礦山環(huán)境工程

人類早已認識到采礦工業(yè)對自然生態(tài)環(huán)境造成的破壞。古以色列國王所羅門（Solomon公元前1018～前978）曾準備把20個采礦城鎮(zhèn)作為禮物贈給太爾（Tyre）國王亥蘭（Hiram），由于礦石含硫，氣味難聞且有害，亥蘭國王婉言謝絕了。德國人阿格里科拉（G.Agricola）在1556年所著《論冶金》一書中，全面描述了礦業(yè)對環(huán)境造成的破壞，列舉了意大利早期的一項法律，禁止在葡萄園、橄欖樹林等地區(qū)和其他肥沃的土地上開采礦石，并提出了礦山土地復(fù)墾的問題。1791年英國薩默塞特煤礦在租借土地時，租約要求礦主在煤礦關(guān)閉后要回填礦井，并播種黑麥草種籽。第二次世界大戰(zhàn)后，一些礦業(yè)先進國家制定了土地復(fù)墾計劃，通過并頒布了有關(guān)礦業(yè)法律。例如，英國1951年頒布了《礦業(yè)法》；美國國會1971年通過，并于1977年頒布了《露天采礦管理和復(fù)墾法》。中國于1986年頒布了《中華人民共和國礦產(chǎn)資源法》，隨后又頒布了《土地管理法》等。這些法律對礦山土地復(fù)墾都提出了嚴格的要求，從而把礦山土地復(fù)墾納入了法治，加速了土地復(fù)墾的進程。與此同時，有些國家設(shè)立了專門管理機關(guān)和科研機構(gòu)，出版了有關(guān)書刊。礦山土地復(fù)墾逐漸成為礦山環(huán)境工程的重要組成部分。

礦山大氣污染防治的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的年代。16世紀初期，人類使用簡單的通風(fēng)裝置來排除礦內(nèi)的有毒有害氣體，1637年中國宋代宋應(yīng)星在其《天工開物》一書中記載了處理礦內(nèi)有毒氣體的方法。1851年左右，英國首先把離心式扇風(fēng)機應(yīng)用于礦山通風(fēng)。三年以后，英國人阿特肯遜（J.J.Atkinson）發(fā)表了《礦井通風(fēng)原理》一書，奠定了礦井通風(fēng)工程的計算基礎(chǔ)。直到20世紀50年代，人們才把礦山通風(fēng)納入礦內(nèi)環(huán)境問題來研究，從而形成了礦山環(huán)境工程中的一個重要內(nèi)容。

礦山水污染防治是從礦山防排水工程逐漸發(fā)展起來的。人類進行地下采礦以來，便遇到了礦坑水的問題，古埃及發(fā)明了名叫“Cochlea”（蝸牛）的螺旋揚水器，作為礦井排水的工具。1712年人類首次把紐闊門蒸汽機驅(qū)動的水泵用于礦山排水。19世紀末，隨著電動機的問世，離心式水泵日益廣泛應(yīng)用于礦山排水。人們?yōu)榱私鉀Q水泵和管道的銹蝕和磨損問題，采用了石灰中和法和沉淀過濾法來處理礦坑水，開創(chuàng)了礦山廢水處理的先例。到了20世紀70年代。人們進一步認識到礦山水污染對生態(tài)環(huán)境造成破壞的嚴重性，根據(jù)各種不同的水污染情況，采取了綜合防治措施。礦山水污染防治便成了研究礦山環(huán)境工程中的另—個重要內(nèi)容。

關(guān)于礦山固體廢物處理，19世紀后期，人們開始從廢石中回收有用礦物。1890年以來。英國在原鉛礦廢石堆里二次回收螢石；1894年以來，美國應(yīng)用重介質(zhì)分選回收煤矸石中的煙煤。20世紀60年代，許多國家對礦山廢石場和尾礦庫加強了管理，進行了廣泛的綜合利用的研究，既取得了很大的經(jīng)濟效益又改善了環(huán)境質(zhì)量，形成了以無害化處理和綜合利用為中心內(nèi)容的礦山固體廢物處理法。

20世紀以來，根據(jù)物理、化學(xué)、生物、地學(xué)等基礎(chǔ)理論，運用安全衛(wèi)生工程、通風(fēng)工程、防排水工程、機械工程和化學(xué)工程等技術(shù)原理和方法，解決礦山水、大氣、固體廢物、噪聲等污染問題，使單項治理技術(shù)有了較大的發(fā)展，逐漸形成了治理技術(shù)的單元過程。50年代末，中國提出了礦產(chǎn)資源綜合利用的問題。隨著采礦業(yè)的發(fā)展，環(huán)境意識的增強，人們認識到控制礦山環(huán)境污染，不僅要采用單項治理技術(shù)，而且還要采取綜合防治措施；不僅要注意作業(yè)環(huán)境的保護，而且還要注意區(qū)域環(huán)境的保護。在這種形勢下，陸續(xù)出現(xiàn)了礦山環(huán)境工程學(xué)的專門著作，形成了環(huán)境工程學(xué)的一個分支。

人們對礦山環(huán)境工程存在著不同的認識。有人認為，礦山環(huán)境工程是研究采礦活動外部環(huán)境的污染和破壞，以及減少或消除這種污染、破壞的最佳途徑和措施，重點是礦山大氣污染防治、礦山水污染防治、礦山固體廢物處理和礦山土地復(fù)墾等；也有人認為。礦山環(huán)境工程是研究礦內(nèi)作業(yè)環(huán)境的保護和改善，即研究礦內(nèi)通風(fēng)工程、礦內(nèi)氣體污染及其防治、礦內(nèi)粉塵污染及其防治、礦內(nèi)氣候條件及其調(diào)節(jié)、礦內(nèi)火災(zāi)及其防治、礦坑水及其處理等，總稱礦內(nèi)環(huán)境工程；還有人認為，無論是礦內(nèi)環(huán)境還是外部環(huán)境，只要是采礦活動引起的污染和破壞，均應(yīng)統(tǒng)籌安排，納入礦山環(huán)境工程的研究范疇。

對礦山環(huán)境工程的研究對象雖有不同的看法，但從礦山環(huán)境工程發(fā)展的情況來看，它的基本內(nèi)容可歸納為礦山環(huán)境污染與防治，礦山環(huán)境破壞與保護兩方面。

(1)礦山環(huán)境污染與防治

采礦工藝過程及其引發(fā)的自然過程，產(chǎn)生并釋放出有害物質(zhì)、或改變環(huán)境的物理參量。污染環(huán)境大氣、水體和土壤，稱為礦山環(huán)境污染。礦山環(huán)境污染防治的內(nèi)容包括礦山大氣污染防治、礦山水污染防治、礦山噪聲控制、礦井空氣調(diào)節(jié)和礦山土壤污染防治。在防治措施方面，一般是對污染源進行調(diào)查、監(jiān)測，對污染物和污染源進行分析和評價，確定防治對象。在此基礎(chǔ)上，制定防治方案：如果是大氣和水的化學(xué)物質(zhì)（包括顆粒物）污染。則對污染源實行密閉、閉路循環(huán)和隔離，對污染物實行排放（包括礦山通風(fēng)、礦山防排水），以及分離、分解、轉(zhuǎn)化等處理措施；如果是噪聲污染。則需先從噪聲源著手控制和治理，然后在噪聲傳播途中應(yīng)用吸聲、消聲、隔聲、減振和阻尼的工程方法控制其傳播，但最根本的措施是改革生產(chǎn)工藝，研制低污染和無污染的設(shè)備；如果是礦內(nèi)大氣的溫度和濕度的變化偏離正常值，則需進行空氣調(diào)節(jié)；如果是礦業(yè)造成的土壤污染，則需根據(jù)污染源的性質(zhì)和類型，杜絕其污染途徑，對污染的土壤。采用化學(xué)和生物等方法去除污染。

(2)礦山環(huán)境破壞和保護

巖礦的爆破與采挖過程，產(chǎn)生空氣沖擊波。造成地表振動、地表沉陷、地層裸露、廢石尾礦堆積等作用和后果，破壞礦山及附近的水源、十地、景觀和建（構(gòu)）筑物等，稱為礦山環(huán)境破壞。礦山環(huán)境保護的內(nèi)容包括礦山水源保護、礦山固體廢物處理、礦山爆破公害控制、礦山地表沉陷防治、礦山土地復(fù)墾和礦山景觀保護等。在環(huán)境保護方面，一般是根據(jù)具體情況，采取以下相應(yīng)的保護措施：隔斷地表、地下水源與開采區(qū)的通路，涵養(yǎng)和保護水源；對廢石、尾礦進行無害化處理和綜合利用；限制一次裝藥量、改進爆破器材和爆破方法，控制爆破公害，應(yīng)用留保安礦柱和充填采空區(qū)的方法，控制地表沉陷；根據(jù)地表移動規(guī)律，預(yù)防地表沉陷造成損害；采取重整土地、開發(fā)利用的方法，恢復(fù)破壞的土地；應(yīng)用環(huán)境設(shè)計原理，屏蔽采區(qū)，美化環(huán)境。 2100433B

一、環(huán)境

環(huán)境是相對于中心事物而言的。與某一中心事物有關(guān)的周圍環(huán)境，就是這個事物的環(huán)境。對我們來說，中心事物是人，環(huán)境就是人類賴以生存并以人為中心圍繞著人的物質(zhì)世界。

二、環(huán)境科學(xué)

環(huán)境科學(xué)是研究環(huán)境的質(zhì)量及其保護和改善的學(xué)科。它是人類認識、利用改造環(huán)境的需要，是自然科學(xué)發(fā)展到一定階段時，各個學(xué)科相互交叉、滲透和發(fā)展的必然結(jié)果，是自然科學(xué)發(fā)展的一個新領(lǐng)域。

三、環(huán)境工程學(xué)

環(huán)境工程學(xué)就是運用工程技術(shù)的原理和方法，保護和合理利用自然資源，防治環(huán)境污染，以改善環(huán)境質(zhì)量的學(xué)科。主要研究內(nèi)容包括大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢棄物的處理和利用以及噪聲控制等。環(huán)境工程學(xué)還研究環(huán)境污染綜合防治的方法和措施，以及利用系統(tǒng)工程方法，從區(qū)域的整體上尋求解決環(huán)境問題的最佳方案。

礦山工程所涉及的工程地質(zhì)環(huán)境是一個復(fù)雜的體系，需要采取系統(tǒng)分析的方法研究。在工程地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中要從整體上考慮各因子的相互聯(lián)系，它們既相互依存又相互作用。礦山工程子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)本身都是有結(jié)構(gòu)的，包括它們的組成、結(jié)構(gòu)、特性、賦存環(huán)境和邊界條件，這些都是動態(tài)的、可變的。這是本書研究的基本思想。

第一章 探討了環(huán)境工程地質(zhì)的基本問題。這一章是本書實際內(nèi)容的理論概括，環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)是受人類工程活動的最新發(fā)展所推動而提出的新科領(lǐng)域和發(fā)展方向。它的核心是工程建設(shè)和地質(zhì)環(huán)境的依存關(guān)系和相互作用理論；它的研究思路是系統(tǒng)工程分析和評價；它的目標是預(yù)測工程地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)變化和地質(zhì)災(zāi)害趨勢，為保證工程建設(shè)的社會、經(jīng)濟、環(huán)境效益提供科學(xué)依據(jù)對策。

第二章討論了礦山工程這一特定工程背景下地質(zhì)環(huán)境的特性，分別從地質(zhì)環(huán)境的建造特征、結(jié)構(gòu)特性、賦存環(huán)境、邊界條件、邊坡的穩(wěn)定性等方面對地質(zhì)環(huán)境進行了深入具體的研究，重點討論了地質(zhì)環(huán)境對礦山工程的制藥作用。

第三章以凹山礦為背景研究了工程地質(zhì)環(huán)境信息系統(tǒng)。在關(guān)系數(shù)據(jù)模型和矢量數(shù)據(jù)模型研究的基礎(chǔ)上建立了凹山礦的數(shù)據(jù)和圖形信息系統(tǒng)。探討了工程地質(zhì)環(huán)境評價方法，包括聚類、分類、模糊和綜合評價。

第四章討論了礦山工程對于地質(zhì)（生態(tài)）環(huán)境的影響和破壞作用，分別從土地資源的占用和破壞、水文環(huán)境的破壞、地面變形、廢物污染等方面進行了總結(jié)，關(guān)重研究了地下水滲流場的變化和爆破對于礦山環(huán)境的影響。

第五章在礦山地質(zhì)（生態(tài)）環(huán)境現(xiàn)狀評價的基礎(chǔ)上，提出了地質(zhì)（生態(tài)）環(huán)境恢復(fù)的規(guī)劃，這也是研究的目的所在。

第六章結(jié)論。

前言

第一章 緒論

1.1 環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)的緣起與基本概念

1.1.1 環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)的崛起

1.1.2 環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)的基本概念

1.1.3 現(xiàn)階段我國環(huán)境工程地質(zhì)的研究重點

1.2 區(qū)域開發(fā)與環(huán)境工程地質(zhì)評價

1.2.1 環(huán)境工程地質(zhì)研究的多維結(jié)構(gòu)

1.2.2 環(huán)境工程地質(zhì)研究的空間和時間尺度

1.3 工程建設(shè)和地質(zhì)環(huán)境的依存關(guān)系相互作用理論

1.3.1 地質(zhì)環(huán)境及其工程地質(zhì)評價

1.3.2 地質(zhì)災(zāi)害和自然地質(zhì)災(zāi)害

1.3.3 人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的作用——工程地質(zhì)災(zāi)害

1.3.4 人類工程活動造成引發(fā)災(zāi)害

1.3.5 工程建設(shè)和地質(zhì)環(huán)境的依存關(guān)系和相互作用

第二章 礦山工程地質(zhì)環(huán)境特性及制約的作用

2.1 區(qū)域工程地質(zhì)研究觀點總結(jié)

2.2 礦區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境的巖土特性

2.3 礦體的賦存環(huán)境特性

2.4 礦山巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析

第三章 礦山工程地質(zhì)環(huán)境信息系統(tǒng)

3.1 數(shù)據(jù)管理

3.2 數(shù)據(jù)處理

第四章 采礦工程對地質(zhì)環(huán)境的影響

4.1 概述

4.2 凹山礦資源和環(huán)境現(xiàn)狀

4.3 爆破震動對地質(zhì)環(huán)境影響的實驗研究

4.4 彩礦工程引起的地下水滲流場變化分析

第五章 礦冊地質(zhì)生態(tài)環(huán)境影響評價與規(guī)劃

5.1 礦區(qū)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評價

5.2 礦區(qū)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)規(guī)劃

第六章 結(jié)論

6.1 礦山工程地質(zhì)環(huán)境特性及制約作用結(jié)論

6.2 礦山工程對地質(zhì)環(huán)境影響結(jié)論

6.3 礦山工程和地質(zhì)環(huán)境的依存關(guān)系和相互作用

參考文獻2100433B

李華鋒，男，1965年生。1990年畢業(yè)于北京大學(xué)，攻碩士學(xué)位；2000年畢業(yè)于北京科技大學(xué)，獲博士學(xué)位?，F(xiàn)為九江學(xué)院教授，主要從事巖石力學(xué)與巖土工程、工程地質(zhì)，巖土加固工程、巖土工程測試理論與方法、邊坡穩(wěn)定性分析及數(shù)值計算等研究工作，先后承擔(dān)多項國家和省部級項目，在核心學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇，曾獲省部級科技進步一等獎一項、二等獎一項。