何心明
　　［摘要］ 贵州是矿产资源大省，也是矿山地质环境问题多发且危害性非常严重的省份。矿山地质环境问题又与构成矿山地质环境的各子系统之间的关联性密切相关。运用系统理论，通过输入对系统具有正面影响的信息进行控制，使其输出符合人们期望的功能，从而避免和减轻矿山地质环境问题的发生，不失为是一个可行的思路。
　　［关键词］ 贵州矿山；地质环境；系统控制
　　
　　贵州全省处于云贵高原向湘、桂丘陵地区过渡的斜坡带上，为没有平原支撑的内陆山区省份。境内地质构造复杂，喀斯特地层广泛分布，山高坡陡沟壑纵横，地质环境十分脆弱，地质灾害发生频次及危害高踞各兄弟省、市、区前茅。贵州又是矿产资源的富集地，境内矿产资源种类繁多，分布广泛，门类齐全，优势矿种储量丰富，是国内著名的矿产资源大省之一。随着西部大开发的持续推进，矿产资源的开发利用近年来跃升为本省的重要支柱产业，一举成为江南最大的煤炭输出基地，国内重要的磷化工、铝工业、锰系铁合金、钡盐生产基地，为国家和本省的经济社会发展做出了巨大贡献。跃升为本省重要支柱的矿产资源开发利用产业，在强劲推动着贵州经济社会快速发展的同时，不可避免地产生了一系列矿山地质环境问题。截至2004年底，已发生的矿山地质环境问题就多达9971处，共占用和破坏土地31754公顷，造成直接经济损失15.8亿元，并带来288人死亡、失踪的严重后果。
　　一、贵州矿山地质环境问题概况
　　分布全省各地的矿山企业共有5627个，众多采矿企业对矿产资源进行大规模大面积的开发利用，引发了诸多的矿山地质环境问题，其中最为常见、危害性最大的主要问题有：1、采矿引发的矿山地质灾害，常表现为滑坡、崩塌、地面沉降、地裂缝、地面塌陷、泥石流等形态；2、矿山开采对土地资源的占用及破坏；3、采矿对地下水系统的影响与破坏；4、矿山废水、废渣对环境的影响。
　　（一）贵州省的矿山地质灾害
　　贵州省矿山地质灾害类型主要有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降、矿坑突水等灾种。各类矿山地质灾害类型、规模及危害见表1-1。
　　表1-1 矿山地质灾害类型规模及危害程度统计表
　　灾害类型 数量 大型 中型 小型 损失（万元） 死亡和
　　失踪
　　（人）
　　 数量 比例(%) 数量 比例(%) 数量 比例
　　(%) 威胁
　　财产 直接
　　损失
　　滑 坡 62 2 3.23 5 8.06 55 88．71 41062 21648 48
　　崩 塌 57 1 1.76 2 3.51 54 94．73 37878 12488 84
　　泥石流 12 1 8.3 2 16.67 9 75.00 67325 41523 27
　　地面沉降 55 1 1.82 54 98.18 78542 57846
　　地面塌陷 106 1 0.94 1 0.94 104 98.2 500
　　地裂缝 161 1 0.62 1 0.62 159 98.76 300
　　合 计 453
　　6 14.85
　　12
　　31.62
　　435
　　370.14
　　224807
　　134305
　　159
　　
　　以不同矿种划分，矿山地质灾害多在能源矿产（煤矿）采掘企业发生，约占全省矿山地质灾害总数的89.81%。见表1-2。
　　表1-2 贵州省各类矿山地质灾害统计一览表
　　统计内容 能源
　　矿产 黑色
　　金属 有色
　　金属 化工原料非金属 特种非金属 建材及其他非金属 合 计
　　滑 坡 51 3 2 3 3 62
　　崩 塌 47 1 1 6 2 57
　　泥石流 5 1 1 4 1 12
　　地面塌陷 97 5 4 106
　　地裂缝 153 2 6 161
　　合 计 432 10 6 23
　　 6 398
　　
　　（二）占用和破坏土地资源
　　矿业开发占用及破坏土地主要表现为：一是采矿场、工业场地、矿山修路占用和破坏土地资源；二是废石弃渣、尾矿排放占用和破坏土地；三是由采矿工程活动引发的边坡滑塌、滑坡、地面塌陷、地裂缝、泥石流等地质灾害造成的土地破坏，目前全省矿业开发占用及破坏土地31754万公顷。
　　1、工业场占用和破坏土地资源：全省5627家矿山中，有露采矿山2632个，井工开采矿山2995个。采场、矿山工业建筑及道路占用和破坏土地总面积 20061公顷。占全省矿业开发占用和破坏土地总面积的63.18%。
　　2、固体废弃物占用和破坏土地：全省矿山废渣年产出量为6990.77×104t，年排放量为5372.43×104 t，占用和破坏土地为3764.18公顷。其中煤矿固体废弃物占用与破坏的土地资源为总数的87.06%。
　　3、矿山地质灾害造成土地损毁：因采矿活动引发的地质灾害破坏的土地面积为7928.14公顷。其中滑坡为68.47公顷、崩塌为36.61公顷、泥石流为87.85公顷、地面塌陷为17.4公顷、地裂缝为1693.321公顷、地面沉降为7644公顷。
　　（三）影响、破坏地下水系统
　　1、对地下水系统的影响和破坏：矿产资源开发改变了地下水自然流场及补、径、排条件，影响到“三水”转化关系，破坏了地下水均衡，造成全省地下水位下降面积达5778.53公顷。地下水位下降，使浅层地下水枯竭，导致地表泉点流量减少甚至断流，数万人因大约250处泉点（民井）流量减少甚至枯竭而失去赖以生存的水源，数千亩水田被迫改为旱地。
　　2、矿业开发对地下水的污染：矿产资源开发造成地表水渗漏和有毒尾矿渣泄漏及有毒有害物质淋滤下渗，使地下水受到污染，造成我省地下水污染面积高达4121.83公顷。严重污染的地下水富含有毒有害物质，多分布在开采金、磷、汞、锑、硫铁矿等矿种的矿区附近，致使许多地区人畜饮水困难。
　　（四）矿山“三废”危害地质环境
　　至2004年，贵州省各类矿山年累计产生的固体废弃物、矿坑水、选洗矿废水年产出量、年排放量、年综合利用量、累计堆存量列于表1-3。
　　表1-3 贵州省固体废弃物、矿坑水、洗选矿水排放统计表
　　污染物种类 固体废弃物（万t/a） 矿坑水、洗选矿水
　　（万m3/a）
　　 尾矿、废石土、煤矸石
　　年产出量 6990.77 12854.08
　　年排放量 5372.43 10303.339
　　累积积存量 17061.70
　　年处理量 1982.719
　　年综合利用量 2374.72 1089.6183
　　综合利用率（%） 33.96% 8.47%
　　大量固体废弃物及废液的排放，使矿区及其附近的水源及土壤遭受污染，甚至危害人体健康。全省环境污染突出的矿山企业主要是一些大中型矿山，如普安县灌子窑铅矿、赫章县天桥铅锌矿、剑河县南高铅锌矿选矿厂、镇远县湘怀铅锌矿选矿厂、铜仁市云场坪湘黔兴业公司、遵义市的中寺～李家湾～四面山一带硫铁矿矿山及选矿厂、已闭坑的务川汞矿、铜仁汞矿、三丹汞矿等。
　　二、诱发矿山地质环境问题的系统性因素
　　矿山地质环境系统由地质背景子系统和人工子系统构成。地质背景子系统包括地形地貌、地层岩性、矿产、矿区水文、地质构造等分系统；人工子系统则由采矿设备、矿区建筑、采矿方法、工序等分系统组成。地质背景和人类工程活动两个子系统构成的矿山地质环境系统，其系统功能表现在采矿、矿物输出、视觉环境变化以及矿区排水、三水转化等具体形态上，当这些功能失调障碍时，矿山地质环境问题随之发生。
　　（一）地质背景子系统因素
　　1、不利的地形地貌条件：贵州的大多数矿山处于地形复杂的山区，脆弱的地质环境条件是造成我省矿山环境地质问题频繁发生的主导因素之一。在贵州西部的主发要产煤区，地形切割强裂，岩壁陡立，地形坡度多在20º以上，相对高差最大达1000余m，河谷沿岸切割深度可达700－1000m。受地形地貌条件限制，相当一部分矿山由于难以找到适宜修建工业场地、排土场、尾矿库的场所，被迫建在半坡、沟谷甚至陡崖之下，从而导致矿山地质灾害问题极其严重。
　　2、地质结构“上硬下软” ：贵州矿山特别是煤矿山，有相当一部分是建在陡竣的山坡上，而这种陡峻的山坡，一般坡体中上部为硬质岩层，中下部为软质岩层，煤、硫铁矿等矿床在下部的软质岩中，在这些地区采矿进一步破坏了山体的稳定性，上覆岩体失去支撑，沿自身垂直不利结构面向临空方向产生卸荷掉块形成崩塌，下部的坡体在上部的荷载作用下形成滑坡。近年来一些较大规模的山体崩塌和滑坡复合型灾害，就多发生在这些地方。
　　3、埋藏浅、矿层多、安全深度小：省内大部分矿山开采的矿层埋藏深度小，绝大多数在500米之内，且相当一部分矿山分布有几层矿。如盘县到水城一带的可采煤层，少则2~3层，多则7~8层，还有的矿区有几层不同矿种的可采矿层。在这些矿区进行井下开采，由于安全厚度小，地面经常发生地面沉降、地面塌陷、地裂缝、地面井泉枯竭及土地破坏等地质环境问题。大面积的地面破坏或井泉干枯常造成村寨的整体迁移。
　　4、强岩溶含水层易引发矿井突水：贵州大部分煤矿层都是上有下三迭统的强岩溶含水岩组，下有中二迭统阳新灰岩强岩溶含水岩组，有的矿层底板距其下伏的中二迭统阳新灰岩强岩溶含水岩组仅2~3m，加之部分地区断裂构造发育，矿山开采中往往发生井下突水事故。2004年9月~2005年1月，我省发生的三起大的突水事故即为此原因。
　　5、大气降水较为集中：滑坡、崩塌、泥石流、水土流失等矿山地质灾害与降雨关系密切。据统计，全省有95%以上的滑坡、泥石流发生在6～10月，地面塌陷、地裂缝也多发生在雨季。贵州省5～10月为雨季，降雨量占全年的80%以上，降雨量时空分布不均、雨季时河流水位暴涨暴落侵蚀、搬运作用强烈，废石土尾矿在暴雨冲刷下易形成泥石流淤积河道水库、掩埋土地，造成污染等。
　　（二）人工子系统因素
　　人类不科学、不合理、不规范的采矿活动，是我省一系列矿山环境地质问题孕育、发展、发生的最主要因素。既有历史的原因，也有现实的原因；既有矿山本身的客观因素，也有矿山企业和管理部门的管理问题。归纳起来，主要有：
　　1、矿业开发时序因素：贵州省的矿业开发历史较长，汞矿、锰矿等开采已有数百年的历史，从上世纪六十年起，随着六盘水三大国有矿务局对我省西部煤田的开发，我省的矿业发展进入第一个高潮期。到80年中后期，乡镇及个体矿山一涌而上，大肆进行掠夺式开采。进入本世纪，在西部大开发的浪潮涌动下，以能源矿山开发为主体的矿业更是迈进了新的高潮期，加剧了矿山地质环境的恶化。受经济利益的驱使急功近利，历史以来都是“重开发、轻保护”，只顾大肆开挖资源，几乎不顾及环境保护问题。相当一部分矿床未经严格地勘探，大部分矿采区也没有进行科学的设计，以致产生了大量矿山地质环境问题。
　　2、技术经济水平低下：省内绝大多数矿山企业规模小实力弱，技术装备和生产工艺落后，实行粗放式经营。各地出于本地利益考虑，开发布局不够合理，大矿小开、重复建设等问题较突出。资源开发利用装备落后、工艺水平低下，破坏、浪费资源、污染环境、引发地质灾害的状况严重。造成地面沉降、崩塌、泥石流、地裂缝、矿坑突水、地面房屋和田地破坏及环境污染等一系列矿山环境地质问题。
　　3、矿业结构不合理：经过整合，我省现在矿山虽然有所减少，但小矿山仍然占了绝大部分。已经形成的采点多、工艺落后、技术水平低，大矿小开，采富弃贫，乱采滥挖的局面尚未改变。这些小型矿山企业在生产中大多不注意也不重视矿山环境保护，一旦出了事之后一走了之。国有矿山及大型矿山周围往往分布着很多个体或乡镇小型矿山，与国有矿山争抢矿源、富矿，越界开采或无证偷采现象严重，不仅破坏了资源，加剧了矿山环境的恶化。
　　4、不合理的矿产资源开采方式：合理、规范的采矿方式，一般可以预见到地质环境问题的产生，可适当预防和及时避让其危害。目前，省内仅部分大中型国有矿山基本做到了开采有规范、有规划，绝大多数小型矿山却不可能做到合理、规范开采。群采、私挖乱采、不经勘察和开采设计规划随意开挖，越界开采、矿渣任意乱堆乱排等时有发生，产生的环境地质问题点多面广、类型复杂。
　　三、避免和减轻矿山地质环境问题的思路
　　矿山地质环境系统如同所有系统一样，都是由相互联系、相互作用的若干要素构成，具有统一功能的整体。在不同时段，它的组成要素（部分）的状态、相互关系在时间流程中都会发生变化，不断地改变着相互间的关联方式，具体表现为地质背景和人工子系统之间紧密的时空关联性，不同时间的地质背景和人工活动各不相同，即便在采矿活动结束后，矿山地质环境仍然不断演化。利用矿山地质环境系统各要素的关联性随着时间改变而发生变化的这一规律，结合矿山地质环境系统演化的不同阶段，通过输入对系统要素关联性有着较大影响的控制信息，使系统在人为影响下形成有益的新平衡，从而避免或减轻矿山地质环境问题的孕育、发展、发生。
　　（一）矿山地质环境系统形成期
　　矿山地质环境系统形成期是指：人工活动与地质背景建立联系形成矿山地质环境系统的过程。从环境地质专业角度考量，这一时期矿山地质环境问题防治工作的重点应放在解决以下问题上：
　　1、矿山适宜开发的程度如何？
　　2、开发后造成的危害程度多大？
　　3、怎样合理地开发？
　　4、怎样进行地质环境保护？
　　只有把这些问题都加以解决，并对系统输入相应措施后，才能允许进行矿产资源开采活动，从而阻断各要素之间的不良联系，使各个子系统的内部平衡朝着我们希望的方向发展，控制系统输出有益于经济社会可持续发展的功能。
　　（二）矿山地质环境系统发展期
　　矿山地质环境系统发展期是指：采矿活动开始后，地质背景子系统与人工活动子系统之间的联系，从平衡——失稳——平衡打破——新的平衡不断循环往复的过程。这个时期，是矿山地质环境问题集中、频繁发生时期，对系统的功能有着极大的影响。当矿山地质环境问题发生时，环境地质工作重点是解决好以下问题：
　　1、存在哪些地质环境问题？
　　2、各问题形成的机制和相关性？
　　3、哪些环境输入对地质环境问题影响较大？
　　4、通过什么途径进行治理？
　　只有在弄清以上问题的基础上，才能拟定出具有针对性的矿山地质环境问题治理方案，对系统采取能产生正面作用的措施。改变系统内部结构，即改变应力分布形式、岩体性质、结构加固、改造地貌景观、恢复土地功能；同时改变对系统的输入，例如减少降雨入渗坡体、阻止泥石流流入农田、阻止人进入等。从而促使系统从失稳或平衡打破状态向新的平衡转化。
　　能对矿山地质环境系统产生正面影响的工程措施主要有：削坡、挡墙、坡面平整、地表排水、农田恢复、基础设施维修等等，在具体工作中应根据矿山地质环境问题发生机制和各要素相关性选择使用。
　　（三）矿山地质环境系统消亡期
　　矿山地质环境系统消亡期是指：在人工活动停止后，矿山地质环境系统逐渐衰亡的过程。矿山地质环境系统的消亡往往需要很长时间，因而对经济社会建设发展构成长期危害。R.E.格雷和H. W.普鲁恩通过对美国匹茨堡煤矿的下沉研究，指出报废矿井一半以上的下沉是在采后50年或更长的时间内发生；S.S.Peng的研究表明，废弃矿井迟缓下沉可能在停采后100年才发生；索伯恩和赖得则报导了苏格兰的一个报废矿在118年后才开始发生下沉。在这个漫长的过程中，可输入破坏系统平衡的爆破、改变地下水流量方向等方式，加快系统消亡，消除其对经济社会发展的长期影响。