矿产资源与地质环境教学课件

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及其特性矿产资源开发对地质环境的影响矿产资源开发对地质环境的影响矿山地质环境治理矿山地质环境治理1一 矿产资源及其特性矿物：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：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：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。岩石：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：矿产：是在地球演化过程中形成的物质资源。2一 矿产资源及其特性矿产资源（矿物资源）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。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）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矿产资源的特征1.1.不均匀性不均匀性原因：不同类原因：不同类别的矿产通常别的矿产通常具有不同的地具有不同的地质形成条件。质形成条件。例：石油例：石油6一 矿产资源及其特性矿产资源的特征矿产资源的特征例：稀土例：稀土1.1.不均匀性不均匀性原因：不同类原因：不同类别的矿产通常别的矿产通常具有不同的地具有不同的地质形成条件。质形成条件。7一 矿产资源及其特性矿产资源的特征矿产资源的特征2.2.有限性有限性 从理论上来说，所有矿产资源都是可再生的，但从理论上来说，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。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矿产资源的特征3.3.相对性相对性历史性：历史性：在过去不被认为是矿产资源的一些物质在现在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。成为矿产资源。关键因素：关键因素：人类的开发能力人类的开发能力9一 矿产资源及其特性矿产资源的特征矿产资源的特征4.4.生态性生态性 矿产形成于地壳演化，矿产资源赋存于地质矿产形成于地壳演化，矿产资源赋存于地质生态环境生态环境中，人工开发矿产资源后，会对地质生态环境产生影响，中，人工开发矿产资源后，会对地质生态环境产生影响，破破坏原有的地质生态环境的平衡状态，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严重的可诱发不良现象而成为灾害。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资源的供给与需求矿产的种类与成因矿产的种类与成因金属矿产：金属矿产：工业上提取金属原料的有用矿物资料。工业上提取金属原料的有用矿物资料。非金属矿产：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。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：能源矿产：又称矿物燃料，是人类获取能量的重要物质资料。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成因岩浆作用岩浆作用变质作用变质作用沉积作用沉积作用生物作用生物作用风化作用风化作用矿产资源的供给与需求矿产资源的供给与需求矿产的种类与成因矿产的种类与成因12一 矿产资源及其特性矿产资源的供给与需求矿产资源的供给与需求铝土矿铝土矿岩浆作用岩浆作用变质作用变质作用沉积作用沉积作用生物作用生物作用风化作用风化作用成因成因矿产的种类与成因矿产的种类与成因13一 矿产资源及其特性矿产资源的供给与需求矿产资源的供给与需求现状现状-世界世界 大多数资源可能将在大多数资源可能将在2121世纪世纪内完全枯竭。内完全枯竭。从全球范围来讲，大部分矿从全球范围来讲，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，每个国家都缺家中出现，而且，每个国家都缺少某些有用矿物的储量。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资源的供给与需求矿产储量总量矿产储量总量占全世界占全世界9.86%9.86%，居世，居世界第三，人均界第三，人均为世界平均的为世界平均的27%27%。现状现状-中国中国15一 矿产资源及其特性矿产资源的供给与需求矿产资源的供给与需求现状现状-中国中国16一 矿产资源及其特性矿产资源的供给与需求矿产资源的供给与需求现状现状-中国中国17一 矿产资源及其特性矿产资源的供给与需求矿产资源的供给与需求现状现状-中国中国18一 矿产资源及其特性矿产资源的供给与需求矿产资源的供给与需求现状现状-中国中国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供给与需求矿产资源的需求矿产资源的需求美国：美国：人口人口5%5%，消，消耗耗30%30%资源；资源；世界人口的世界人口的20%20%享享受着整个世界收入受着整个世界收入的的80%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供给与需求矿产资源的需求矿产资源的需求美国：美国：人口人口5%5%，消，消耗耗30%30%资源；资源；世界人口的世界人口的20%20%享享受着整个世界收入受着整个世界收入的的80%80%；21二 矿产资源开发对地质环境的影响概述概述 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露天开采对地质环境的影响矿山开采方式矿山开采方式露天开采露天开采地下开采地下开采 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露天开采对地质环境的影响1.1.土地资源的占用和破坏土地资源的占用和破坏破坏土地破坏土地占用土地占用土地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露天开采对地质环境的影响1.1.土地资源的占用和破坏土地资源的占用和破坏破坏土地破坏土地占用土地占用土地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露天开采对地质环境的影响2.2.露天矿边坡失稳破坏露天矿边坡失稳破坏边坡角的矛盾性边坡角的矛盾性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露天开采对地质环境的影响2.2.露天矿边坡失稳破坏露天矿边坡失稳破坏两种类型：两种类型：有明显滑动面有明显滑动面蠕变蠕变-坍塌变形坍塌变形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露天开采对地质环境的影响2.2.露天矿边坡失稳破坏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露天开采对地质环境的影响3.3.水土流失水土流失 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地下采矿对地质环境的影响1.1.采空区与地裂缝采空区与地裂缝 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地下采矿对地质环境的影响1.1.采空区与地裂缝采空区与地裂缝 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，称为矿区地面变形矿区地面变形。31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地下采矿对地质环境的影响1.1.采空区地面塌陷与地裂缝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地下采矿对地质环境的影响2.2.破坏水文地质环境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地下采矿对地质环境的影响3.3.矿区山体开裂矿区山体开裂 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地下采矿对地质环境的影响4.4.采矿诱发地震与岩爆采矿诱发地震与岩爆1 1）诱发构造型矿震）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地下采矿对地质环境的影响4.4.采矿诱发地震与岩爆采矿诱发地震与岩爆2 2）诱发塌陷型地震）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地下采矿对地质环境的影响4.4.采矿诱发地震与岩爆采矿诱发地震与岩爆3 3）岩爆）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2019110437二 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工矿废物对地质环境的污染1.1.选矿废水污染选矿废水污染 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,2019.11.1838二 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工矿废物对地质环境的污染2.2.煤矸石污染煤矸石污染 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矿产资源开发影响地质环境的主要因素1.1.矿产资源开发利用阶段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，其中冶炼阶段的冶炼阶段的破坏性最大破坏性最大。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矿产资源开发影响地质环境的主要因素2.2.采矿方法采矿方法露天采矿露天采矿优点：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矿产资源开发影响地质环境的主要因素3.3.矿物特性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矿产资源开发影响地质环境的主要因素4.4.其他因素其他因素地理位置；地形；气候条件；开采规模；43三 矿山地质环境治理1.1.矿山地质环境治理的基本原则矿山地质环境治理的基本原则（1 1）立法原则）立法原则（2 2）生态风险评价原则）生态风险评价原则“预则立，不预则废预则立，不预则废”44三 矿山地质环境治理1.1.矿山地质环境治理的基本原则矿山地质环境治理的基本原则（3 3）尽少量化原则）尽少量化原则（4 4）资源化原则）资源化原则（5 5）无害化原则）无害化原则占用最少的土地，生成最少的废弃物。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。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。矿山废弃物的去毒与隔离。45三 矿山地质环境治理1.1.矿山地质环境治理的基本原则矿山地质环境治理的基本原则（6 6）生态系统的恢复和重建原则）生态系统的恢复和重建原则46三 矿山地质环境治理2.2.露天矿的复垦与利用露天矿的复垦与利用外排土外排土露天采空区的恢复和利用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）（水库、公园、鱼塘、靶场、养殖厂等）。47三 矿山地质环境治理2.2.露天矿的复垦与利用露天矿的复垦与利用内排土内排土露天开采的恢复和利用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3.3.废石堆、尾矿池复垦废石堆、尾矿池复垦废石堆复垦废石堆复垦尾矿池复垦尾矿池复垦 目前，国内外普遍采用土壤层覆盖法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4.4.地面塌陷和废弃矿井整治地面塌陷和废弃矿井整治（1 1）地面塌陷的整治和利用）地面塌陷的整治和利用（2 2）废弃矿井、地面设施的整治和利用）废弃矿井、地面设施的整治和利用5.5.矿山矿山“三废三废”的综合利用的综合利用河南省平顶山矿区采空塌陷区上建成的广场 水淹区可用作农业灌溉、发展渔业、改建公园等塌陷区可用作废物处理厂地面设施为其他行业服务或拆除封闭井筒，保存技术资料50小结小结1.矿产资源-概念、特性、成因、类型、现状；2.露天/地下开采、工矿废物对环境的影响；3.矿山环境的治理；51作业（选做）作业（选做）1.1.假设你是全国政协委员或全国人大代表，就假设你是全国政协委员或全国人大代表，就 某一地质环境问题向两会提交一份议案。某一地质环境问题向两会提交一份议案。2.2.两会中对地质环境问题有哪些方面的关注？两会中对地质环境问题有哪些方面的关注？52谢 谢！53谢谢