤产生的有害物质，均构成矿区大气的污染。它不但降低了作业区及其周边环境的空气质量，引起矽肺、煤肺、石墨肺、石棉肺等职业病，危害工人的身体健康和生命安全，而且还会损坏机器设备，引发多种事故，从而影响生产和企业的经济效益。由于抚顺西露天矿已经进入采矿末期，所以此方面问题相对较少，在此不做重点论述。而在本文中，将针对与本专业密切相关的地质灾害问题进行重点讨论。第二章 抚顺西露天矿诱引发的环境岩土问题2.1 矿区概况抚顺西露天矿，位于抚顺市区西南部。千台山北麓。该矿开采于1901年，1914年转为露天开采。矿坑东西长6.6公里，南北宽2.2公里，总面积14.52平方公里，开采总深度200多米，在矿坑壁上分布着100多公里长的铁路网和公路网，是亚洲最大的露天煤矿，也是我国大陆地平面的最低点，最深处海拔-355米。2.1.1 气象、水文工程区地处温带半湿润季风型大陆性气候，四季温差较大，年平均降水量761mm，多集中在7-8月份。西露天矿矿坑地表水系北有浑河，西有古城子河；北帮与浑河之间冲积层连续分布，直接受浑河定水头补给，水力联系密切；此外，北帮上部石油一厂、发电厂等企业和周边居民也以明沟暗渠将部分工业、生活污水排渗入冲积层，水量丰富。2.1.2 土壤、地层岩性与植被西露天矿地区为低山丘陵和平缓高地地带，土壤为棕壤，在平坦地带、沿河及山间沟谷地带为草甸土。西露天矿矿坑地层由上至下为：第四系，平均厚17.0m，底部为砾石层，中部、上部为粗砂、细砂，砂质粘土层，最上部为人工填土。该层平盘已全部到界，最适宜实现土地复垦，恢复植被。绿色泥岩、夹褐色页岩，平均厚420m。上部长期裸露的地段已达到不同程度风化，有的已风化成“矸石”土壤，呈微碱性，具有一定量的植物生长的三大要素-N、P、K，但肥力较低。上部已到界平盘适宜条件下有野生植物生长。油母页岩层，平均117m，上部为富矿，平均厚83m，下部为贫矿，平均厚30m。主要含煤系，为本层煤，特厚、连续，由西向东，由浅向深逐渐变薄，厚度20145m。凝灰岩、砂岩系，为主要含煤系的底板层系，厚度沿走向变化较大，平均厚63m。玄武岩系，由玄武岩和凝灰岩构成，平均厚75m。下部含煤系，主要由玄武岩、凝灰岩夹层及B层煤构成，厚度52125m。植被，抚顺地区自然植被以长白植物区系为主，兼有华北和蒙古区系的种类，并混有少量南方的植物品种，属于温带针阔混交林带。代表植物红松、沙松、紫杉等。但由于煤矿长期开采和人为破坏，原始植被已荡然无存，植物种类不多，林地少，多为灌木、杂草。2.1.3 地质构造抚顺西露天矿位于抚顺煤田西段，处于F1断层牵引构造急剧发育部位。矿坑内构造表现为以下形式：断层构造：露天矿坑内工程揭露规模较大断层有5条，其中F1A断层在西北帮地面境界附近，向以与矿坑走向N1015夹角远离矿坑。坑边石油一厂、发电厂均坐落在该断层上，因此，厂区变形严重；F1断层自西向东在北帮上部沿走向共揭露1600m，它是控制北帮上部边坡稳定性的主要地质构造因素。牵引向斜构造：由于F1断层的逆冲与右旋平移作用，至使断层下盘第三系岩层产生一系列与F1断层走向呈锐角相关的褶皱构造。其中西露天矿段煤田向斜构造在F1断层倾向挤压与走向牵引力的联合作用下，形成不对称残破向斜形态。向斜北翼岩层大部被F1断层斜切缺失，残留部分形成倒转。绿泥岩复式褶曲构造：煤田牵引向斜南翼，在距离F1断层面150200m范围内的绿色泥岩组中，发育一系列复式褶曲。2.2 矿区地质灾害抚顺西露天矿是具有80多年开采历史的大型现代化露天煤矿。在矿山建设过程中，由于生产规模较大、地质构造复杂、岩性变化大等，几乎各种边坡变形破坏形式都出现过。复杂的地质条件给露天开采工作带来了很多困难，而开挖岩土体又会造成地质条件变化，引发各种地质灾害。据不完全统计，至1997年底截止，曾产生类型各异的边坡变形破坏70余次，滑落体积超过2000104m3。图2-1 矿区地层、构造及地质灾害分布特征这些地质灾害，对露天矿生产和安全既造成严重影响，又为进行边坡工程研究提供了一个天然的实验室。其地质灾害分布如图2-1所示。2.2.1 矿区地质灾害成因分析 如图1所示，研究区处于一个边坡变形、滑坡灾害多发的地质环境。按边坡变形破坏形态可分为：顺层滑坡、滑坡型泥石流、曲面楔体滑坡、沉陷滑移变形、倾倒滑移变形等几种基本类型。顺层滑坡：滑坡发生在东南帮、西端帮及南崩岩区的软质凝灰岩质顺层边坡，软质凝灰岩的风化耐久性差，经开挖暴露后，因干燥失水而岩石强烈收缩，一旦遭受地下水和大气降水的作用，便快速膨胀崩解成泥土状，失去强度。试验表明，软质凝灰岩含有大量的蒙脱石矿物，具有较强的亲水性，遇水易发生泥化、软化；含水量的增加，使抗剪强度大幅度下降，这就决定了软质凝灰岩的广泛发育，是影响以上区域边坡稳定的本质因素。另外在露天开采阶梯式开挖的过程中，也会出现由于施工不当，开挖过深，将顺层岩层底层阻碍岩层滑动的部分挖断，导致上部岩层失去支撑，失稳滑塌，这是顺层边坡滑坡的一种主要形式。滑坡型泥石流：这类型边坡变形破坏发生于露天矿西端帮。西端帮位于断层牵引构造发育部位，工程地质灾害极为频繁，主要有崩塌、滑坡等类型，并具有以下特征：在构造上，崩塌主要发生于断层附近或背斜核部。背斜核部构造裂隙极为发育，岩石破碎，风化严重。在地形及岩性组合上，滑坡后缘、侧壁陡坡处，坡体为较软弱且破碎的岩体，这些为崩塌的形成提供了物质条件。在地下水及采矿工程活动作用下，边坡下部岩体变形破坏，使坡体上部裂隙发育的岩体产生累进性破坏，最终导致崩塌。这类崩塌体呈渐进性、小规模地脱离基岩，堆积在坡脚或滑坡体表面，浅层易产生蠕滑，表面为滑坡特征，造成工程灾害。滑坡滑动具有明显的季节性及重复多发性，并呈蠕滑型。西端帮从地形地貌上看，是一滑坡体前缘相对开阔式的半封闭洼地。整个滑坡区纵向长约350m，横向宽4080m，呈两头宽，且下部渐宽可达80m，中间窄约40m，平均厚度1015m。滑坡体后壁陡立，高差310m，倾角4050。滑坡区总倾角1722，物质组成包括玄武岩、凝灰岩、煤页岩等风化碎块，以及淤积土和少量回填物料，均无规律散布在坡表。可见，在露天采矿的直接影响下，泥石流产生所需要的主要条件：a.丰富的固体物质的集聚；b.一个储存固体物质的“形成区”地形及流通沟谷；c.矿区气候条件有利于泥石流形成，降雨充沛、集中，且强度大等，在西端帮地区均充分具备。1993年雨季抚顺地区暴发百年一遇高强度降雨，诱发的西端帮滑坡型泥石流即属于紊流性泥石流，是一种水与固体物质的混合物，以水为主，固体物质含量10%40%。水的流速较快，石块运动速度较慢，停积后，水较快地分离流失，其特点介于粘流与洪流之间。暴雨过程中急剧汇集的地表水冲刷坡体，在原滑坡体两侧形成两条宽20m，深10m的冲沟，同时携带大量碎石、排弃物料等冲填到矿坑最深处的采煤区，如图2-2所示。这种泥石流速度快，破坏力强，如果没有提前预警的情况下，很容易造成人员伤亡和设备损毁。图2-2 西端帮滑坡型泥石流分布图曲面楔体滑坡：滑坡发生在第三系牵引主向斜核部的绿色泥岩岩层内，该岩层由绿色泥岩、褐色页岩和少量灰绿色灰岩组成。岩层呈互层结构，层理发育，韵律清楚，而褐色页岩十分发育，据统计在W200以西多达30余层，各层厚度各异，靠近本岩组底板的褐色页岩夹层较厚，可达35m。在地质构造作用下，泥质物质从褶曲的两翼向轴部集中，使轴部的岩层加厚，有时形成岩包，两翼相应变薄，褐色页岩被挤压成鳞片状，并夹有数层泥化层。泥化层岩性较弱，遇水呈塑性，历次滑坡均沿此弱层滑动。岩体中存在两组主要节理，其产状2152485084和1341575075，前者较发育，是构成历次滑坡边界的主要结构面。曲面楔体滑坡的几何模型如图2-3所示，楔体西侧以向斜端部的岩层曲面与边坡面交线为界，东侧受节理组合面控制。在滑坡体自重作用下，对底面和侧面施加正应力，相应地在这两个面上出现下滑力和抗滑力，当两者取得平衡时，滑体处于稳定状态。当下滑力大于抗滑力时，滑体将向下滑动，又因受到侧面的约束，且侧面较陡，所以滑坡体总体上沿着侧面走向方向向下滑动。该类型滑坡主要是由于开挖出现的临空面，与岩体内部主要节理裂隙相互贯通，引起滑坡体整体下滑。图2-3 曲面楔体滑坡形成机制示意图沉陷滑移变形：变形区(E800E1200)位于井工采动的影响范围，同时从该区边坡岩体与地表变形裂缝的展布情况看，岩体的变形破坏主要受F1断层破碎带与其南翼的拖拉揉皱带及其复杂褶曲构造与边坡几何形状关系控制，如图2-4所示。由于F1断层在此区与边坡斜交出坑，断层带及拖拉揉皱带伏于地表冲积层以下，造成运输轨道发生偏移，出现轨缝拉大、顶铁、胀道等现象，在雨季经常处于变化形态，危及安全行车，该部位曾经垫整的兴平路变形破坏尤为剧烈。由于露天采矿产生的临空面，在大气降雨和地下水的双重作用下发生滑移；而在井采岩移活跃期时，在地下水等因素的影响下，则以沉陷区的滑坡形式出现。图2-4 沉陷-滑移变形破坏形成机制示意图倾倒滑移变形：倾倒滑移变形由倾倒与滑移两部分岩体组成，如图2-5所示。变形体形成的地质构造条件是：绿色泥岩牵引主向斜北翼使之陡倾并倒转，加之绿色泥岩与褐色页岩软、硬相间的互层结构，极易产生板状弯曲倾倒。F1断层及其北侧的碎裂结构岩体也随之产生倾倒或沉陷坐落。牵引主向斜南翼的岩体，由于软弱的褐色页岩泥化层的存在与影响，在倾倒段岩体倾倒力的推压下，易于产生顺层滑移变形和挤出变形。采矿造成边坡加陡，在倾倒段使各梯段的倾倒变形叠加，扩大了倾倒变形的影响范围；在顺层滑移段，由于边坡加陡使顺层滑移段的尺寸减少，抗力降低，在倾倒岩体的推压下，产生顺层滑移；反过来，又促进倾倒变形。与沉陷滑移变形不同的是，倾倒滑移变形具有渐变的特点，是地质构造、构造应力、地下水渗透、采矿开挖等因素综合作用的结果。图2-5 倾倒-滑移变形破坏形成机制示意图2.2.2 矿区地质灾害规律分析根据历次地质灾害资料记载，对边坡岩体变形破坏的年代、月份、区域及影响因素进行了统计，结果如图2-6所示。图2-6 历次地质灾害统计结果从时间上看，抚顺西露天矿大面积出现滑坡等地质灾害始于50年代，70年代达到高峰，由于当时采矿任务繁重，且没有进行配套的环境整治工作，各种采矿引起的事故频发，平均每年有2.4次；进入80年代以来，由于对重点边坡区段采取了一定的疏干排水、抗滑加固、清理减重等工程整治措施，大规模的滑坡灾害已得到控制，灾害的发生次数也有所减少，平均每年1.7次；进入90年代以来，采矿任务逐渐减轻，整治措施成果逐步显现，地质灾害的频率已经回落到平均每年0.8次。从区域上看，北帮边坡岩体变形破坏主要集中在北帮中部，共22次，占北帮灾害总数的78%，占全矿总数的31%；南帮滑坡主要位于南崩岩区，共19次，占南帮滑坡总数的54%，占全矿总数的27%。可见地质结构脆弱的地区在采矿开挖的影响下诱发地质灾害的几率比其他地区大很多。另外，采矿工程活动对滑坡的影响极为明显，尤其是坡脚处煤壁的不合理开采，使坡体抗滑力减小，从而引发的滑坡灾害共39次，占全矿总数的55%。如人车卷滑坡，即是由于在坡脚处抢采残留煤壁造成的：在1989年末煤壁厚度为8m时，其安全系数Fs=1.214；1990年6月煤壁被采薄至厚5m时，Fs=1.008，已处于临界状态；最后，在1990年8月，煤壁再次被采薄到只有厚1m，此时的安全系数降至Fs=0.914。这次滑坡就是因为将顺层岩层底层阻碍岩层滑动的部分挖断，导致上部岩层失去支撑，失稳滑塌形成的。90年代以来，在露天矿生产末期，由采矿开挖直接外力作用引起的地质灾害逐渐减少。边坡变形破坏更为集中在北帮中部、西端帮等区域，且主要集中在雨季的79月，大气降雨和地下水的作用越发显著，人工开挖出来的采矿临空面没有得到良好的保护，裸露在外部的岩土体在雨季受到雨水的直接冲刷侵蚀，矿区北帮的冲积层更是受到浑河的定水头补给。大气降水和地下水同时作用在不稳定岩土体上，削弱了岩土体本身和潜在滑动面的力学性质。由此引发的地质灾害占近期边坡变形破坏总数的94%。而变形破坏类型，以沉陷滑移变形、倾倒滑移变形为主。对抚顺西露天采矿工程产生的边坡地质灾害来说，地质结构决定了它的类型和趋势，而采矿工程活动的强度以及大气降水和地下水作用等外动力条件，则决定了滑坡泥石流等灾害的发生强度和规律。特殊的地质结构制约了露天采矿工程的顺利进行，而露天采矿工程的进行也对当地生态、地质环境造成了严重破坏。地质灾害是内外动力条件共同作用的结果，但是以下将要提到的岩土工程问题，就是以露天采矿工程活动的影响为主了。2.3 矿区其他环境问题2.3.1 土体污染排土场堆放的是采矿区地表剥离物及矿石围岩，研究区排土场位于西露天矿以西2.5km，地处望花区境内，面积约21.2km2，占抚顺市区面积的比例约为18.4%。堆积矸石量8.60亿m3，表面积12.9km2，顶部平台面积7.69km2，最高标高+176m，山上自燃发火区面积0.85 km2。排土场东邻演武自然村，西傍李石河及田屯自然村，南接丘陵山地和六家子自然村，北部有抚顺铝厂、钢厂等工矿企业及望花居民区。排土场占地面积大，且占用了耕地区域。煤矸石风化之后的化学产物对土体造成严重污染。西排土场于1928年启用，2000年停排报废,现已列为国家矿山复垦的重点项目之一。另外，抚顺矿区在采矿过程中，将矿区地表植被几乎全部清除，目前矿区绿化覆盖率仅为3%。破坏了原始地貌景观，导致水土流失，这中间造成的损失是不可估量的。2.3.2 水体污染问题对水质的影响：采矿场中采矿产生的废渣、废石场的渗滤液、矿井排水等，造成大量有害物质沉积地表，并通过各种途径进入地下水含水层，污染地下水。各采矿点侵蚀基准面以上部分的地下水接受大气降水补给。受采矿影响，矿坑内岩屑、石油类、炸药残留物增加，受降雨淋溶作用，少量渗入地下水，导致地下水中浊度、石油类、COD、氨氮等污染物含量增加。另外排土场中也会产生废石淋溶水，废弃矸石风化后，产生以重金属为主的可溶性盐，被雨水浸泡后溶解渗入地下，使排土场地下水具有高硫化物、高矿化度、高硬度的特点，该区地下水已经成为区域内运移有害成分的载体，失去工农业生产使用价值。由于地下水流速缓慢，含水层对污染物质的净化作用小，一旦受到污染很难进行治理。但随着与排土场距离的增加，地下水在径流过程中自净，污染逐渐减轻。对地下水位的影响：采矿工程实施后，改变了采矿区的地形、地貌和地下水的赋存条件，导致局部地下水位的变化。采场内疏干排水改变了地下水自然流场及补、排条件，打破了大气降水、地表水、地下水的均衡转化，常常形成以采区为中心的大而积降落漏斗。而当采矿区地下水为潜水时，地下水位影响范围可用下式估算：R=2S式中：R为影响半径，m；S为水位降深，m；H为含水层厚度，m；K为渗透系数，m/d。有上式可知，随着采矿场的向下推进，水位降落漏斗也随之扩大，将影响局部的地下水自然平衡状态，改变局部水流方向。造成泉眼干涸、水源枯竭。对涵养水源能力的影响：露天开采的开挖，将使矿区地表植物全部清除，有资料表明:森林区集中降水时，其涵养水源量除森林空地、树干蒸腾和扩散外，约占总降水量的55%。而当露天采矿清除地表植被之后，这部分水量将无法被吸收，造成森林涵养水源能力大大减少。涵养水源量计算公式为:总蓄水量=平均降水量*面积*森林覆盖率*55%由上面的公式我们可以了解，区域蓄水能力与森林覆盖率息息相关。植被的损失后在集中降水的情况下，雨水无法被植物吸收保存，往往会使瞬时水流量超过土壤的渗透能力，无法全部下渗而形成径流，对地表土体进行冲刷，破坏地貌景观。结合抚顺西矿区情况，缺乏地表植被抵挡大气降水的冲刷，会导致斜坡不稳定土体进一步软化，从而引发滑坡。甚至由于降水集中，雨水与大量的矿渣、土块混合，形成泥石流灾害。第三章 抚顺西露天煤矿的综合治理3.1 学习美国经验由于种种因素的制约，我国的矿山环境治理工作一直无法很好的进行。美国作为目前世界上的头号强国，其在露天采矿治理上的经验值得我们学习和借鉴。美国的露天采矿环境保护标准具有几项特点：首先是一般性与特殊性相结合。对具体技术内容的规定，除了考虑一般情况外，也充分考虑差异较大的某些特殊采矿类型，提出具体的环境保护标准。其次对采矿破坏地生态恢复含义广，除了国内一般所指的恢复农、林、牧、渔利用, 或恢复植被, 还具有更广的涵义。包括鱼和野生动物生境用地及游憩地的恢复；地形的恢复, 即除特殊情况外, 应恢复至近似采矿前地形；对用作工业、商业和居住用地的地区, 也提出了植被恢复的要求, 即植被盖度不低于控制侵蚀所需。涉及受扰地区全。强调对所有的受扰地区进行生态恢复, 即除了采空区、排土场、矸石堆等主要受扰区外, 对采矿期间建设的所有附属设施, 如道路(包括桥梁和涵洞)、沉沙池、导流沟、蓄水体等, 除经管理当局批准, 作为采矿后土地利用的一部分而保留下来以外, 均应在废弃后将其移除并恢复植被。另外管理当局可针对具体矿山更改某些要求。比如矿区某些条件与一般矿区不相同时。可以根据具体情况提出更严格的要求，或者批准较低的标准甚至豁免。3.2 提出中国办法根据美国在露天采矿环境保护标准和配套法规制定方面的经验，在我国的矿产开发环境保护与恢复标准的制定中，应从以下几点予以考虑。矿产开发生态保护与恢复标准包含两方面的技术规定：(1)矿产开发过程中采取哪些适当措施、采取的措施达到什么程度，可以将生态影响减轻到尽可能小的程度;(2)矿产开发过程中和采矿结束后对受扰地区采取什么样的生态恢复措施，将其恢复到何种程度。矿产开发中造成生态影响的环节很多，对露天开采来说，包括剥离、排土、钻孔、爆破、采装、选矿、排尾砂(矸石)、修路、运输、生活办公区建设、电力设施建设、通讯设施建设、排水设施建设等，对所有这些造成生态影响的环节，均应规定减轻生态影响的技术要求。对破坏后的生态恢复，除采空区、排土场、尾砂库、矸石堆等主要地区外，对开采期间所使用的临时设施，包括道路、排水沟、挡渣墙等，均应作出技术规定。我国矿山的具体情况千差万别，需要考虑多种具体情况来提出生态保护与恢复的适用技术要求。如我国大多数矿区对表土未实行单独剥离，在进行生态恢复时就存在表土资源不足的情况。因此，可规定在本系列标准出台前，未对表土实行单独剥离的矿区，可根据剥离物的肥力情况，直接进行植物种植或借土覆盖后种植;而本系列标准出台后，应对表土进行单独剥离、存放和回填。再如对植被恢复到一定标准所需的时间，应依降水情况而不同，干旱区植被恢复时间应长一些。关于侵蚀控制的技术要求，也要结合降水情况而定，降水丰富地区应对水力侵蚀控制提出较高要求，而对西北干旱区则对风力侵蚀控制提出较高要求。尽量考虑各种情况，可使作出的规定既能最大程度地保护与恢复生态，又现实可行。将美国的露天采矿环境保护标准对生态恢复的规定和我国矿山生态恢复的实践进行对比可以看出，我国矿山生态恢复的内涵较窄。为体现生态恢复的全面性，在制定我国矿产开发生态保护与恢复标准时，应注意以下3点：(1)除恢复土壤层和植被外，生态恢复还包括地形和水系格局的恢复;(2)生态恢复时应注意与周围土地利用和自然环境相协调;(3)废弃地用作建设用地时，也应有生态恢复的要求。3.3 抚顺矿区环境岩土问题具体防治措施3.3.2 边坡整治由第二章的讨论我们可知，露天采矿开挖之后的裸露临空面很容易成为诱发地质灾害的重要区域，且软质凝灰岩的具有很强的胀缩性。为了减小降水对临空面的冲刷，同时使坡面土层保持一定湿度，防止边坡岩土体失水干缩开裂，减少降水沿裂缝深入的可能性。我们需要在开采完毕的区域临空面进行植被护坡。在已开采区域种植植被种植规划根据矿坑台阶分布，平盘高度、宽度，周边建筑物分布合理进行设计。矿山地质环境治理建设很难在较短时间内充分体现设计意图，应从发展观点和长远眼光，对各类植物有充分考虑和了解。树木花灌草配置要错落有序，讲究群体效果，植物配比简洁整齐。另外由于抚顺煤矿开采时间早，技术不够，所以表土未进行单独处理，矿场表土土质包含一定的有害成分，所以需要选用有较强的抵抗力和防护能力的植物群落，且最好与当地常见植物类似。对表土土壤条件差的区域采用回填盖压的办法，保证植被存活率。在还未进行植被护坡的区域，需要在雨季进行特殊防水措施，在地质条件比较恶劣，植被护坡无法单独完成治理任务的区域，可以先进行锚固，防止地质灾害加剧。2.3.3 水资源系统的治理在采矿工作和环境治理工作期间，对矿区及周边地表水系在河流堤防下进行适当的封堵，铺设地下排水坑道，截断地表水系(浑河、古城子河、杨柏河、海新河等)向矿坑内和井下涌水。水对矿区的岩土体有软化作用，