露天矿环境保护教案.docx

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露天矿环境保护教案

露天矿环境保护

32学时2学分

第一章露天矿环境保护的基本概念

第一节相关的专业术语

1.露天矿（surfacemine,openpitmine,opencutmine）——采用从地表开挖的方式把有用矿物移出的矿山企业。

2.地采矿、井工矿（undergroundmine）

3.露天煤矿（surfacecoalmine,openpitcoalmine）

4.环境保护（environmentalprotection）——这里的环境主要是指人类赖以生存的自然环境（naturalenvironment）。

环境保护一般含义为，人类在其一切活动中尽可能少的破坏环境和对已被破坏环境进行治理，以便达到与自然环境和谐共存的自觉意识和行为。

5.露天矿环境保护（environmentalprotectionofsurfacemine,environmentalprotectioninsurfacemine）

6.土地复垦（landreclamation）——土地复垦泛指将采矿等人为活动破坏的土地因地制宜地恢复到所期望状态的行动或过程。

7.矿区土地复垦（landreclamationinminingareas）——是指综合运用采矿学、自然生态学、环境科学、土壤学、生物学、区域规划等理论和相关的工程技术，依据采矿工程特点，对采矿过程中因挖损、塌陷、占压等造成破坏的土地采取综合整治措施，使其恢复到可供利用状态的行动或过程。

8.复原、恢复（restoration,recovery）

9.占压、占用（occupation）

10.挖损（excavation）

11.破坏（damage,destruction）

12.排土场、矸石山（wastedump,spoilpile）

13.采场（openpitstope）

14.沉陷、塌陷（subsidence）

15.边坡（highwall）

16.露天矿境界（pitlimits）

17.Yes，wemayliveintheWest,butthatdoesn’tchangethefactthatweareChinese.Weareproudofthat.

18.工程复垦（engineeringreclamation）——就是按照事先的设计参数、利用方向和工艺流程对已被破坏的土地进行整治。

如整形、覆土、充填、疏干排水、道路建设等。

19.生物复垦（biologicalreclamation）——是在工程复垦的基础上，通过肥化土壤、植被种植、农作物耕作以及相关的生物化学方法，恢复被破坏土地的肥力和生物生产效能。

20.生态环境（ecologicalenvironment）

21.生态平衡（ecologicalbalance）

22.土地复垦率（ratiooflandreclamation）——已复垦土地的面积与被采矿破坏土地总面积之比。

第二节相关的基础理论与专业知识

1.采矿学（undergroundmining）、露天采矿学（surfacemining）——

2.土地测量学（landsurvey）

3.生态学（ecology）

4.环境科学与环境工程（environmentalscienceandenvironmentalengineering）

5.土壤学（soilscience）

6.园林学（horticulture,gardening）

7.系统分析与规划设计（systemanalysisanddesigning）

8.数学规划（mathematicalprogramming）

9.人工智能与专家系统（artificialintelligenceandexpertsystem）

10.地质学（geology）

11.水力学（hydraulics）

12.农学（agriculture）

13.统计学（statistics）

14.计算机技术（computertechnique）

15.虚拟现实技术（VR-virtualreality）

16.恢复生态学（RestorationEcology）

恢复生态学在加强生态系统建设和优化管理方面具有重要的理论意义和实践意义，它致力于研究那些在自然灾变和人类活动压力下遭受破坏的自然生态景观的恢复与重建问题。

这里谈到的“恢复”，是指生态系统原貌或其原先功能的再现。

“重建”则可以包括在不可能或不需要再现生态系统原貌的情况下营造一个不完全雷同于过去的甚至是全新的生态系统。

恢复生态学是80年代发展起来的现代生态学分支。

1980年，Gairns主编的《受害生态系统的恢复过程》（TherecoveryprocessinDamagedEcosystem）一书，集中了38位专家对恢复过程研究的理论和实例的说明，从不同角度探讨了受害生态系统恢复过程中的重要生态学理论和应用问题。

《土地的恢复，退化土地和废弃地的改造与生态学》（TheRestorationofland,Theecologyandreclamationofderelictanddegradedland）（BradshawandChdwick,1980）和《恢复生态学，一种生态学综合途径》（RestorationEcology,ASyntheticapproachtoecologicalresearch）（Jordanetal,1987）也是其中的代表作。

《恢复生态学》是1984年在麦迪逊举行的植物园55周年学术会议的论文集，虽然没有系统全面地阐述恢复生态学的基本理论和内容，也没有进一步明确恢复生态学的定义，但明确指出恢复生态学环境技术和生态技术是一门综合科学。

国际上较有影响的文摘刊物“CABSCurrentAdvancesinEcological&EnvironmentalSciences”设有“Reclamationandrestoration”栏目，"EcologicalAbstract"设有"restorationecology"栏目，另外，"BiologicalAbstract"和"ForestAbstract"的相关栏目下都收录了大量有关恢复生态学的文献。

根据对"CABSCurrentAdvancesinEcological&Environmental Sciences"1995～1997年的统计来看，三年共收录论文590多篇。

其中有关土地利用及土壤恢复的文章最多，占总数的近1/3，其次是有关森林的恢复，另外是有关草地、河流、湖泊和湿地恢复的论文，采矿废弃地和特殊污染环境的生态恢复也占较大比例，其它还有关于石楠灌丛、荒漠、海岸以及城市等生态恢复方面的论文。

总之，国外有关恢复生态学的研究以大的生态恢复工程的实践为主，科学研究是在这一过程中进行的。

我国的恢复生态学研究，前期主要是以土地退化，尤其是土壤退化为主，并且土地退化和土壤退化往往交织在一起。

主要针对水土流失、风蚀沙化，草场退化及盐渍化对农林牧业的危害进行，也包括岩化、裸土化、砾化、土地污染及肥力贫瘠化等。

有关土地退化和土壤退化，龚子同（1990）认为，从生态学观点来看，土地退化就是植物生长条件的恶化，土地生产力的下降。

史德明（1996）认为，土壤退化有广义和狭义的两种含义，广义的含义指在不受人类活动的自然条件下形成的，目前人类尚难控制其发生与发展；狭义的含义是指由于人类不合理的生产活动和自然因素的综合结果，导致生产力的衰退甚至完全丧失的过程。

史培军（1993）认为，土地退化是天（即气候方面的影响）、地（即地表物质与地貌方面的影响）、人（即人类物质文化活动的影响）相互作用形成的，天的影响决定着土地退化是必然的和广泛的，地的影响决定土地退化是类型多样的和区域性的，人的影响决定着土地退化的程度和可改变性。

近期，有关生态系统退化的研究除继承前期的研究内容外，重点逐渐转移到区域退化生态系统的形成机理、评价指标及恢复与重建的研究上。

“八五”期间，中国科学院组织有关科研单位进行了“生态环境综合整治研究”、“我国主要类型生态系统结构、功能及提高生产力途径研究”等项目。

这些研究主要依托中国生态系统研究网络（CERN）的不同类型试验站按统一目标和方法进行的。

国家自然科学基金委员会也组织有关科研单位，开展了“草原退化原因、过程、机理及恢复途径”和“内蒙古典型草原草地退化原因、过程、防治途径及优化模式”及“亚热带退化生态系统的恢复研究”等课题。

这些研究已取得了颇有意义的成果，并为地方自然资源的持续利用和生态环境的保护发挥了重要的作用。

17.相关的法律与法规

1）《建设项目环境保护设计规定》；

2）《建设项目环境保护管理条例》；

3）《锅炉大气污染物排放标准》；

4）《地表水环境质量标准》；

5）《污水综合排放标准》；

6）《工业企业厂界噪声标准》；

7）《土地复垦规定》；

8）《中华人民共和国环境保护法》。

9）《中华人民共和国环境影响评价法》

10）《中华人民共和国水土保持法》

11）《中华人民共和国草原法》

12）《中华人民共和国防沙治沙法》

13）《中华人民共和国清洁生产促进法》

14）《中华人民共和国土地管理法》

15）《中华人民共和国矿产资源法》

16）《中华人民共和国煤炭法》

第三节实施露天矿环境保护或矿区生态环境重建的意义

露天煤矿生产与矿区生态环境重建一体化，是指综合运用采矿工程和环境工程等相关专业知识与技术，对矿山工程和生态环境重建进行统一的评价、规划与设计，使得矿山工程与生态环境重建在工艺、工序和时空关系上协调发展的有序动态过程。

注意：

露天煤矿生产与矿区生态环境重建在评价、规划与设计上的同步性，在工艺配置上的趋同性，在工序安排上的协调性，在时空关系上的前瞻性。

1.实现露天煤矿生产与矿区生态环境重建一体化，是煤矿企业自身和国民经济可持续发展的必然要求与必然结果。

（1）矿区生态环境重建不应是在采矿出现环境问题之后才采取的一种后患治理措施，而应在开采之前就预测可能发生的生态环境问题，在生产中尽量避免或减少开采对环境的破坏，对策是超前的；

（2）矿区生态环境重建所追求的主要目标不是原始的环境，而是主动按照采矿生产的时空发展顺序和最终符合人类需求和价值取向，重建一个高水平、可持续系统，对策是主动的；

（3）矿区生态环境重建不是仅对采矿造成的污染进行限制、赔偿和投资，而是从社会——经济——自然复合生态系统的角度，突出人与生态环境的关系，追求整体协调、共生协调和发展协调，对策是和谐的；

（4）矿区生态环境重建不是单纯工程技术、治理项目，而是从矿区的社会形态、经济结构、产业布局、人类行为、价值伦理等进行区域综合规划、评价、整治和管理，对策是高效的；

（5）矿区生态环境重建更加追求与矿山生产的协调有序发展，而且越来越多的吸纳了人类的科研成果和技术手段，对策是科学的；

（6）矿区生态环境重建促使相关学科交叉融合，催生新兴科技成果与技术手段，而这些科技成果又不断推动矿区生态环境重建提高层次，改变着人们的“煤炭开发只会败坏生态环境”的陈旧观念，对策是辩证的。

2.煤炭能源的开发是我国国民经济发展的重要基础，而土地资源，生态环境，又是人类赖以生存的最重要条件，在两者必须同时兼备的情况下，其中最关键的问题是使被破坏的生态环境尽快恢复其生态功能，以促进矿区的可持续发展。

必要性之一：

露采对生态环境破坏大、恢复难

露天煤矿的生产过程，实际就是对原有生态环境的破坏过程。

采矿中技术含量越高，采矿设备越先进，破坏速度越快，力度也越大。

由于采煤的需要，大面积的挖损（矿坑），压占（外排），植被消失使原有的地貌发生变化。

据调查我国露天开采每万吨煤约破坏土地面积0.22公顷，今后30年累计破坏面积135000公顷，到2020年年均破坏土地面积66000公顷。

随着国家经济发展，对煤炭需求还将逐年增加。

而煤炭开采导致大量的土地破坏，生态环境受损将更加严重。

我国的大型露天煤矿大多处于干旱、半干旱的生态脆弱区，冬春寒冷多风，夏秋降水集中，温凉少风，蒸发量是降水量的4-5倍，植被本来稀疏，经大型露采扰动，本来脆弱的生态环境无疑是雪上加霜。

必要性之二：

对生态环境污染重，影响广

露采破坏植被，丧失了水土保持功能，造成水土流失，岩石裸露，荒漠化，并对地下水系遭到严重破坏。

在采排过程中，产生大量的粉尘，对周围生态环境的影响，远超过矿区开采范围。

大量固体废弃物的堆放，造成水土污染。

洗选后的矸石，堆放自燃，污染大气，恶化生态环境。

必要性之三：

对生态环境灾害大，损失重

几乎所有矿山都不同程度地遭受到滑坡、崩塌、泥石流灾害的危害，尤其是露天矿山。

1991年10月29日零时10分，安太堡矿南排土场靠工业广场一侧发生大规模滑坡，滑体最大走向长度1095米滑后倾向最大宽度665米（其中滑体宽420米绿坡底冲出距离245米），滑体垂高135米，海拔高度1315-1450米，滑落体积约1000×104立方米，这次滑坡，不仅造成了重大的经济损失，而且严重威胁着工业广场的安全与生产的正常运营。

必要性之四：

恢复生态环境，是解决我国人多地少的有效途径

矿区生态环境恢复投入及环境成本控制又是缓解土地资源的压力。

我国人多地少，人均耕地面积已降至0.1公顷，不足世界人均耕地1/4，我国耕地的人口承载力已处于临界状态。

历年破坏土地已达333.3万公顷，其中可耕地面积减少令人担忧。

据对矿山典型调查，冶金矿山占中耕地约20%，煤炭矿山占中耕地70%，以此推算，全国因矿山开采而减少的耕地面积已达133.3万公顷，如此速度发展下去，再不治理，不要说社会的可持续发展，人类到底给自己留下了多少生存的余地。

必要性之五：

执行法律、法规，促进生态环境建设

矿区生态环境恢复投入与环境成本控制也是国家法律法规所要求的。

1999年新土地法规定：

“十分珍惜，合理利用土地，切实保护耕地是我国的基本国策”，“占用耕地与开发复垦耕地相平衡”和“占多少，垦多少”的原则。

国务院1988年颁布《土地复垦规定》中指出“合理利用土地，改善生态环境”和“谁破坏，谁复垦”的原则。

1989年《环境保护法》规定：

“开发利用自然资源，必须采取措施保护生态环境”等国家法律、法规的规定。

必要性之六：

恢复生态环境，是人类生存与发展所需

由于土地资源，生态环境是人类赖以生存的最重要条件，而露天煤矿开采，可以说是吃祖宗饭，以牺牲生态环境为代价而获取经济效益。

如不及时治理恢复生态环境，则后患无穷。

直接危及人类的生存和可持续发展。

3.改善工农关系，缓解人多地少的矛盾

为此应在可行性报告中有明确规定，治理恢复中有技术标准。

坚持原则，编制规划，建立目标，资金到位。

生态环境恢复资金应纳入生产成本，开采与恢复同步进行，并且有专门的生态环境恢复机构，达到破坏一片，治理恢复一片，从而在露天煤矿生产过程中保证矿区生态环境恢复的顺利进行。

第二章露天矿环境保护发展现状

第一节概述

1.从环境保护的角度出发，现代化露天煤矿具有下列特点：

1）开采强度大，推进速度快，每年形成数千万立方米，甚至上亿立方米的固体废弃岩土；

2）占地面积大，被扰动的土地达数十公顷至数百公顷；

3）影响范围广，几乎扰动了大气圈、土壤圈、岩石圈、水圈和生物圈；

4）开采时间长，服务年限一般为几十年，甚至上百年；

5）地貌构造特殊，俗称“挖坑造山”运动，采掘形成的露天矿坑和松散物料对既成的排土场构成了特殊的人工地貌；

6）涉及领域广，包括采矿学、地理学、土壤学、农学、林学、生态学、社会学等；

7）目标要求高。

不是最初环境的简单恢复，而是按照采矿工程的时空发展顺序和最终符合当地人们的生存需求和价值取向，对生态系统的组成、结构和功能进行积极的规划和调控，重建一个高水平、可持续发展的生态系统。

2.国内外土地复垦方法的比较：

世界各主要采煤国家露天开采产量所占比例如下：

德国76.6%，澳大利亚71.2%，印度70.5%，美国67.0%（02年为62%），俄罗斯58.2%，南非52.9%，波兰32.0%，中国5.0%。

我国露天煤矿土地复垦主要依据当地的气候条件和原始土地状况，目前可分为下列类型：

1）农林产业型。

包括抚顺西露天煤矿、阜新海州露天煤矿、义马北露天煤矿等。

前两者在排土场上种植农作物，后者已建成了近3000亩的蔬菜园、良田和经济林；

2）畜牧产业型。

包括霍林河南露天煤矿和伊敏河一号露天煤矿，复垦均以牧草种植为主；

3）绿化环境型。

包括安太堡露天煤矿、安家岭露天煤矿、黑岱沟露天煤矿等，复垦主要是种植耐旱易成活的草木；

4）景观副业型。

如马家塔露天煤矿，在复垦区建成了小型园林公园和水上餐饮休闲地。

相比之下，国外较好的土地复垦方法有：

1）在露天矿设计阶段，利用CAD和GIS等技术设计出露天矿生产结束后的地形地貌；

2）较多地利用采空区作为内排土场（主要取决于煤层产状和埋藏深度）；

3）剥离岩土的分别堆放与腐殖土的保护；

4）露天矿区水环境的综合整治；

5）露天矿区的生态恢复；

6）比较完备的相关法律法规，如强制性的土地复垦和复垦后的土地国家回购政策等。

第二节国内发展现状

我国煤炭资源量占一次能源资源总量的90%以上，每年消耗的一次能源中煤炭占70%以上，而且今后相当长的一段时期内这种状况都不会有大的变化。

我国适于露天开采的煤炭资源储量大约为490亿t。

目前，我国露天矿煤炭产量占总产量的5%左右，预计到2020年将达到12-14%。

据统计，我国露天开采每万吨煤炭约破坏土地（atb实际已达0.33ha）0.22ha，其中挖掘破坏0.12ha，外排土场占压0.1ha。

露天开采时破坏土地面积为露天矿采场本身面积的2-11倍，今后每年露天采煤破坏土地面积将以10%，甚至更高的速率递增。

我国矿山企业的土地复垦工作最早可追溯到20世纪50年代末。

当时的土地复垦工作只是个别单位自发地组织进行的，具有代表性的单位有：

①1957年辽宁省桓仁铅锌矿将废弃的尾矿池进行了覆土造田；②1958年郑州铝厂小关矿在设计中考虑了土地复垦问题，利用排弃物造地千余亩；③1964年广东坂潭锡矿利用剥离废土边采矿边回填采空区，开创了当年征地当年补偿的良好先例。

1988年颁布了《土地复垦规定》之后，我国矿山土地复垦工作走上法制化轨道。

由1996年以前的统计数据，我国露天煤矿的土地复垦率仅为1%；1999年对安太堡露天煤矿等12个主要的露天煤矿进行调查统计，采场与排土场的土地复垦率为12.5%，排土场的土地复垦率为19.5%。

最好的是安太堡露天煤矿，其排土场土地复垦率已达51%。

我国矿区土地复垦理论研究始于80年代初，大致可分为两个阶段。

1.第一阶段从1980年到1989年，马恩霖等编印了《露天矿土地复垦》、与邻家聪和陈于恒等翻译了前苏联的《矿区早地复田中的矿山测量工作》，介绍引进了国外土地复垦的做法和经验。

在此期间，我国第一个正式立项的土地复垦科研课题“煤矿塌陷地早地复田综合治理研究”由煤科总原汤水分院等单位完成，提出了适合我国东北矿区特点的矸石和粉煤灰充填、挖深垫浅工程复垦技术。

中国矿业大学培养了一名硕士生（1988年），以淮北矿区为例研究矿区土地复垦模式。

这一阶段理论研究的成果有：

1）借鉴国外的经验，结合我国的具体情况为制定《土地复垦规定》提供了理论依据；2）提出并开展了矿区土地复垦模式研究，主要是适于不同类型破坏土地的工程复垦技术。

2.第二阶段以1989年颁布《土地复垦规定》为标志，相关研究组织的建立，以及研究队伍的专业化、多学科交叉和高水层次化使土地复垦理论研究蓬勃兴起。

长沙黑色矿山设计研究院、冶金设计研究总院、煤科原唐山分院、山西农业大学、中国矿业大学、中科院地理所和生态环境研究中心、北京大学、煤科原行长环境保护研究所等单位均有专门的土地复垦和生态环境研究室、研究所或课题组，研究人员中有采矿、地质、测量、农学、地理学、土壤学、环保、水利、生态学、土地规划与利用、林学等专业，规模大、领域广、层次高。

而且，在该研究领域已经培养出数名博士后和博士、硕士学位获得者，是科研一线的主力军。

目前，主要的研究方向和成果有：

①矿区土地复垦规划理论与方法（中国矿业大学张国良、胡振骐、卞正富）；②矿山土及复垦土壤的特性与改良（胡振琪等）；③开采沉陷土地复垦工艺研究（胡振琪、张绍良等）；④我国土地复垦政策与战略研究（张立诚等）；⑤露天煤矿土地复垦理论与方法研究（山西农业大学白中科等）；⑥露天矿生产与生态重建一体化理论与方法研究（才庆祥等）；⑦各露天煤矿进行的土地复垦试验与时间（安太堡、黑岱沟、霍林河等）；⑧中华人民共和国《环境影响评价法——与规划、设计、建设项目实施手册》；⑨煤科员杭州环境保护研究所主办的《煤矿环境保护》（全国中文核心期刊）；⑩固体排弃物的综合利用（兖矿集团、徐矿集团等）。

第三节国外发展现状

国际上，80年代末至90年代以来，矿区土地复垦理论研究也处于高潮时期。

除国外一些组织召开专门的国际土地复垦会议外，有关的国际采矿学术会议也把矿山环境或矿山土地复垦列为主要议题。

目前，较为活跃的研究方向有：

①矿山开采对生态环境的影响机制与生态恢复研究；②CAD与3S在土地复垦中的应用；③无覆土的生物复垦及抗腐蚀复垦工艺；④矿山复垦与矿区水资源及其它环境因子的综合考虑；⑤清洁采矿工艺与矿山生产的生态保护；⑥废弃矿井及其巷道的再利用；⑦复垦土地的利用方向研究（赛车场、高尔夫球场、农田、城镇建设、林业、公园等）；⑧矿区水环境的综合治理与利用。

第三章相关的法律法规

第一节土地复垦规定

1.土地复垦立法背景

《土地复垦规定》是由国家计委、国家土地管理局、煤炭部和财政部共同起草。

1986年开始调研，1987年11月提出《关于加强土地复垦的规定（草案）》，先后有国务院11个有关部门参加讨论协商、18个部省市参与意见，1988年10月21日国务院第19号令正式发布了《土地复垦规定》，于1989年1月1日起实施。

2.《土地复垦规定》的基本内容

《规定》共26条，主要内容如下：

1）明确了土地复垦的宗旨。

即“加强土地复垦工作，合理利用土地，改善生态环境”。

2）明确了土地复垦的含义和范围。

凡是在生产建设过程中，因挖损、塌陷、占压等造成破坏的土地，采取整治措施，使其恢复到可供利用状态的活动，称作土地复垦。

凡因从事开采矿产资源、烧制砖瓦、燃煤发电、兴修水利、农田基本建设，修筑铁路、公路和各种道路以及各种建筑物和废弃物压占等一切活动，人为造成土地破坏和废弃的都属于土地复垦范围。

3）明确了土地复垦的基本原则。

即“谁破坏，谁复垦”。

凡是一切单位和个人因各种活动造成土地破坏的都必须履行土地复垦义务。

4）明确了土地复垦工作的管理体制。

“各级人民政府铁道管理部门负责管理、监督、检查本行政区域的土地复垦工作”。

5）对有复垦任务的建设项目作了具体严格的规定。

“有复垦任务的建设项目，其可行性研究报告和设计任务书应当包括土地复垦的内容；设计文件应当有土地复垦的章节；工艺设计应当兼顾土地复垦的要求”。

6）确定了土地复垦的主要形式，开辟了土地复垦资金渠道，明确了复垦后的土地检查验收程序和复垦土地使用权的归属。

7）明确了违法行为的法律责任和处罚的具体规定。

3.《土地复垦规定》的特点

1）权威性

2）规范性

3）协同性

4）强制性

4.土地复垦规划的编制

土地复垦规划的编制原则要因地制宜，兼顾经济效益、生态效益和社会效益，综合协调发展。

1）土地复垦需要与生产建设统一规划、合理安排，并结合生产实际情况逐年实施；

2）土地复垦规划要与当地的城镇、道路、河流等建设以及生态环境保护统一规划、综合治理，与土地利用总体规划相协