石灰岩矿山地质环境风险分析与管理研究.docx

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1、石灰岩矿山地质环境风险分析与管理研究矿产资源对我国经济建设至关重要,长期以来大规模和高强度地开发矿产资源,为国家的建设和发展做出了巨大贡献。但是,矿产资源开发对环境的影响一直没有得到足够重视,2006年之前基本没有对矿山环境问题进行有效防治。目前,我国对矿山地质环境保护和恢复的工作刚刚起步,对矿山关闭设计缺乏系统的规划和设计,许多已废弃关闭的矿山由于没有有效地开展地质环境治理和恢复工作,矿区内的环境日益恶化。为了有效地保护这些废弃老矿区的地质环境,国家于2005年开始立法强制采矿权人对其所有的矿山开采产生的环境问题进行治理,并建立了矿山地质环境保证金制度,从2009年起将矿山地

2、质环境保护与恢复治理方案编制与矿山土地复垦方案编制作为申请采矿权或采矿权延续、年检的前置条件。另外,从2001年起,国家财政投入资金,通过设立矿山地质环境治理工程项目的形式在全国范围内对地质灾害隐患严重与危害巨大、生态环境破坏严重的矿山地质环境治理工程进行引导性资助；2010年开始加大对2006年之前遗留的矿山老地质环境治理专项经费投入,每年预算达60多亿,并先后部署了历史遗留老矿山环境治理项目、资源枯竭型城市矿山地质环境治理项目和矿山地质环境治理示范工程项目等一系列的治理工程。但上述治理工程项目尚缺乏基本理论与技术方法的指导。因此,亟待探索适合我国国情的矿山地质环境问题风险分

3、析与管理理论与方法,以及矿山地质环境治理工程设计理论方法。石灰岩建材矿山在国内分布最广、数量最多的矿山,多分布在灰岩裸露的山区,采矿后的掌子面内常存在崩塌、落石等地质灾害。广西凤山县城区石灰岩矿山因其分布、开采方式、诱发的地质环境问题等具有典型性和代表性。论文以废弃石灰岩矿山为例,依托国家财政专项广西凤山县石灰岩矿山地质环境治理工程,采用资料收集、现场调查和测量、边坡三维影像扫描、红外线扫描、室内岩石与结构面试验和数值模拟等方法获取研究所需数据,运用工程地质分析、图解分析、块体理论、刚体极限平衡法、可靠度分析、地质灾害风险分析、建筑结构力学和岩土工程设计理论等基本理论开展了石灰

4、岩矿山地质环境风险分析与管理研究,既对全国矿山地质环境治理具有示范作用和重要理论意义,也可指导凤山县矿山地质环境治理工程实践。主要研究内容如下。一、石灰岩矿山地质环境问题成因与分类研究首先总结了国内外矿山地质环境问题分类方法,然后基于矿山地质环境问题的特征与实质,从矿山地质环境风险分析与管理角度,提出了将矿山地质环境问题分为突发型矿山地质环境问题和渐变型矿山地质环境问题两大类。前者通过破坏概率或可靠度表示其危险性,风险减缓措施必须部署在灾害发生前；后者可通过统计或经验模型确定危险性,风险减缓措施可部署在地质环境问题发生前或发展过程中,无需预警或应急等管理措施。广西凤山县城区周边

5、6处石灰岩矿山内,突发型矿山地质环境问题为落石、崩塌及矿渣堆不稳定斜坡；渐变型矿山地质环境问题包括土地资源占用、生态资源破坏和地形地貌景观破坏。分析了石灰岩矿山地质背景,揭示了采矿活动和主要矿山地质环境问题之间的关系,深入研究了石灰岩矿山地质环境问题的成因和组合模式,进而弄清了石灰岩矿山地质环境问题对人类社会的灾害效应。二、石灰岩矿山地质环境风险分析研究1、矿山地质环境风险分析的主要内容和基本流程根据矿山开采与矿山地质环境问题之间的相互影响机制,提出了矿山地质环境风险评价的主要内容和基本流程,整个体系包括五部分：1)矿山地质地质环境风险分析数据获取风险分析数据包括地质环境背景数

6、据、已有矿山地质环境问题强度、破坏损失调查、防治工程现状和实施条件的数据。并以凤山废弃石灰岩矿山为例,探索了矿山地质环境风险评价所需主要环境参数获取方法。2)矿山地质环境危险性分析突发型地质环境问题危险性分析的核心是建立灾害规模、强度(速度、冲击力等)和发生频率的关系。渐变型地质环境问题危险性分析包括现状危险性和趋势预测两部分,通过历史数据统计或经验模型预测其危险性的发展趋势。3)矿山地质环境易损性评价易损性来源于三部分,即人员和建筑等物理实体的脆弱,社会、经济和生态的脆弱,生态和社会经济缺乏恢复能力。在易损评价被归为两类,第一类用于评价潜在人员损失和物理实体的损毁程度；第二类

7、用于评价潜在的社会、生态和环境影响对人类社会的危害程度。4)矿山地质环境风险评估以可接受程度和容忍度作为风险评估的标准,确定风险是否被接受、容忍或者不容忍。5)矿山地质环境风险管理包括风险决策、风险控制和执行,风险控制措施包括三类：降低矿山地质环境问题的危险性的工程措施；降低承灾体易损性和减少灾害后果的软措施；分散灾害后果。2、突发型矿山地质环境问题风险分析理论与方法研究突发型矿山地质环境问题的承灾体是建筑物和人群,其风险评估主要包括灾前风险评估与灾后损失评估。从建筑物损失角度,以凤山4号石