露天开采生态影响分析及保护对策

随着经济高速发展及城市化的进程加快，生产建筑材料的水泥企业不断发展，对水泥生产的主要原料——石灰石的需求量越来越大，石灰石矿的开采规模也不断扩大，范围不断延伸，随之带来的一系列环境问题日益严重。石灰岩作为沉积岩类，一般分布范围较大，埋藏较浅，常采用露天开采。石灰石矿的开采活动范围广，对生态环境的影响大，特别是生态脆弱区的采矿活动会对生态系统造成不可逆转的破坏，给生态重建带来困难。本文通过对石灰石矿山开发建设活动中各个环节的分析，讨论石灰石矿露天开采所引起的生态问题，并提出相应的生态保护对策。l露天采矿工艺流程简介．石灰石矿露天开采生产工艺为：在基建采矿工作面上爆破，爆破后的大块矿石由碎石机破碎，破碎后的矿石在剥离工作面进行剥离，剥离的废石运往废石场，矿石由运输工具或者平峒系统运至卸料平台，矿石在卸料平台上进行再次粉碎，由皮带运输机或汽车运至厂内，供烧制使用。其工艺流程图如图1所示。根据工艺流程，矿山建设内容包括采矿区的基建采矿工作面、剥离工作面、开采及开拓运输系统的建设，基础设施建设区的矿山工业基地、火药库、简易公路网的建设。2生态环境影响识别根据矿山建设内容，矿山开采对生态环境的影响可分为建设期和运营期。建设期包括采矿区地表剥离，开采及开拓运输系统、工业场地的地面平整、道路建设及建筑物的构建；运营期包括矿石爆破、破碎、采装、粉碎、运输和废石堆置。因此，矿山开采可能会对地形地貌、土壤侵蚀、野生动植物、植被、土地利用结构和景观格局产生影响。根据石灰石矿山露天开采的特点和生态影响的类别，其生态环境影响指标体系结构如图2所示。矿山开采活动在建设期间对生态环境的影响，主要体现在采矿工作面的植被剥离；各项配套设施(火药库、工业场地、道路、运矿设施)的占地、取土和弃渣，压占土地和植被；施工临时占地和各种施工活动所产生的环境污染；运营期对生态环境的影响．主要是爆破、机械设备运转所产生的噪声和振动、矿石运输抛遗、压占植被以及矿石剥离后的弃石堆置所造成的植被破坏和水土流失。石灰石矿山开采对生态环境的影响因素识别详见表1。生态影响指标体系生态影响指标体系环境因素生物因素社会因素地形地貌土地占用土壤侵蚀野生动植物植被土地利用格局景观格局图2矿区生态影响指标体系表1生态环境影响识别表影响对象建设期运营期地表剥离地面平整道路修建场路修建运输系统修建爆破破碎采装粉碎运输废石堆置地形地貌-1-3-30-10-100-3土地占用-3-1-2-1-10-100-3土壤侵蚀-3+1-3+1-1-1-1-1-13野生动植物-3-2-2-1-1-3-1-1-1-1植被-3-2-2-1-1-100-1-1土地利用结构-2-1-1-1-10000-1景观格局-3-2-1-1-1-10002注：l——强影响；2——较强影响；3——弱影响；“+”——有利影响；”一”——不利影响。从表1可知。在建设期，地表剥离导致植被完全破坏，野生动植物丧失，剥离物占用土地，从而导致土壤侵蚀和景观格局的改变；地面整乎对地形地貌影响较大，由于坡度的减小，地面整乎有利于减轻土壤侵蚀，但弃石堆放又生态影响会加剧土壤侵蚀；由于道路路线长，挖填土石方量大，施工临时占地大，因此可能造成较大的土壤侵蚀；场地建设对生态环境的影响较小，也有利于减轻土壤侵蚀。在运营期，爆破所产生的噪声和震动对动植物影响较大，所产生的粉尘对植被有一定的影响；采装过程中会产生大量废石，占压大量土地，加剧土壤侵蚀；粉碎产生的噪声和粉尘对动植物有一定的影响；运输抛遗所引起的压占植被，在一定程度上造成新的水土流失。3生态环境影响因子分析与评价3．1地形地貌矿山开采过程中的开挖、剥离，将造成地表形态的改变。矿山建设期间对地形的影响主要是地面整乎、地表剥离、道路修建、场地建设、运输系统建设。运营期间采装产生大量废石，运往废石场堆置，对废石场地形的影响较大。通过分析露天开采的工艺流程，可知露天采矿对地表形态的破坏主要发生在露天开采的剥离工程和排土、石工程以及配套设施建设等环节。3．2土地占用矿山开采中。矿体开采和基础设施的建设需要开挖土地，基础设施也占用一定的土地；同时，建设期间产生的弃土、石和运营期间的废石堆置均要占压大量土地。这些弃土、石除了在废石场集中处理外，大部分以临时堆放的形式占压土地。这些堆放体结构松散，表面积大，其占压面积可由下面的公式计算：式中：为占压面积；a为地面坡度；为堆放体休止角；D为倾倒面宽度；为废弃土渣体积。3．3土壤侵蚀在正常状态下，土壤侵蚀与自然因素和人为活动有关。在采矿活动中，大面积的地表植被剥离、地形改变、矿石抛遗、废土、石堆积等，都会扩大和增强土壤侵蚀的范围和强度，引起水土流失，造成严重的生态影响。在矿山建设及开采期，从地形因素来看，基建工作面修建、工业场地建设及火药库建设的前期工作中的地面局部乎整，降低了地面坡度，对土壤侵蚀的影响有减轻的趋势；如果矿体倾角较小，剥离工作也有减轻水土流失作用。通过地形因子对水土流失有增强作用的过程，有道路、各种工作面、废石场的边坡处及弃土的任意堆放场，这些地方土壤侵蚀增强的地形因子作用均源于废弃物堆放形成的人工坡面增加了坡度。如果矿区没有设置废石场．废石任意堆置在低洼处，则废石引起的土壤侵蚀面积会更大，而且容易引发塌方、泥石流等地质灾害。从抗蚀性因素来看，所有清除及压占地表植被的过程，均严重破坏原有地表植被，增大了地表的松散程度，降低了地表的抗蚀性。3．4野生动植物、植被矿区在建设和运营期间，不可避免地会破坏动植物的生境，使生态系统的组成和结构发生改变。地表植被剥离不仅使植被丧失殆尽，而且使栖息其中的动物迁移；施工期间弃土的临时堆放和运营期间矿石运输抛遗压占植被，均会对植被产生一定的负面影响，爆破所产生的粉尘对植被也有一定的影响；矿区开发活动所产生的噪声、振动会使得矿区附近的动物发生迁移，其影响范围可达矿山面积的5～1o倍。由于植物生境的破坏，使得植被覆盖率降低，植物生产能力下降，生物多样性降低，从而导致环境功能的下降：再加上动物的迁移，使系统的总生物量减少，对局部区域的生物量有较大的影响，但对整个地区生态系统的功能和稳定性不会产生大的影响，也不会引起物种的损失。3．5土地利用结构矿山开发活动中的永久性占地和临时性占地将会导致矿区土地功能和土地利用结构的变化，使区域自然体系的生产能力受到一定影响。农作物的变化，将使矿区人均耕地占有量减少，农业生产能力降低，但对区域性土地利用结构影响不大。在矿山服务期满后，矿区所在地变为不适合农作物生长的土地，因此采矿对矿区的影响将会延续相当长的时间。3．6景观格局矿区开发活动对景观的影响主要是地形的改变和生态系统改变所造成原有景观的破坏和新的自然景观格局的形成。采矿活动对地表的干扰，改变了地区的地形、地貌，形成许多人工景观，降低了矿区原有的自然景观美学价值E引。采矿造成的景观影响包括由于挖掘剥离所破坏的地表、植被的破坏、废石场的景观影响等。尤其在矿区服务期满后，采矿区形成的相对低洼的矿坑，废石场形成的人工山，由于新的生态系统难以形成．景象荒凉，视觉效果极差。4生态环境保护对策4．1编制生态环境保护计划石灰石矿山露天开采对生态环境的影响很大，为了遏制水土资源破坏，保护、恢复、补偿生态系统，保障水土资源持续利用，建设单位应编制生态环境保护计划，采取积极可靠的生态环境保护措施，采用预防措施和治理措施相结合、工程措施和生物措施相结合的方法，把对生态环境的影响减至最低限度。4．2制定合理的施工方案设计部门和业主应在满足生态保护的基础上，制定合理施工计划在施工中，尽量减少扰动地面，平衡挖、填方量，并按计划安排好挖方量和填方量，挖方量要及时运至填方地点，并及时铺平压实，减少风蚀、水蚀。另外尽可能避免在雨季进行开挖施工，取土、石场应及时分段平整压实，并植草覆盖。按照水土保持方案确定施工顺序，以先地下后地面，先深后浅，先干线后支线的原则，统筹安排各类管线的施工，尽量做到一次到位，避免反复开挖。管线场覆土要及时填平压实，对沟渠填土除应填好压实外，其表面层(沟底、壁)应设置防水层。对一时无用的弃土应妥善堆存，设置围拦，不能随意丢弃。4．3工程措施弃土、石应在废石场集中处理，尽量减少压占地表植被。在废石场底部先以大块废石垫底，厚度大于1．5m．以利于水的渗透，疏导废石场内的雨水。采取从上而下分段水平堆积，再用压路机碾压，把松散的土压实，废石及时平整。逐级设坝，保证坝体安全与稳定。废石场上部设截洪沟，避免废石场受洪水冲刷。矿区新建和改造道路两侧，采取护坡和道路护基措施，防止水土流失和塌方、滑