矿产资源与地质环境.ppt

第5讲 矿产资源开发与地质环境,矿产资源及其特性 矿产资源开发对地质环境的影响 矿山地质环境治理,1,一 矿产资源及其特性,矿物：地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的、具有一定的化学 成分和物理性质的单质或化合物。,矿石：岩石中含有经济上有价值、技术上可利用的元素、化合物或矿 物，即称为矿石。,矿床：在地壳中由成矿作用形成的，其所含有用矿物资源的质和量符 合当前经济和技术条件，并能被利用的地质体。,2,岩石：在各种不同地质作用下产生的，由一种或多种矿物有规律组合 而成的矿物集合体。,矿产：是在地球演化过程中形成的物质资源。,一 矿产资源及其特性,矿产资源（矿物资源）,矿产资源是指所有埋藏于地壳中或出露于地表，可被人们开采利用的矿物质聚集体。,广义概念：内外力地质作用下，元素、化合物、 和岩石相对富集，人类开采后能够得到有用商品的物质形态和数量。,狭义概念：自然界产出的物质在地壳中富集成具有开采价值或潜在经济价值的形态和数量。,3,一 矿产资源及其特性,矿产资源（矿物资源）,能源资源（矿物燃料、核燃料）,原料资源（金属、非金属）,矿产资源,4,炼铜&炼丹,一 矿产资源及其特性,5,一 矿产资源及其特性,矿产资源的特征,1.不均匀性,原因：不同类别的矿产通常具有不同的地质形成条件。,例：石油,6,一 矿产资源及其特性,矿产资源的特征,例：稀土,1.不均匀性,原因：不同类别的矿产通常具有不同的地质形成条件。,7,一 矿产资源及其特性,矿产资源的特征,2.有限性,从理论上来说，所有矿产资源都是可再生的，但考虑到人类的历史，一些矿产资源是不可再生的。,关键因素：生成速率与消耗速率,8,一 矿产资源及其特性,矿产资源的特征,3.相对性,历史性：在过去不被认为是矿产资源的一些物质在现在成为矿产资源。,关键因素：人类的开发能力,9,一 矿产资源及其特性,矿产资源的特征,4.生态性,矿产形成于地壳演化，矿产资源赋存于地质生态环境中，人工开发矿产资源后，会对地质生态环境产生影响， 破坏原有的地质生态环境的平衡状态， 严重的可诱发不良现象而成为灾害。,10,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,矿产的种类与成因,金属矿产：工业上提取金属原料的有用矿物资料。,非金属矿产：可提取非金属元素、化合物或能直接利用的岩石和矿物集合体。,能源矿产：又称矿物燃料，是人类获取能量的重要物质资料。,11,一 矿产资源及其特性,成因,岩浆作用,变质作用,沉积作用,生物作用,风化作用,矿产资源的供给与需求,矿产的种类与成因,12,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,铝土矿,岩浆作用,变质作用,沉积作用,生物作用,风化作用,13,成因,矿产的种类与成因,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,现状-世界,大多数资源可能将在21世纪内完全枯竭。,从全球范围来讲，大部分矿产的已知储量只在很少的几个国家中出现，而且，每个国家都缺少某些有用矿物的储量。,14,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,矿产储量总量占全世界9.86%，居世界第三，人均为世界平均的27%。,现状-中国,15,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,现状-中国,16,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,现状-中国,17,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,现状-中国,18,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,现状-中国,19,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,矿产资源的需求,美国：人口5%，消耗30%资源；,世界人口的20%享受着整个世界收入的80%；,20,一 矿产资源及其特性,矿产资源的供给与需求,矿产资源的需求,21,美国：人口5%，消耗30%资源；,世界人口的20%享受着整个世界收入的80%；,二 矿产资源开发对地质环境的影响,概述,采矿过程形成的物质和能量交换是影响矿山地质环境的主要因素，矿产资源开发利用对环境具有长期而复杂的影响。,22,二 矿产资源开发对地质环境的影响,露天开采对地质环境的影响,矿山开采方式,露天开采,地下开采,矿产资源开发总量中50-60%的煤 、86-90%的金属矿藏、50%的化学矿山原料、100%的非金属和建筑材料，都是露天开采。,23,二 矿产资源开发对地质环境的影响,露天开采对地质环境的影响,1.土地资源的占用和破坏,破坏土地,占用土地,24,二 矿产资源开发对地质环境的影响,露天开采对地质环境的影响,1.土地资源的占用和破坏,破坏土地,占用土地,25,二 矿产资源开发对地质环境的影响,露天开采对地质环境的影响,2.露天矿边坡失稳破坏,边坡角的矛盾性,26,二 矿产资源开发对地质环境的影响,露天开采对地质环境的影响,2.露天矿边坡失稳破坏,两种类型：,有明显滑动面,蠕变-坍塌变形,27,二 矿产资源开发对地质环境的影响,露天开采对地质环境的影响,2.露天矿边坡失稳破坏,采场边坡失稳影响因素：岩石性质、岩体结构、地质构造,防治原则：以防为主、综合整治。,28,二 矿产资源开发对地质环境的影响,露天开采对地质环境的影响,3.水土流失,露天开采会严重破坏植被和山坡土体，产生的废石、废渣等松散物质极易造成矿山地区水土流失。 1985年，湖南某矿山，暴雨引发山洪，死亡40余人； 1994年，河南西峪沟金矿，暴雨引发泥石流，死亡51人；,29,二 矿产资源开发对地质环境的影响,地下采矿对地质环境的影响,1.采空区与地裂缝,采用井下开采的矿山，由于采空区上履岩土体冒落而在地表发生大面积变形破坏并伴随地表水和浅层水漏失的现象和过程，称为矿区地面变形。,视频材料： 长沙地面塌陷坑洞扩大 附近采矿场被叫停,30,二 矿产资源开发对地质环境的影响,地下采矿对地质环境的影响,1.采空区与地裂缝,31,采用井下开采的矿山，由于采空区上履岩土体冒落而在地表发生大面积变形破坏并伴随地表水和浅层水漏失的现象和过程，称为矿区地面变形。,定远东城石膏矿废弃的采空区上部地裂缝,二 矿产资源开发对地质环境的影响,地下采矿对地质环境的影响,1.采空区地面塌陷与地裂缝,32,二 矿产资源开发对地质环境的影响,地下采矿对地质环境的影响,2.破坏水文地质环境,矿井突水 视频材料：贵阳5.29煤矿透水事故,海水入侵,区域水位下降,井巷开掘，会改变地下水的赋存状态，造成矿区水文地质环境的恶化。,33,二 矿产资源开发对地质环境的影响,地下采矿对地质环境的影响,3.矿区山体开裂,高陡临空地形地貌部位，由于山崖或山脚的采矿活动，常造成上覆山体开裂变形，甚至发生崩塌灾害。,34,二 矿产资源开发对地质环境的影响,地下采矿对地质环境的影响,4.采矿诱发地震与岩爆,1）诱发构造型矿震,因采矿导致断层的复活和弹性能量的提前释放造成的地震。可进一步分为采矿直接引发地震和抽水采矿诱发矿震两类。,35,二 矿产资源开发对地质环境的影响,地下采矿对地质环境的影响,4.采矿诱发地震与岩爆,2）诱发塌陷型地震,矿区诱发塌陷地震多起因于采空区和顶板陷落。一般震源浅、规模小。塌陷型矿震在岩溶发育地区经常出现。,36,二 矿产资源开发对地质环境的影响,地下采矿对地质环境的影响,4.采矿诱发地震与岩爆,3）岩爆,岩爆又称冲击地压，是指承受强大地压的脆性煤、矿体或岩体，在其极限平衡状态受到破坏时向自由空间突然释放能量的动力现象，是一种采矿或隧道开挖活动诱发的地震。,视频材料：河南千秋煤矿冲击地压事故20111104,37,二 矿产资源开发对地质环境的影响,工矿废物对地质环境的污染,1.选矿废水污染,选矿废水大部分未经处理，排放后直接或间接地污染地表水、地下水和周围农田、土地，再进一步污染农作物。,广东韶关癌症村18年病死250人祸起铁矿洗矿水 南方都市报,2005.11.18,38,二 矿产资源开发对地质环境的影响,工矿废物对地质环境的污染,2.煤矸石污染,煤矸石中含有大量的有机成分，同时富含金属、碱土金属和硫化物等，是无机盐类污染源，可通过大气降水淋滤而污染环境。,煤矸石带来的问题：污染地下水和空气、土壤盐渍化、热污染、放射性污染等。,39,二 矿产资源开发对地质环境的影响,矿产资源开发影响地质环境的主要因素,1.矿产资源开发利用阶段,矿产的开发利用涉及勘探、开采、冶炼等几个步骤，其中冶炼阶段的破坏性最大。,40,二 矿产资源开发对地质环境的影响,矿产资源开发影响地质环境的主要因素,2.采矿方法,露天采矿 优点：有利于开采品位较低的矿体，提高资源利用率； 缺点：破坏地表景观，占用大量土地，污染环境等；,地下开采 优点：对地表景观破坏程度小，大气和水污染较轻； 缺点：可能会引发地面沉降或地面塌陷；,41,二 矿产资源开发对地质环境的影响,矿产资源开发影响地质环境的主要因素,3.矿物特性,矿物的种类不同，在开发利用过程中所造成的环境影响也不同。 有机矿产燃烧排放CO2、SO2等气体，造成温室效应或酸雨； 金属矿床的开采常造成严重的重金属污染； 硅藻土中的晶质可以致癌； 建筑材料开发破坏自然景观；,42,二 矿产资源开发对地质环境的影响,矿产资源开发影响地质环境的主要因素,4.其他因素,地理位置； 地形； 气候条件； 开采规模； ,43,三 矿山地质环境治理,1.矿山地质环境治理的基本原则,（1）立法原则,（2）生态风险评价原则,“预则立，不预则废”,44,三 矿山地质环境治理,1.矿山地质环境治理的基本原则,（3）尽少量化原则,（4）资源化原则,（5）无害化原则,占用最少的土地，生成最少的废弃物。,再度成为自然资源或在其他工业活动中得以利用。,矿山废弃物的去毒与隔离。,45,三 矿山地质环境治理,1.矿山地质环境治理的基本原则,（6）生态系统的恢复和重建原则,46,三 矿山地质环境治理,2.露天矿的复垦与利用,外排土露天采空区的恢复和利用,砾石采场、石灰石或花岗岩等建筑材料供给地，一般都是无覆盖层的浅坑，采完后没有物料回填或者不要求回填，可视条件进行处理（水库、公园、鱼塘、靶场、养殖厂等）。,47,三 矿山地质环境治理,2.露天矿的复垦与利用,内排土露天开采的恢复和利用,采矿、复垦两条腿走路的开采方法，对保护土地、防治环境污染非常有利，应该尽量采用内排土场的露天开采方法。,48,三 矿山地质环境治理,3.废石堆、尾矿池复垦,废石堆复垦,尾矿池复垦,目前，国内外普遍采用土壤层覆盖法进行废石堆复垦，即废石堆复垦后的结构是，由下而上为坚硬或粗料岩土-底土层-表土层。,尾矿池由极细微的颗粒堆积而成，凝聚能力差，透气和容气性能低，因此，尾矿池的复垦关键在于设法固结表面，然后在其上进行复垦。,49,三 矿山地质环境治理,4.地面塌陷和废弃矿井整治,（1）地面塌陷的整治和利用,（2）废弃矿井、地面设施的整治和利用,5.矿山“三废