矿产资源开发活动不可避免地会对矿山地质环境产生或重或轻的影响与破坏,为了有效支撑国土资源部门矿山地质环境监管的新职能,为矿山地质环境保护与治理提供科学依据,2001年中国地质调查局首次在全国部署了《西北地区不同类型矿产开发环境地质研究》工作,2007年下达了编制我国首份《中国矿山环境地质图(1/400万)》的项目任务书。项目的主要目标任务是开展西北地区不同类型矿产资源开发环境地质研究,探索多矿种多问题为一体的点状矿山地质环境问题的编图方法,编制《中国矿山环境地质图》,为矿山地质环境防治规划及科学研究提供依据。项目实施之前,我国没有区域性矿山地质环境综合研究及小比例尺的图件编制工作,因此项目是集矿山地质环境调查及编图方法创新、理论研究为一体的探索性工作,具有立典性和示范性。上述两个项目均由中国地质调查局西安地质调查中心实施,主要完成人有徐友宁、何芳、张江华、刘瑞平、乔冈、陈华清。项目成果《区域性矿山环境地质研究及编图方法实践》获2014年度国土资源科学技术二等奖。
一、主要成果及创新点
1.矿山地质环境调查研究的思路创新
面对矿山地质环境调查这一崭新的地质调查领域和编图方法,在充分借鉴相关领域的理论和方法的基础上,探索出矿山地质环境调查研究新思路:(1)资料收集–野外调查–典型解剖–规律认识等;(2)不同类型矿产开发矿山地质环境变化的响应机制研究;(3)集成矿山地质环境调查、评价、编图及数据库建设的方法体系研究;(4)项目通过成果报告、简本、系列图件、可视化信息系统的成果表达,探索形成了多项原创性成果,为矿山地质环境调查与评价提供了重要的经验。
2.矿山地质环境防治理论创新
出版了首部以矿山环境地质问题为对象的《中国西北地区矿山环境地质问题调查与评价》专著、首张《1/400万中国矿山环境地质图》及说明书,发表论文26篇,形成了较为系统的矿山环境地质防治理论。
(1)建立矿山环境地质问题分类体系。将矿产开发影响与破坏地质环境的结果划分为资源毁损、地质灾害和环境污染三大类及22种表现形式,以此为基础,按照不同类型矿产、不同开发方式、不同地质环境区、不同规模企业进一步对矿山环境地质问题进行分类,总结了矿山环境地质问题规律性、重发性、特殊性以及可控性的特点。
(2)矿山环境地质问题形成机制与调控因素研究。论述了不同规模的矿山企业、不同的地质环境区内,以不同开发方式开采矿产资源产生和加剧的矿山环境地质问题类型、危害及发展趋势的差异性以及影响矿山环境地质问题严重程度的主控因素。
(3)矿山地质环境防治一体化理论。总结了国内外矿产资源开发地质环境防治的三种模式(先开发后治理、边开发边治理、严格环境保护条件下的矿产资源开发模式);针对矿产资源勘探开发闭坑不同阶段对地质环境的影响不同,提出了开发前预防—过程治理—闭坑后彻底恢复的全过程矿山地质环境防治理念;针对西北地区水资源短缺、生态环境脆弱、原生地质灾害高发特点,提出了西部大开发中矿产资源开发应走绿色矿业之路的对策建议。
3.矿山地质环境研究方法创新
面对新的地质调查领域,探索形成了矿山地质环境调查评价方法,建立了矿山环境地质问题综合评价指标体系,编制出版了《1/400万中国矿山环境地质图及说明书》,形成了一套原创性编图方法。
(1)矿山地质环境调查研究方法。针对矿产资源开发地质环境影响的范围及特点,探索形成了矿山地质环境调查评价方法;制定了矿山地质环境调查技术规范,促进了矿山地质环境调查工作进入了规范化轨道;完善了区域性矿山环境地质问题综合评价指标体系,为区域性、省区矿山环境地质研究提供了可供借鉴及统一的平台。
(2)矿山环境地质问题综合评价体系。建立了资源毁损(5项指标)、地质灾害(12项指标)和环境污染(5项指标)等三要素22项指标、权重构成的矿山环境地质问题综合评价的指标体系。采用不同量纲指标转化为无量纲指数的方法,以评价指数作为评定等级的标准,采用模糊数学方法完成了矿山环境地质问题严重程度的现状评价、预测评价和综合评价,评价结果反映了矿山地质环境恢复治理的优先顺序。综合评价体系实现了多因子、多对象、多目标的客观评价。开发了人机对话的矿山环境地质问题综合评价软件系统,简化评价过程,增强了应用性与推广性。
(3)创新形成了矿山环境地质图编图方法。通过创新的编图思路、表达方式、图式图例及镶嵌图表等方式,有效地解决了小比例尺图上点状矿山、多矿种多问题的表达形式。划分出影响和控制我国矿山环境地质问题分布规律及修复难易程度的6大地质环境区、30个亚区;采用MAPGIS空间分析功能,解决了采矿集中最小分布区范围圈定;建立了3要素、7项指标、10因子构成的矿山环境地质问题的综合评价体系;综合采用多颜色、多线型、点群符号、字母及其组合,区别了不同类型矿产、不同类型问题的严重程度及其分区的规律性表达;通过镶嵌图、表丰富了图面的信息量。2013年出版了我国首份《1/400万中国矿山环境地质图及说明书》,编制了6张1:300万西北地区矿山环境地质图件,为省区及大区地调中心编制省区及区域性矿山地质环境图件提供了技术蓝本。
二、成果应用与转化
详实的调查数据和理论研究成果为国土资源部门编制《全国矿山环境保护与治理规划(2009-2015年)》提供了基础资料,为后续项目组编制中国地质调查局局标《1:5万矿山地质环境调查评价规范》提供了技术蓝本,为中国地质科学院岩溶地质研究所编制新一代《中国岩溶地质图》提供了借鉴。出版的专著及《1/400万中国环境地质图》成为中国地质大学(武汉)和长安大学相关领域教学的参考图书,为西北五省地质环境监测总站(院)和中国地质调查局大区地质调查中心开展省级及区域性矿山地质环境调查研究及编图提供了可供借鉴的方法与经验。
三、社会经济效益
依托项目,2003年承办了首届“全国矿山环境保护研讨会”,出版了首部以矿山地质环境为主题的论文集;出版的专著及科技论文,较为系统地论述了矿山地质环境问题的类型、主要影响因素、问题的严重程度及危害以及空间上的分布等,丰富和促进了矿山地质环境防治理论体系的形成与发展。
利用项目成果,2006~2010年先后为陕西省渭南市、县申报了5个历史遗留矿山地质环境问题治理项目,累计获中央财政专项治理经费3.028亿元。通过矿山地质环境治理工程的实施,极大地促进了历史遗留的或责任人灭失的矿山地质环境的改善,消除了威胁人居安全的地质灾害,修复了毁损的耕地,恢复了露天采矿破坏的植被,在一定程度上缓解了矿地矛盾,社会及环境效益显著。