绿色矿山生态环境监测管理系统
绿色矿山生态环境监测管理系统建设方案
绿色矿山生态环境监测管理系统架构图
一、背景
（一）政策背景
现在一些矿山企业安装了部分环境指标监测系统，但存在监测指标单一，系统分散，人工监测数据不准确，不易保存，缺少信息化管理手段，难以对矿区环境统一进行预测和管控。2016年3月生态环保部印发了《生态环境大数据建设总体方案》，指出利用物联网、移动互联网等新技术，拓宽数据获取渠道，创新数据采集方式，提高对大气、水、土壤、生态、核与辐射等多种环境要素及各种污染源全面感知和实时监控能力；2020年2月份国家发改委、应急管理部等八部委下发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》：实施绿色矿山建设，促进生态环境协调发展，坚持生态优先，开展矿区生态环境智能在线监测，推广矿区地表环境治理与修复等新技术，推进煤炭清洁生产和利用；2020年6月份，自然资源部下发《绿色矿山评价指标》对矿区环境管理与在线监测提出了具体要求。
矿山地质环境监测台账：
（二）技术背景
自然资源行业《矿山生态修复技术规范 第1部分：通则》：生态修复监测与管护
2.1 跟踪监测
2.1.1 监测目的是掌握矿山生态修复实施效果，为后期管护和成效评估提供依据。
2.1.2 监测范围以矿山生态修复实施区域为主，可适当扩展到矿山周边地区。
2.1.3 监测内容包括地质稳定性、水体、土壤、植物群落和动物种群等。
a) 地质稳定性的监测内容主要包括边坡稳定性、地面塌陷、地裂缝等。
b) 水体的监测内容主要包括地表水分布、面积、水质和地下水水位、水质等。
c) 土壤的监测内容主要包括土壤类型、分布、面积和土壤肥力、理化性质等。
d) 植被群落的监测内容主要包括植被种类、分布、面积和植被成活率、覆盖度等。
e) 动物种群的监测内容主要包括动物类型、数量和分布等。
2.1.4 地质稳定性监测周期可按照 DZ/T0287 标准规范；水体监测周期为 2 次/年，丰水期、枯水期各 1 次；土壤、植被群落和动物种群监测周期为 1 次/年。监测期限可根据后期管护要求确定。
2.1.5 监测方法根据监测内容和场地条件确定，常用监测方法和相应的监测仪器参考附录 F。
2.2 后期管护
2.2.1 矿山生态修复工程验收合格后，根据矿山生态修复目标，需做好后期管护工作，管护内容主要 包括工程设施维护和植被养护。
2.2.2 工程设施维护主要对支护加固工程、截排水工程、地貌重塑工程、土壤重构工程和相关配套附 属设施等，按照工程设计和运行要求进行定期检查和维护，发现工程设施运行不正常或损毁，应及时修 复或替换。
2.2.3 植被养护主要采取定期或不定期喷水、追肥、清除杂草、防治病虫害、补植、补种等措施，对 复绿植被进行养护。
2.2.4 后期管护时间根据矿山自然生态条件和修复成效确定，一般管护时间为 2-3 年，生态脆弱区管 护时间为 3-5 年。
2.2.5 鼓励积极探索建立规模化、专业化、社会化管护运营机制，实现矿山生态修复工程长效、持续、 稳定。
二、目的和意义
针对矿区环境现状及管理要求，有必要建立矿区生态环境智能在线监测系统，制定系统通用要求标准，矿山企业通过开展矿区生态环境监测,可以实现以下目的和意义：
进一步认识矿山地质环境问题及其危害，掌握矿山地质环境动态变化，预测矿山生态环境发展趋势，为合理开发矿产资源、保护矿山地质环境、开展矿山环境综合整治、矿山生态环境恢复与重建、实施矿区生态环境监督管理提供基础资料和依据。
制定矿区生态环境智能在线监测系统通用要求标准，对于指导企业对矿区生态环境动态监测，资源综合利用，节能减排，建设绿色矿山具有重要指导意义。
三、需求分析
绿色矿山建设是一项系统工程，其中环境监测与管理、智能化矿山建设方面，《绿色矿山建设评价指标》中明确指出需要具备以下内容：
- 环境保护设施齐全，并有效运转且得到有效维护；6分
- 获得环境管理体系认证；4分
- 建立环境监测的长效机制，有环境监测制度；5分
- 矿区内设置对噪声、大气污染物的自动监测及电子显示设备；5分
- 构建应急响应机制，有应对突发环境事件的应急响应措施；5分
- 对地面变形等矿山地质环境进行动态监测；5分
- 对选矿废水、矿井水、尾矿（矸石山）、排土场、废石堆场、粉尘、噪音等进行动态监测；5分
- 对复垦区土地损毁情况、稳定状态、土壤质量、复垦质量等进行动态监测。5分
- 构建矿山自动化集中管控平台，能够将自动控制系统、 远程监控系统、储量管理系统、各种监测系统等集中统一显示，符合要求得10 分。
- 建设矿区环境在线监测系统，对环境保护行政主管部门依法监管的污染物（矿井水、大气污染物、固废、噪声）排放指标具备按超标程度自动分级报警、分级通知功能，满足要求得 5 分。
有关环境监测的项目评分在50分以上。
综上，建设绿色矿山，除具备监测机制和应急制度外，还需构建环境监测体系，从地质灾害、气、水、土、噪声、土壤质量、复垦质量等方方面面进行监测，并且所有设施有效运转且得到有效维护。
四、监测指标
(1)侵占、破坏土地及土地复垦监测：侵占和破坏土地类型、面积, 破坏土地方式，破坏植被类型、面积，可复垦和已复垦土地面积。
(2)固体废弃物及其综合利用监测：固体废弃物的种类、年排放量、累计积存量、来源、年综合利用量,固体废弃物堆的主要隐患、压占土地面积等。
(3)尾矿库监测：尾矿库数量和规模，年接纳尾矿量，尾矿的主要有害成分、主要隐患、年综合利用量等。
(4)采空区地面沉(塌)陷监测:塌陷区数量，塌陷面积，塌陷坑最大深度、积水深度, 塌陷破坏程度等。
(5)山体开裂、滑坡、崩塌、泥石流地质灾害监测:本年度发生次数、造成的危害, 地质灾害隐患点或隐患区的数量, 已得到治理的隐患点或隐患区的数量。
(6)水土流失和土地沙化监测:水土流失和土地沙化的区域面积及治理情况等。
(7)矿区地表水体污染监测：废水废液类型、年产出量、年排放量、年处理量、排放去向, 地表水体污染源、主要污染物、污染程度及造成的危害、年循环利用量、年处理量。
(8)土壤污染监测：土壤污染的污染源、主要污染物、污染程度及造成的危害等。
(9)地裂缝监测：地裂缝数量、最大地裂缝长度、宽度、深度, 地裂缝走向、破坏程度。
(10)废水废液排放监测：年废水排放量及达标排放量，废水主要有害物质及排放去向，废水年处理量和综合利用量等。
(11)地下水监测：①地下水均衡破坏监测：矿区地下水水位、矿坑年排水量、含水层疏干面积、地下水降落漏斗面积等;②地下水水质污染监测：pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬(六价)、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、大肠菌群，以及反映本地区主要水质问题的其它项目。
五、矿山地质环境监测对象
根据DZT 0287-2015《矿山地质环境监测技术规程》矿山生产阶段分为在建、生产、闭坑；开采方式分为露天开采、井工开采、混合开采。矿山地质环境监测对象详见下表。
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生产阶段 |
重点保护 方面 |
开采方式 |
开采矿种 |
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煤炭 |
金属和非金属 |
水气油矿产 |
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在建 |
矿山地质 环境背景 |
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地下水环境背景 |
地下水环境背景 土壊环境背景 |
地下水环境背景 土壊环境背景 |
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生产 |
矿山地质环境现状 |
露天 开采 |
地形地貌景观破坏 不稳定边坡 |
地形地貌景观破坏 地下水环境破坏 不稳定边坡 土壊环境破坏 |
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井工 开采 |
采空（岩溶）塌陷 地下水环境破坏 |
地下水环境破坏土壊环境破坏 釆空（岩溶）塌陷 |
采空（岩溶）塌陷 地下水环境破坏土壊环境破坏 |
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混合 开采 |
地形地貌景观破坏 采空（岩溶）塌陷 不稳定边坡 地下水环境破坏 |
地形地貌景观破坏 不稳定边坡 采空（岩溶）塌陷 地下水环境破坏 土壤环境破坏 |
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闭坑 |
矿山地质环境治理成效 |
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采空（岩溶）塌陷 地下水环境恢复 地形地貌景观恢复 |
地下水环境恢复 土壤环境恢复 地形地貌景观恢复 |
地下水环境恢复 土壊环境景观恢复 |
六、矿山地质环境监测要素
反映监测对象的形态、位置、结构、组成的变化及诱发因素。矿山地质环境监测要素详见下表。 可根据实际情况,选择监测量。
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监测对象 |
监测要素 |
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地下水环境背景 |
地下水水位（水温），地下水水质，地下水水量，地下水流速 |
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土壤环境背景 |
土壤矿物质全量，土壤微量元素 |
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采空（岩溶）塌陷 |
地表形变，地下形变，岩土体含水率，孔隙水压力，土压力，降水量，地下水位（水温），地声 |
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不稳定边坡 |
地表形变，地下形变，岩土体含水率，土压力，地应力，降水量，地声，地下水位（水温） |
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地下水环境破坏 |
含水层厚度，含水层孔隙率，含水层渗透系数，地下水位（水温），地下水水量，地下水水质 |
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土壤环境破坏 |
土壤粒径，土壤绝对含水量，土壤导电率，土壤酸碱度，土壤碱化度，土壤重金属，无机污染 物，有机污染物，污染源距离 |
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地形地貌景观破坏 |
剥离岩土体积，植被损毁面积，降水量 |
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地下水环境恢复 |
地下水位（水温），地下水水质，地下水水量 |
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土壊环境恢复 |
土壤酸碱度，土壤水溶性盐，土壤重金属 |
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地形地貌景观恢复 |
危岩治理体积、绿化面积及盖度 |
七、监测方法
总体架构
1. 矿区的监测方法
(1)采空区地面塌陷监测：矿区塌陷面积较大的，采用遥感技术监测；重点矿区采用高精度GPS、钻孔倾斜仪、全站仪等监测，其他采用人工现场调查、量测。
(2)矿区地裂缝监测：主要监测方法有大地测量法、GPS 全球定位系统、简易人工观测、应力计等技术。
(3)矿区地面沉降监测：重点矿山采用现场埋设基岩标自动监测, 其他采用高精度GPS 监测。
(4)矿区山体开裂监测：采用人工现场调查、量测。
(5)矿区崩塌、滑坡、泥石流监测。
(6)矿区水土流失监测：采用遥感技术监测和人工现场调查、量测相结合的方式。
(7)矿区土地沙化监测：采用地下水水位动态监测和地面GPS 监测以及遥感卫星监测等。
(8)矿区侵占破坏土地与土地复垦监测：采用人工现场调查、量测, 辅以遥感技术方法。
(9)矿区土壤污染监测：人工现场调查、取样分析，辅以土壤污染自动监测仪。
(10)矿区地表水体监测：人工现场调查、取样分析。
(11)矿区地下水均衡破坏监测：人工现场调查、取样分析，辅以地下水位自动监测仪。
(12)废水废液排放监测：人工现场调查、取样分析。
(13)地下水水质监测：人工现场调查、取样分析。
(14)海水入侵监测：人工现场调查、取样分析。
2. 区域监测方法
采用多波段、多时相和高分辨率遥感影像。对区域内的矿山地质环境问题进行解译和判读。建立基于遥感波谱的具有一定精度保证的主要矿山地物类型、土地与植被破坏、地面塌陷等自动识别模型与方法, 实现地物面积变化自动监测。
八、矿山地质环境监测案例
1.矿区地表变形监测
矿区地表移动在线监测系统
通过InSAR监测沉降区变化情况，精度可达到厘米级，该技术在矿区开展大面积监测预警，具有广阔的应用前景。
2.矿区开采InSAR监测项目
监测结果中的沉降区与实际开采工作面吻合，防止矿山越界开采
3.矿区地质环境遥感监测
在线监测矿山地质环境恢复治理变化情况
矿山地质灾害：地面塌陷面积的扩大，威胁对象的变化；崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害分布情况变化。
开发占地变化：包括新增图斑、图斑扩大、图斑减少或灭失
4.煤田地面塌陷与地裂缝监测
通过在线监测，识别地质灾害点，确定∶灾害范围，类别和性质、产生原因、规模大小、危害程度、分布规律、发展趋势等。
5.矿区地质环境恢复治理与土地复垦
