礦山環境工程

一、環境

環境是相對於中心事物而言的。與某一中心事物有關的周圍環境，就是這個事物的環境。對我們來說，中心事物是人，環境就是人類賴以生存並以人為中心圍繞著人的物質世界。

二、環境科學

環境科學是研究環境的質量及其保護和改善的學科。它是人類認識、利用改造環境的需要，是自然科學發展到一定階段時，各個學科相互交叉、滲透和發展的必然結果，是自然科學發展的一個新領域。

三、環境工程學

環境工程學就是運用工程技術的原理和方法，保護和合理利用自然資源，防治環境污染，以改善環境質量的學科。主要研究內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雜訊控制等。環境工程學還研究環境污染綜合防治的方法和措施，以及利用系統工程方法，從區域的整體上尋求解決環境問題的最佳方案。

人類早已認識到採礦工業對自然生態環境造成的破壞。古以色列國王所羅門（Solomon公元前1018～前978）曾準備把20個採礦城鎮作為禮物贈給太爾（Tyre）國王亥蘭（Hiram），由於礦石含硫，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，全面描述了礦業對環境造成的破壞，列舉了義大利早期的一項法律，禁止在葡萄園、橄欖樹林等地區和其他肥沃的土地上開採礦石，並提出了礦山土地復墾的問題。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閉后要回填礦井，並播種黑麥草種籽。第二次世界大戰後，一些礦業先進國家制定了土地復墾計劃，通過並頒布了有關礦業法律。例如，英國1951年頒布了《礦業法》；美國國會1971年通過，並於1977年頒布了《露天採礦管理和復墾法》。中國於1986年頒布了《中華人民共和國礦產資源法》，隨後又頒布了《土地管理法》等。這些法律對礦山土地復墾都提出了嚴格的要求，從而把礦山土地復墾納入了法治，加速了土地復墾的進程。與此同時，有些國家設立了專門管理機關和科研機構，出版了有關書刊。礦山土地復墾逐漸成為礦山環境工程的重要組成部分。

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

礦山水污染防治是從礦山防排水工程逐漸發展起來的。人類進行地下採礦以來，便遇到了礦坑水的問題，古埃及發明了名叫“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動的水泵用於礦山排水。19世紀末，隨著電動機的問世，離心式水泵日益廣泛應用於礦山排水。人們為了解決水泵和管道的鏽蝕和磨損問題，採用了石灰中和法和沉澱過濾法來處理礦坑水，開創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環境造成破壞的嚴重性，根據各種不同的水污染情況，採取了綜合防治措施。礦山水污染防治便成了研究礦山環境工程中的另—個重要內容。

關於礦山固體廢物處理，19世紀後期，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，美國應用重介質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，既取得了很大的經濟效益又改善了環境質量，形成了以無害化處理和綜合利用為中心內容的礦山固體廢物處理法。

20世紀以來，根據物理、化學、生物、地學等基礎理論，運用安全衛生工程、通風工程、防排水工程、機械工程和化學工程等技術原理和方法，解決礦山水、大氣、固體廢物、雜訊等污染問題，使單項治理技術有了較大的發展，逐漸形成了治理技術的單元過程。50年代末，中國提出了礦產資源綜合利用的問題。隨著採礦業的發展，環境意識的增強，人們認識到控制礦山環境污染，不僅要採用單項治理技術，而且還要採取綜合防治措施；不僅要注意作業環境的保護，而且還要注意區域環境的保護。在這種形勢下，陸續出現了礦山環境工程學的專門著作，形成了環境工程學的一個分支。

人們對礦山環境工程存在著不同的認識。有人認為，礦山環境工程是研究採礦活動外部環境的污染和破壞，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墾等；也有人認為。礦山環境工程是研究礦內作業環境的保護和改善，即研究礦內通風工程、礦內氣體污染及其防治、礦內粉塵污染及其防治、礦內氣候條件及其調節、礦內火災及其防治、礦坑水及其處理等，總稱礦內環境工程；還有人認為，無論是礦內環境還是外部環境，只要是採礦活動引起的污染和破壞，均應統籌安排，納入礦山環境工程的研究範疇。

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

(1)礦山環境污染與防治

採礦工藝過程及其引發的自然過程，產生並釋放出有害物質、或改變環境的物理參量。污染環境大氣、水體和土壤，稱為礦山環境污染。礦山環境污染防治的內容包括礦山大氣污染防治、礦山水污染防治、礦山雜訊控制、礦井空氣調節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查、監測，對污染物和污染源進行分析和評價，確定防治對象。在此基礎上，制定防治方案：如果是大氣和水的化學物質（包括顆粒物）污染。則對污染源實行密閉、閉路循環和隔離，對污染物實行排放（包括礦山通風、礦山防排水），以及分離、分解、轉化等處理措施；如果是雜訊污染。則需先從雜訊源著手控制和治理，然後在雜訊傳播途中應用吸聲、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工藝，研製低污染和無污染的設備；如果是礦內大氣的溫度和濕度的變化偏離正常值，則需進行空氣調節；如果是礦業造成的土壤污染，則需根據污染源的性質和類型，杜絕其污染途徑，對污染的土壤。採用化學和生物等方法去除污染。

(2)礦山環境破壞和保護

岩礦的爆破與採挖過程，產生空氣衝擊波。造成地表振動、地表沉陷、地層裸露、廢石尾礦堆積等作用和後果，破壞礦山及附近的水源、十地、景觀和建（構）築物等，稱為礦山環境破壞。礦山環境保護的內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、礦山土地復墾和礦山景觀保護等。在環境保護方面，一般是根據具體情況，採取以下相應的保護措施：隔斷地表、地下水源與開採區的通路，涵養和保護水源；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，應用留保安礦柱和充填採空區的方法，控制地表沉陷；根據地表移動規律，預防地表沉陷造成損害；採取重整土地、開發利用的方法，恢復破壞的土地；應用環境設計原理，屏蔽採區，美化環境。