① 礦山地質環境監測現狀
一、礦山地質環境監測現狀
湖南省礦山地質環境監測主要開展了三個方面的工作：一是汛期巡查監測，每年汛期開展的全省地質災害巡查工作，包含了礦山地質災害，巡查監測記錄了部分礦山地質災害的動態變化趨勢及危害特徵；二是遙感監測，對部分礦區採用不同時段的遙感影像對比監測，從宏觀上判別礦區環境質量的變化趨勢，如湘中南、湘西重點成礦帶遙感調查與監測項目，已連續3年監測了部分重點礦區佔用破壞土地情況、固體廢棄物排放情況、礦區水土污染情況以及礦山地質環境恢復治理情況；三是建立了國家級冷水江錫礦山采空區地面變形監測示範區。這些監測工作對保護礦山環境、預防地質災害起到了一定的作用，並且探索研究了礦山地質環境監測方法，初步積累了礦山地質環境監測工作經驗。
（一）礦山地質環境常規監測
湖南省礦山地質環境常規監測主要分兩部分進行，一是汛期巡查監測，每年汛期開展的全省地質災害巡查工作，包含了礦山地質災害，巡查監測記錄了部分礦山地質災害的動態變化趨勢及危害特徵；二是巡查監測和資料庫更新，基於湖南省礦山地質環境資料庫的運行，每年通過對50多個重點礦區的動態巡查監測，收集分析每年的礦山地質環境影響評估報告和礦山地質環境恢復治理驗收報告，及時進行資料庫更新，開展礦山地質環境的動態監測。
（二）礦山地質環境遙感監測
2006年以來，湖南省利用多種影像數據（IKONOS、GEOEYE、WORLDVIEW2、SPOT-5、RAPIDEYE、TM），結合礦山生態環境保護與恢復治理的相關資料，通過野外實地驗證，調查監測區內的礦山地質環境現狀及生態環境恢復治理情況。
1.礦山地質災害遙感監測
通過對張家界鎳鉬礦區、金竹山煤礦區、新田嶺鎢礦區、柿竹園多金屬礦區、花垣鉛鋅礦區、新生煤礦區等六個工作區的遙感監測，結合工作區地質條件、地形地貌條件、氣候條件、水文條件、植被條件等，確定其范圍內崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等五種與礦業活動有關的地質災害點的數量和位置（圖7-1～圖7-3）。以上六個工作區共監測出地質災害點227處，其中塌陷點132處，滑坡54處，泥石流26處，地裂縫9處，塌陷6處。其中，能源礦引發的地質災害點121處，金屬礦引發的地質災害92處，非金屬礦引發的地質災害14處。
2.礦山環境污染情況遙感監測
不同的監測區，開採的主要礦種不同，引起的環境問題也各有差異，新生煤區和新田嶺鎢礦區的煤礦開采造成了周圍水體的嚴重污染和農田的嚴重破壞；湘西花垣鉛鋅礦的開采、選礦等，造成了清江河流的污染（圖7-4）。
3.礦山地質環境遙感監測成果
通過5年連續的調查與監測，共調查礦山佔地面積6317.38hm2，其中固體廢棄物佔地佔整個礦業活動佔地的比例最大，佔地面積3556.08hm2，占總礦業活動佔地的56.29%。
圖7-1 武岡市龍溪鎮採石場崩塌地質災害航空影像
圖7-2 耒陽市錳礦區泥石流隱患遙感影像
圖7-3 郴州市採石場滑坡地質災害隱患點遙感影像
圖7-4 花垣縣鉛鋅礦佔用破壞土地資源遙感影像
1）湖南省監測區礦業活動佔地中，金屬礦開采導致的佔地佔主導部分，其中又以鉛鋅礦的佔地最多。
2）調查統計分析得出礦業活動佔地面積的與當地礦業開采活動強度成正比、市場需求、違法開采比例成正比。
3）政府部門宏觀政策直接作用於開採行為，間接影響礦業活動佔地。宏觀政策對調控礦業市場和間接控制礦業活動佔地有著積極的作用。
4）不同的開采類型與礦種，導致的地質災害不同，所引發的地質災害隱患存在明顯差別。露天開採的礦種，主要引發的地質災害有泥石流等，而地下開採的礦種主要是塌陷、地裂縫等。
（三）國家級冷水江錫礦山礦山地質環境監測示範區
1.項目概況
湖南省冷水江錫礦山礦山地質環境監測示範區是我國第一個國家級礦山地質環境監測示範區（圖7-5），2009年起，湖南省地質環境監測總站在中國地質環境監測院和中國地質調查局水文地質環境地質調查中心的組織下，在湖南省國土資源廳、婁底市、冷水江市國土資源局和中南大學、中國礦業大學的大力配合下，經過近5年的建設，已初具規模，形成一套行之有效的監測體系和較完善的監測網路。建立了1個沙盤模型（圖7-6），建立了現場監控中心辦公室，初步形成了「天空、地面、地下」的三維立體監測網路。吸引多家單位前來考察交流，起到了監測示範和推廣作用。培養了大批礦山地質環境監測方面的人才。已被國土資源部審批為全國第一批地質科學野外觀測基地。
2.採用的監測方法
（1）應用1∶1萬高精度遙感解譯開展區域監測
採用多波段、多時相和高解析度遙感影像，對區域內的礦山地質環境問題進行解譯和判讀。建立基於遙感波譜的具有一定精度保證的主要礦山地物類型、土地與植被破壞、地面塌陷等自動識別模型與方法，實現地物面積變化監測。其操作步驟為：
1）選取重點監測區域，充分了解研究區的地質環境背景，結合區內礦山分布，確定遙感監測方案。
2）遙感影像選取高解析度衛星影像（QuickBird或IKONOS）數據。
圖7-5 錫礦山銻礦區示範區標牌
圖7-6 示範區監測沙盤模型
3）利用遙感影像數據，對礦產開采區侵佔土地、植被破壞、固體廢物堆放、尾礦庫分布，采空區地面沉陷、滑坡、泥石流、崩塌等地質災害，礦產開發引發的水土流失和土地沙化，礦區地表水體污染、土壤污染等礦山環境地質問題進行解譯和判讀。
4）收集研究區1∶1萬地形圖數據，將遙感影像配准到地形圖上，採用目視解譯、人機結合解譯和計算機自動提取等方法將解譯的內容按實際規模大小標在地形圖上，並填寫遙感解譯記錄表。
（2）礦山地質環境問題採用1∶5萬精度開展調查
調查方法與內容依據《全國礦山地質環境調查技術要求實施細則》（修改稿，中國地質環境監測院，2004）。調查內容包括：
1）礦山開發對土地資源和地質地貌景觀的影響與破壞；
2）礦山開發對水資源特別是地下水系統的影響與破壞；
3）礦山地質災害的類型、規模、損失及危害；
4）礦山環境污染問題。
（3）示範區塌陷區監測採用地面監測與深部監測相結合
（4）建立地面沉陷監測網
在未受開采影響的區域布設監測樁，作為基準點；在地面沉陷區內布置監測樁，建立地面塌陷監測網路。為了全面准確地獲得整個采動影響范圍的沉陷資料，監測點設計成網狀。一般測點間距為300m×150m，在地面建築物密集區的周邊范圍內為重點監測地區，測點加密，間距為150m×150m。監測點主要布置在寶大興（北礦區）地面沉陷區，共布設測點100個，其中基準點4個，監測點96個。地表移動觀測點布設在地表，用於研究地表移動和變形的規律。
（5）沉陷區監測方法
1）地面塌陷採用GPS、全站儀監測、水準儀等多種監測儀器相結合；採用全站儀測量水平位移，水準儀測量垂直位移。
2）地表裂縫監測採用裂縫計測量，測距儀、羅盤和皮尺測量最大地裂縫長度、寬度、深度、地裂縫走向（圖7-7）；最大裂縫處兩側埋水泥墩、鋼筋樁，定期監測其動態變化。
圖7-7 設置的光柵光纖地裂縫監測儀
3）深部水平位移採用鑽孔傾斜儀測量（圖7-8）。
（6）監測技術培訓
邀請有關專家對於GPS、全站儀、水準儀的使用進行系統培訓。
（7）數據採集及整理標准化、規范化
示範區監測網路建立後，每隔60天採集一次監測數據。監測數據的記錄有統一的格式，建立了礦山地質環境監測資料庫，並按照標准格式進行數據錄入和存儲。
（8）監測技術方法研討
邀請部分省地質環境監測總站及科研院所有關專家，就我國礦山環境監測技術方法進行研討，對本項目工作進行指導。
（9）示範區監測技術方法總結
在示範區遙感解譯、礦山環境地質問題調查及多種監測方法監測基礎上，對於各種監測方法的精度、優缺點及進行比較，對各種監測技術方法進行總結及成果推廣。
3.監測成果
（1）階段性成果
根據監測示範區建設與部署，階段性成果有：水準平差報告及水準測量觀測記錄；基準網GPS平差報告；沉降觀測表；監測點變化速率圖；監測點平面位置圖；地面高程變化等值線圖；沉降觀測分析報告；地質災害防災明白卡；階段性成果驗收報告。
圖7-8 設置的多點位移計（自動監測深層垂直位移）
（2）監測研究成果
1）從監測區域的數據顯示，在形變的大小上，水平變形大於垂直變形，總體為1∶2，水平和垂直形變主要集中在中間區域。
2）塌陷區的監測中可以分析出，區地面變形前期變化較劇烈，具體是2010年2月至2010年10月期間變化較劇烈，但是2010年10月之後，該區域相對穩定，變化較緩慢。在一些遠離礦區的點位，未發生大的形變，較穩定。
3）數據在整體上能夠反映寶大興塌陷區的形變情況，局部上也能夠體現在監測過程中，各個點位的變化過程。綜合評價，監測數據能夠反映塌陷區域的形變，目前監測的結果分析得出，沉陷區域目前處於穩定狀態。
4）基於地表和岩層內部監測數據，綜合考慮地質條件和采空區特徵等多種因素，採用兩級模糊綜合評判的方法，對示範區地表穩定性進行了分區預測，將示範區劃分為穩定區、基本穩定區和不穩定區；將不穩定區劃分為活躍區、較活躍區和一般活躍區。示範區穩定性分區為礦山地質環境恢復治理與防災減災提供了科學依據。
相關成果見圖7-9、圖7-10。
4.示範區今後的建設方向
（1）實現自動化監測
今後將逐步建立自動監測網，實現全天候實時監測、自動傳輸功能，如安裝GPS自動接收儀、光柵光纖自動傳輸儀、自動監測傳輸應力計、裂縫計、位移計等，建立遠程監控信息平台，繼續開展監測技術方法的研究。
圖7-9 錫礦山三維立體區域沉降圖
（2）開展地下水污染監測及防治技術研究
礦區地下水、地表水砷、銻等污染嚴重，甚至影響到資江流域。下一步應開展地下水監測工作，在野外科學觀測基地共建機制下，逐步實現自動監測，聯合開展礦區地下水砷、銻污染防治技術和防治對策科學研究，為礦山地質環境治理提供技術依據。
（3）監測技術推廣、應用
建成能夠體現原始創新能力和監測預警技術集成創新能力的開放性科研基地，在地面形變、地下水監測預警等重大科學問題方面有所突破，打造科技創新人才隊伍，加快科技成果轉化和應用。
圖7-10 錫礦山平面傾斜圖
湖南省通過礦山地質環境常規監測、遙感監測，及時掌握了礦山的地質環境變化情況，為相關主管部門進行礦山地質環境保護與治理工作提供了最新監測數據。通過錫礦山地質環境監測示範區建設，採用多種監測方法、監測儀器和監測技術，進行相互對比分析，選擇適合推廣應用的監測技術，為全省礦山地質環境監測提供了有力的技術支撐。
二、礦山地質環境監測存在的問題
以往礦山地質環境監測工作雖然取得一定成效，但仍存在以下不足。
1.系統的礦山地質環境監測體系尚未形成
湖南省以往礦山地質環境監測網路覆蓋不夠全面，沒有建立統一規范的監測制度和監測體系，監測數據缺乏系統性和完整性，難以全面把握礦山地質環境動態變化趨勢。面對新形勢下礦山地質環境保護和管理工作的要求，亟待建立全面的監測網路體系，監測工作在組織形式、監測程序、監測方法和資料匯交制度等諸多方面需要不斷完善。
2.監測數據的實時性、時效性、連續性不夠
以往監測工作基本屬於項目性質，大多是在某一特定時段、針對某一特定目的、根據某一特定方式開展礦山地質環境監測工作，監測的時效性不強，連續性不夠，成果資料不規范，不統一。
3.多種監測技術方法尚未在同一個礦區開展對比研究
盡管如InSAR、高精度遙感等一些高新監測技術已在一些礦區開展試驗，但由於試驗區大多缺乏長時間監測數據的積累，這些高新監測技術的精度缺乏驗證與對比，因此需要進一步探索。
4.監測工作經費不足
各級財政沒有安排礦山地質環境監測專項經費，各級國土資源主管部門對礦山地質環境監測經費的投入十分有限，由於監測工作經費沒有保障，造成監測工作停滯不前，設備陳舊老化、設施破損嚴重，影響監測成果質量，難以滿足准確快速實時監測的需求。