与世界其他矿业大国相比，我国是一个矿业集中度较低的国家，就产量与从业人数而言，我国的小矿可谓世界之最，这与我国大中型矿床少、小型矿床和矿点多的矿产资源禀赋特点有关，也是我国小矿居多的客观原因;其主观原因就是我国改革开放初期“有水快流”政策的实施，大矿、小矿、集体、个体一哄而上的政策导向使小矿如雨后春笋般地发展起来。

随着我国众多小型矿山浅部资源逐渐枯竭、能源供给侧结构性改革、国家关井压产和淘汰落后产能政策实施以及矿山准入门槛提高等，大量不符合国家安全与生态环境标准、无效益的矿山企业被迫关闭。据统计，20世纪90年代中期全国矿山总数尚有28万多个[1]，但经数次治理整顿，2005年减少为12万余个[2]，2016年底减至6.7万个[3]。20年全国共关闭矿山超过21万个，且在未来5～10年将有更多矿山实施关闭。以煤为例，我国煤矿数量在20世纪90年代曾多达约10万个，绝大部分为小型煤矿，多分布在国有大型矿区浅部，截至2016年底已减少至不足8 000个[4]，20年共关闭煤矿超过9万个。

矿山建设与开发的目的是获取矿产资源，发展经济，提高社会生产力，改善人类生存质量;但由于多种原因，实际上有相当数量的小型矿山在其建设、开发、闭坑的全生命周期过程中，对其周围生态环境产生了相互伴生的正、负两种效应[5]。

以往研究多集中在矿山建设与开发过程中的生态环境负效应问题，笔者主要探讨矿山全生命周期最后阶段——闭坑矿山，不仅分析了闭坑矿山生态环境负效应的基本类型和有效防控与治理对策，而且剖析了与其伴生的生态环境正效应的类型、特征和合理开发与利用初步设想，与闭坑矿山伴生的正、负生态环境效应演化机理、调查勘探、评价预测、修复治理、开发利用、监测预警、政策法规和信息系统建设等，是我国闭坑矿山未来应该解决的重大热点课题。

矿山关闭后由于停电和停止排水、通风等功能运行，井下水位逐渐抬升，扰动破坏了矿区不同充水含水层原有的地下水补、径、排条件，导致地下水流场和水化学场等发生变异;同时煤矿井下瓦斯聚集，浓度逐步增高，对其周围生态环境产生了一系列的负效应，如矿山周围的含水层地下水污染风险、对其附近生产矿山形成的透水或瓦斯突出爆炸等安全风险、增大周围生产矿井的排水和通风负担、对矿井周围水生态环境的冲击、矿区地面二次塌陷、矿井周围城镇高层建筑地基稳定风险和基础设施危害等。根据北京市整体规划，2019年京西煤矿区矿井全部关闭，届时京西矿区将进入“后煤矿”时代，由于地处北京西部岩溶地下水系统补给区和生态涵养区核心地段，这些闭坑矿山采空区存储的酸性矿井水将成为京西岩溶地下水系统的“定时炸弹”，对北京市的岩溶地下水供水安全构成巨大威胁，闭坑矿山的“三废”和沉陷等问题直接危及京西乃至北京整个下游地区的生态环境质量，使其无法承担起定位的生态涵养功能;1999年陕西黄陵沮河沿岸，因40多个小煤窑关停，造成沿河地面二次塌陷，河水通过塌陷通道和关闭小煤窑口渗漏补给地下水，造成沿河地下水污染，并使河流下游地下水位抬升而溢出地表，形成地表沼泽，淹没农田;2000年江苏徐矿集团因关闭矿山停止疏排地下水，致使污染的矿井水涌入附近正在生产矿井，严重威胁了周围矿井的安全生产。

与生态环境负效应相伴生的闭坑矿山的正效应，以往研究较少。事实上，闭坑矿山遗留的大量地下采掘空间、矿业城市地面土地资源、井下水与热资源、矿山科教、旅游、影视和体能训练等资源、井下原位科学试验设施等，是闭坑矿山为人类留下的可利用宝贵资源，是延长矿山产业链的重要支撑点，是闭坑矿山对生态环境作用的正效应，应该充分合理的挖掘这些宝贵的正效应，使其得以资源化并综合开发利用，变废为宝，化害为利。

1 生态环境负效应

1.1 形成污染矿井(坑)水源

闭坑矿山一旦停止排水，原有井工矿山的采空区、老窑和废弃井巷构成了庞大的地下存储水空间，露天矿坑则可形成“人工湖”。受区域水文地质条件控制，矿井(坑)水体的水位将随着含水层地下水或地表水补给逐渐抬升并趋于稳定，最终形成了巨大的矿井(坑)水体。

由于许多矿床(特别是煤系)含有黄铁矿等含硫矿物质，氧化后易形成硫酸盐，甚至硫酸，使得矿井(坑)水多呈酸性，甚至强酸性[6-8];金属矿床常含有大量金属离子，甚至有害重金属离子;其次，丢弃在井下的腐蚀腐朽后的金属、木质支护材料、污泥、机油和人员生活排泄物等，往往成为矿井(坑)水的污染源。因此，闭坑矿山的矿井(坑)水的水质一般较差，常为污染性水源。

1.2 串层污染地下水与地表水

矿山生产阶段形成的顶板导水裂隙带和底板扰动破坏带既是采掘时期地下水向矿坑(井)充水的通道之一，也是闭坑矿井(坑)水反向补给地下含水层的主要通道。在天然和人为充水通道控制下，劣质矿井(坑)水将通过多种通道以多种途径和方式串层污染地下含水层，甚至污染当地地下水水源地。山东淄博矿区中奥陶统岩溶裂隙水曾经是当地生活和工业供水的主要优质水源地，但随着大量煤矿的关闭，污染了的矿井水反向补给地下水，导致优质奥灰水被严重污染，且污染区域还在不断扩大，已造成上百口供水水源井报废，严重影响了当地城乡和矿区居民的正常生活与生产[9-10]。

污染矿井(坑)水或受污染的地下水，一旦渗流出露地表，就会形成污浊的泉水或使清泉变污，从而污染地表水系，损害土壤，破坏地表生态系统。矿山污水反向补给含水层和直接地表排放以及污染矿井(坑)水自然溢出，正是山西娘子关泉域岩溶地下水和地表水系统受到污染的主要原因之一[11-14]。

1.3 矿区地面二次塌陷

闭坑矿山充水后，井工矿山采掘区域原来已经处于应力平衡稳定状态的煤岩柱体被水浸泡后，由于强度降低可能失稳，诱发矿区地面二次塌陷，甚至出现山体崩塌和滑坡等地质灾害。湖北省荆门市石膏矿区在2010年停产后发生了数十次采空区地面塌陷，造成工业园道路和建筑物等的破裂[15];对于闭坑露天矿山，特别是沉积型露天矿山，由于矿坑坑底积水，矿坑边坡极易失稳，形成大面积滑坡灾害，特别在雨季，这种现象更为严重[16-17]。阜新海州露天矿在闭坑后仍然存在滑坡问题[18]。

1.4 矿区高层建筑地基失稳和基础设施危害

随着我国城镇化进程不断加快，城区持续扩张和房地产业蓬勃发展，受征用地限制，不少工业与民用建筑(甚至高层建筑)、高速铁路和公路等基础设施工程建设在矿区采空区之上或附近[19-20]。由于采空区历经多年稳沉演变，上覆岩层和地面已趋于稳定，且由于生产矿井连续开采排水而处于非充水状态，高层建筑物地基和基础设施等稳定性尚好;但矿山一旦闭坑，井下采空区将逐渐积水，抬升的矿井水位将建筑物地基岩土和基础设施等被水长期浸泡，破坏了岩土体地应力场与水动力场的原有平衡。如果建筑场地断裂构造或裂隙密集带发育，这些原生地质构造因被水长期浸泡，可能被二次激发活化。这些因素可能会影响采空区上或附近高层建筑物地基和基础设施等的稳定，甚至诱发建筑场地和基础设施等地面鼓起或塌陷等变形，导致建筑物和基础设施等破裂损毁等。针对采煤沉陷所造成的居民住房、学校、医院以及供水、道路等损害，我国投入了大量财力、物力和人力进行治理[21]，仅山西省就投入超过300亿元，其中约158亿元用于受影响的65.5万居民搬迁，约60亿元用于公共基础设施建设，约60亿元用于沉陷区环境治理与土地复垦[22-23]。随着采空区条件改变，貌似稳定的采空区地表仍可能失稳，进而破坏高层建筑物地基和基础设施。

1.5 威胁周围生产矿井安全，增加安全投入

闭坑矿山井下采空区形成的大面积巨大积水体，严重威胁着周围生产矿山的安全运行，巨大采空区积水体像一颗“定时炸弹”，侧向或高悬于临近生产矿井，若2者之间防水隔离煤(岩)柱尺寸不足或受到后期扰动破坏，位于高势能一侧的采空区积水就会透水淹没所有低于积水采空区标高的采空区(如积水量充足)，其后果不堪设想。2005-08-07广东梅州大兴煤矿一次6人死亡、115人至今下落不明的透水事故以及2005-12-02河南洛阳寺沟煤矿一次42人死亡的透水事故等就是例证[24-25];如果防隔水煤(岩)柱体虽未被完全破坏，但由于采掘工程扰动已失去完全防隔水能力，采空区积水在部分区段向生产矿井持续充水，这样导致生产矿井的排水负担增大，增加了矿井的生产成本[26]。2010-02-06徐矿集团旗山煤矿发生重大透水灾害[27]，其原因就是因临近的夏桥煤矿、韩桥煤矿关闭后井下水位抬升导致水头压力增大，这些闭坑矿井的积水通过断层和弱含水层透入煤矿。为了保证煤矿的生存安全，每天需从旗山煤矿和关闭煤矿抽排矿井水逾20万m3，加大了生产矿井的排水投入。这些矿井水铁离子高达500 mg/L，锰离子高达30 mg/L，大量污染矿井水的地面直排又导致周边主要河道中铁锰离子浓度超出地表水质标准近200倍，受污染水体近1 000万m3，不仅严重影响了周边30万群众的生活和生产，还直接威胁了京杭大运河这一重要饮用水源地的供水安全。

其次，闭坑矿山若处理不当，其伴生的CH4,H2S等气体将逸散到大气之中，污染空气甚至破坏臭氧层;闭坑矿山若与生产矿井之间存在连通通道，闭坑矿山采空区聚集的瓦斯以及有毒有害气体，就容易扩散或被抽吸到相邻生产矿井，威胁周围生产矿井的安全生产，降低了生产矿井通风系统的稳定性与通风效率，增加了通风系统的复杂性与运行成本;另外，闭坑小煤矿漏风容易导致煤层自燃，增加了自燃煤层矿井的防灭火成本与工作难度;再者，闭坑矿山的火灾、瓦斯灾害等也极易蔓延到相邻生产矿井，闭坑巷道遗煤自燃致使相邻生产矿井发生火灾曾是矿井火灾的主要因素[28]。

2 生态环境正效应

2.1 储藏效应

2.1.1 农作物储藏场所

在我国北方，冬季寒冷漫长，而许多农作物并不耐受低温。如果将红薯、大白菜、萝卜、香蕉、南瓜等这些并不耐受低温的农作物储藏于温暖的闭坑矿山井巷中，不仅能够节省储藏室的建设费用和用地，还可以节省不少供暖设施的购置、安装与运行费用。夏季，井巷温度又明显低于地表，湿度又较大，适合韭菜、黄瓜、大葱、蕃茄、冬瓜等农作物较长时期的储存和保鲜。西北地区比较干燥的闭坑矿山井巷还可以建成粮库。井巷空间作为农作物储藏场所开发利用，储藏量巨大，节能环保，节约土地，效益可观。此外，闭坑矿山的地下采掘空间也可为大量物流货物提供仓储场地。

2.1.2 流体资源和有害气体储藏场所

如果地质条件适宜，闭坑矿山井巷和采空区可作为石油、天然气等流体资源的储藏场所[29-31]，能够节省大量建设费用。为降低温室效应，也可将CO2等工业废气封存于闭坑矿山的采空区之中。1973年第1次世界石油危机以后，美国、法国、德国、比利时等国就利用废弃矿井建设了大量“地下油气库”。例如:20世纪70—80年代，美国能源部在德克萨斯和路易斯安娜两个州的地下盐岩矿井建立了五大战略石油储备基地，总储存能力达1.37×109 t。法国也利用矿井废弃井巷作为轻油等战略物资的地下储库。1963年，美国利用科罗拉多州的一处废弃煤矿建成了世界首座废弃矿井地下储气库。比利时SA燃气供应公司1975年和1982年分别在Anderlues和Peronnes先后建成了两座废弃煤矿天然气地下储存库并投入使用。1965年，德国在布伦瑞克利用废弃采矿空间建成了天然气储气库。中国第1个盐穴地下储气库(金坛储气库)也于2005年开始建设，设计容气量为17×108 m3。国内也有将工业废气、废水等注入资源枯竭的油气地层或封闭条件良好的闭坑煤矿之中的研究与建议[32-33]。

2.1.3 城镇垃圾和固废储藏场所

城镇在建设和改造过程中产生大量沙土、瓦砾和废渣等建筑垃圾，居民日常生活也产生大量生活垃圾。填埋城镇垃圾，往往需要在城镇周边购买占用大量耕地。长此以往，城镇会被“垃圾山”所包围，既影响观瞻，又影响城镇日后发展;随着购地成本逐步增加等，城镇垃圾填埋日益成为市政部门的棘手问题。经过环保处理改造的露天矿坑和井巷采空区若作为无害或经过无害化处理的城镇垃圾和其他固废储藏地[34-35]，既可解决令人头痛的城镇垃圾和固废堆放填埋问题，也能够减轻采空区沉降或二次塌陷等不稳定问题，还可为露天矿坑的环境再塑创造条件。

2.2 资源效应

2.2.1 土地资源与办公场所及辅助设施

中大型矿山企业往往占有大量土地资源，建有办公楼、澡塘、职工食堂、设备维修车间等，不少矿山企业还建有相当数量的家属楼以及医院、学校、幼儿园、救护队等，有完善的供水、供电、供暖、通讯、安保、医疗、教育等设施和系统。矿山闭坑后，若土地资源弃之不用，人去楼空、地面生产、生活设施闲置，将造成极大浪费，曾经繁华的矿区多年后将杂草丛生、房倒屋塌、一片狼藉、满目疮痍，从而成为不安全、不稳定的场所。如果政策到位、措施得力，闭坑矿山的土地与建筑等资源得到充分利用，就可以实现华丽转身、再现繁华景象。例如:结合国家的新农村建设、脱贫攻坚等战略，吸引农村人口就近转移，将矿区建成新型村镇，将原有办公场所改建成村镇政府驻地，将职工澡塘改建成社区洗浴中心，将职工医院改建成社区医疗中心(门诊)，将职工食堂改建成农家乐美食城等，将闲置土地复垦或绿化修葺成为休闲公园。这样，矿区转化成新型村镇，既可为农村人口转移提供了条件，又可为地方政府节省大量基建投资，还可通过资源变现为闭坑矿山转型发展和职工安置创造条件以及为继续留在矿区生活、工作的职工提供生活服务保障，一举多得。另外，也可以充分利用闭坑矿山的土地资源与现成设施，壮大非煤(矿)产业，积极安置矿山职工重新就业。河南能源焦煤集团小马煤矿关闭后，焦煤集团就充分利用小马煤矿的土地、办公与地面设施，将其防治水中心、瓦斯治理公司、供应处物资总库、物资分公司车间、神龙公司等单位设置在闭坑矿山大院之内，还引入社会资金将原来的职工宿舍装修改建成为焦作市伍福养老院等，取得了良好的社会、经济效益。河南能源义煤集团华兴公司在矿井关闭后，正着手发展壮大耐火材料厂、棕刚玉厂、支架维修厂和钡盐厂等其所属非煤企业;义煤集团建设了500万t储配煤基地，远期目标将利用关闭后的北露天矿坑将能力提升至5 000万t。

至于地理位置偏远、规模微小、开发利用价值不大的闭坑矿山，则应采取复垦、植树、种草等措施，恢复或再造美好生态。

2.2.2 残留煤资源

大部分闭坑矿山井下仍然残留着相当数量的煤炭资源，如“三下”压煤、残留的各类煤柱体、遗留零散煤炭、不可采或不好采煤炭等资源。应用煤炭地下导控气化技术，可将闭坑矿山的这些废弃残留煤的宝贵资源在地下直接气化为高附加值的清洁能源，回收闭坑矿山中废弃煤炭资源，生产高端清洁气体能源产品和现代煤化工产品及绿色煤电多联产产品，全面带动煤与非煤、地下与地面、工业与农业、装备制造与服务业、相应的地质灾害与环境治理和生态恢复与建设的协调发展，实现“变废为宝”。

2.2.3 地热资源

不少闭坑矿山开采深度达数百米，甚至超千米，地温较高，有的还存在地温异常，大多数矿井生产时期把地热作为热害处理，少部分矿井也作为热源开发利用。矿井一旦闭坑后，地热已有益无害，可充分开发利用。例如:可将较高温度的矿井水抽出，再将热能交换出来，为洗浴、社区住户供暖、井口冬季保温等提供热源，开发利用地热资源，绿色清洁环保。

2.2.4 煤层气资源

有的闭坑煤矿虽然煤炭资源枯竭，但仍有较丰富的煤层气资源[36-37]可供发电或为城镇居民提供燃气。煤层气的主要成分是甲烷，而甲烷对臭氧层具有很强的破坏作用，其温室效应是CO2的21倍。开发前，应首先对闭坑矿井的煤层气资源量和聚积规律进行评估和分析，预测经济效益。开发利用闭坑矿井煤层气资源，既有经济价值，又有环保意义;既要看重经济效益，更要看重环保效益。法国、德国等已将关闭矿井的采空区煤层气开发后输送到城镇社区作为居民生活气源。

2.2.5 伴生固体资源

保留并利用闭坑矿山的原有通风、运输、供电、通讯以及部分井巷工程和地面的办公、生活、仓储设施等，开采煤系共伴生固体资源，能够为新资源开采节省大量矿井建设投资;同时闭坑矿山也可以减少设备拆除费用，盘活原有固定资产。例如:有的煤炭生产企业已提出了煤铝联采可行性方案[38];河南能源义煤集团已经拿到全国首个煤铝联采许可证[39]，计划在煤炭开采过程中和结束后同时和继续开采铝土矿资源。

2.2.6 矿井(坑)水资源与防洪

闭坑矿山的矿种资源不同，矿井(坑)水的水质差异较大，即便是煤矿，不同的煤种及其理化特征、围岩条件，矿井(坑)水的污染程度也差别明显。不同行业用水，对水质要求不同。将矿井(坑)水资源化[40-41]，直接从矿井地面抽水或将矿井(坑)水净化处理后，可以用作建筑、除尘、农林灌溉、洗煤厂、电厂等的供水水源，能够缓解水资源不足，特别在我国北方干旱半干旱地区，其意义重大。利用巨大的矿坑与矿井采空区汛期拦洪，可有效降低洪峰流量，减轻洪水灾害，这也是闭坑矿山的一个正效应。

2.3 种养殖场地

闭坑矿山井巷，特别是平峒，由于具有避风、避雨、避暑和避寒等功能，是畜牧业养殖的好场所，未受污染的含水层地下水又可为牲畜提供良好的饮用水源。井巷既可以作为北方牧民冬季的养殖场，如羊圈等，让牲畜躲避严寒，也可以作为酷暑时节放牧时牛羊等的“纳凉之地”和极端天气条件下的“避风港”，还可以改造成为鹿、麝、熊、貂、狐、鸡、鸭等的饲养场。根据矿山井巷阴暗潮湿的特点，还可以养殖蛇、蜗牛、蝎子、鱼、鳖等药材或高档食材，也可以种殖蒜黄、蘑菇等高档蔬菜，为新兴农业发展提供种养殖场所。

2.4 军事防御工程场地

中国周边环境关系复杂，崛起之路必然充满荆棘坎坷，世界并不太平，居安尚当思危。我们抱有最真切的和平愿望，但也应有战争条件下的充分准备。闭坑矿井的大量井巷空间原来支护条件好，结构稳定，可以开发为地下防护工程，作为地下军事指挥中心、防空洞、士兵和军用装备隐蔽地、核防工程等，成为国家军民融合战略试验区。

2.5 疗养场地

一定深度下的井巷空间，温度基本恒定、湿度适宜，有的盐矿还具有特殊的空气质量，有的矿井水具有特殊的矿物组分，对某些老年性疾病、呼吸道疾病、过敏性疾病以及部分皮肤病等有很好疗效。例如:波兰维利奇卡盐矿曾利用210 m深处的废弃岩盐井巷建成了一座过敏性疾病研究所，供呼吸道疾病患者治病疗养。乌克兰曾在喀尔巴什州地下深度206～282 m的岩盐矿井内开办了一所医院和一个国家疗养院，用于治疗哮喘病人，治愈率达84%[29]。

2.6 地下城市

在我国闭坑矿山中井工矿居多，有的矿山斜井开拓，但坡度较小，有的则是平峒开拓，不少矿山井底车场、大巷以及排水泵房、配电硐室、炸药库、材料库、避难硐室等主要硐室空间宽畅，围岩条件好，支护强度高，结构稳定，并有一定装修，有的煤矿还曾建有井下小卖部，井巷内部常年气温相对恒定，湿度适宜，通风条件好，可开发为宾馆、医院、博物馆、地下超市、停车场等，也可建成养老院，或城市高端社区供人们日常居住生活，也可开发成为老年人或慢性病患者冬季躲避严寒、夏季躲避酷暑的恒温场所，形成新的产业。既开发利用了闭坑矿井的地下空间，又可节省地面土地资源，经济、社会、生态效益显著。上海天马山世茂深坑五星级酒店就建设于深度80 m的废弃矿坑之内，共19层，坑外为3层，坑内16层，其中有2层在水下，包含酒店客房、会议、餐饮层，总投资百亿元。该酒店既是世界上首座利用闭坑矿山建设的高档豪华酒店，也是世界上海拔最低的现代化特色建筑，融天然室内花园、大型景观瀑布、水中情景房等为一体，于2013年3月正式动工，预计2017年竣工并试营业[42]。

2.7 旅游休闲体能健身场地

闭坑矿山通过改造与环境整治，打造成矿山公园、生态公园、地质公园、体能健身等场所，开发为旅游专线或综合旅游项目的支线，国内外已有不少相关开发实例。我国不少闭坑矿山邻近城市或旅游区，依山傍水、四邻环境秀美，交通便利，有很好的开发条件和发展前景。选择条件适宜的闭坑矿井，将其通风、排水、运输、通讯、供电等系统以及井筒、车场、风门、溜煤眼、防水闸门、上下山等设施整体或局部保存下来作为旅游场所，供人们休闲健身、体能训练和体验井下生活。露天矿坑也可以通过环境再塑，深部蓄水后形成“人工湖”，开发为“水上乐园”或游泳池，再将浅部绿化，把生产时期的台阶改造成走廊，从而华丽转身，成为城乡居民的休闲之地;有的露天矿山，揭露地层较多，又蕴含丰富的动植物化石，可以看到清晰的断层、褶皱、层间滑动等地质构造和各类化石，能够看到在地层天然出露头区或井下难以看到的各类地质现象，非常适宜开发为地质公园或地质专业学生的原位实习基地。

辽宁阜新海州露天煤矿于2005年关闭，2006年被列为首批国家矿山公园，2009年又被批准为全国首家工业遗产旅游示范区[43]。该矿山公园占地28 km2，由露天矿坑、主题广场、博物馆和环坑公路等部分组成。在露天矿坑可以看到侏罗纪、白垩纪等中生代沉积地层;在主题广场陈列有挖掘机、蒸汽机车、推土犁、钻孔爆破机等大型采掘运输设备;环坑公路将把地质遗迹、采矿遗迹、大型设备、选矿场地等具有科普价值的景点连成一线。已建成的还有湖北黄石、河北开滦煤矿、内蒙古赤峰巴林石、吉林白山板石、河南焦作缝山等国家矿山公园。多家单位曾做过河南义马北露天矿闭坑后建设矿山地质公园的可行性研究和环境再塑方案，在露天矿坑的西南侧现已建有银杏化石石阶考察路线[44-45]。

湖南长沙正在利用废弃矿坑建设冰雪施乐项目。该项目位于长沙大王山旅游度假区湘江欢乐城，是目前世界上惟一的一个将废弃矿坑华丽转身为冰雪游乐世界的工程，也是湖南省规模最大的旅游综合项目，计划投资120亿元，预计2019年投入运营。项目中，220 m长、160 m宽的巨型室内雪乐园主体建筑悬浮于深坑之上，并将部分水乐园活动项目置于雪乐园屋面之上，形成水与雪的垂直主题叠加。矿坑既能让戏水的游客尽情领略深达百米的矿坑工业遗址风光，又能为雪乐园独特的室内保温环境提供了天然的隔热屏障，矿坑水通过过滤、净化处理后还能为戏水池、景观水、海豚表演、潭底鲨鱼互动探秘等场所提供水源，最终形成以“欢乐雪域、欢乐水寨、欢乐天街、欢乐广场、欢乐丛林”五大主题为核心的欢乐王国[46-48]。

2.8 地下原位科技试验和科普场地

有的采矿科技试验，不宜放在生产矿井，可以在闭坑矿井开展。采后顶底板岩移破坏、矿井突水、冲击地压等矿山安全问题的科学试验若采用室内物理模拟或数学模拟等方法，受选取的地层、地质构造、开采参数、边界条件等限制，有时难以取得理想效果，若利用闭坑矿井开展井下现场原位科技试验，就能够取得可靠数据，更好地指导矿产资源开发。也可以利用有的闭坑矿井深度大、环境稳定、条件特殊等特点，开展极端条件下的生物学研究，或为物理学前沿领域如暗物质探测、中微子与质子衰变实验等提供深地低辐射环境。美国国家科学基金会曾于2007-07-10讨论将在已废弃的霍姆斯特克金矿山建一座世界最深的科学和工程学深地实验室[49]。此外，井下原位现场可作为科教和科普场所，供相关专业学生实习参观，供社会人群感受采矿科学的无穷魅力，了解采矿技术知识与方法，形象生动，能够起到事半功倍的学习效果。

2.9 利用势能差与电价差建设坑口抽水蓄能电站

虽然国家推行峰谷电价，低谷电价仅为高峰的一半左右，鼓励用户合理错时用电，削峰填谷，以降低发电与电网企业的调峰与运行成本，并提高系统设备容量的利用效率和节约能源，但实际效果仍不够理想，仍存在高峰时供电不足，低谷时电力有余。而煤矿不仅采空区体积大，而且采深大，不同水平之间又留设有防隔水煤岩柱，因此，不少矿井既有巨大的蓄水能力，不同水平之间也存在数十米，甚至数百米的势能差。再者，不同矿山开采的水平也不一致。这样，就可以将地面抽水蓄能发电技术应用于闭坑矿山。

为了解决供用电之间的平衡问题，国内外建有不少的地面抽水蓄能发电站，但地面建站受地形、岩性、构造等条件限制，地面蓄水要大量占地，还改变自然景观与环境，并且蓄水高度受限，其势能差不能与矿井相比。一些欧美国家就在闭坑矿山建设地下抽水蓄能发电站的可行性做了大量研究，有的项目已列入计划或正在实施[50-57]。利用不同矿井的采空区高差、同一矿井不同水平之间的高差，甚至将闭坑矿井与露天矿坑相结合，建设抽水蓄能发电站，在我国具有独特的优势，有很好的发展前景。如即将闭坑的辽宁阜新海州露天矿，面积为7 km2，其开采深度达350 m，可利用坑底作为下水库，地面作为上水库，利用采矿造成的人为势能差和白昼电价差，建设矿坑抽水蓄能电站。

2.10 闭坑煤矿瓦斯发电

对于大量瓦斯抽采发电煤矿，应该在其闭坑后继续综合利用瓦斯将其资源化，避免成为新的灾害点。由于闭坑前瓦斯抽采发电煤矿，一般均有完整的瓦斯地面卸压孔、瓦斯集输管网和瓦斯地面电站等成套设施，闭坑后部分矿井虽然可能因停止排水、水位抬升导致瓦斯解吸强度降低，但通过疏降水位、增加地面卸压孔数量、对未采动区实施压裂增渗等技术措施，仍可保持闭坑煤矿的瓦斯抽采发电。

2.11 利用露天矿坑或井工矿山沉陷区以及排矸场等光伏发电

露天矿坑基岩裸露，较难恢复植被;有的井工矿山采矿沉陷区或变得陡陡坎坎、或大量积水，难以继续耕作;闭坑矿山的排矸场(矸石山)由于土石混合、土质较差，不宜种植农作物，甚至因残存少量煤炭而自燃发热，造成无法种草植树。这些地方反而适合建设光伏发电站，实现闭坑矿山的资源化利用，还能减少燃烧煤炭，降低温室气体排放，属清洁能源发展项目。例如:浙江湖州利用废弃矿场，计划投资约2亿元，占地约700亩的光伏电站。该项目共计装设8万余块光伏板，建设20 MW农光互补分布式光伏发电项目，2016年初开始建设，一期光伏发电单元已经完工，实现并网发电，年发电量约2 000万kW·h[58]。安徽淮南在潘集区田集街道采煤沉陷积水区建成了世界最大的水上漂浮式光伏发电站，总装机容量为40 MW，由165 000块太阳能电池板组成、面积相当于121个足球场大小，还做到了“水下养鱼，水上发电”，一举多得[59]。我国类似的光伏发电站还有:山西吕梁孝义、山西孟县、宁夏石嘴山、徐州沛县等采煤沉陷区光伏电站以及霍林河矿区露天煤业20 MW光伏电站和安徽铜陵狮子山上的废弃矿坑光伏电站等[60]。

3 主要对策与建议

3.1 做好闭坑前地质测量工作

(1)矿山在关闭前，应仔细对照井下采掘工程与相关矿山图纸是否一致，将停掘、停采位置以及之前漏绘的采掘工程全部真实地绘制在采掘工程平面图、矿井水文地质图等主要矿图上，并将存在偏差和漏填的部分加以校正和补充。

(2)除非开发利用，否则应采用注浆封填措施，封堵井下水文地质孔、水源井，认真记录封闭日期、封堵长度与位置、封堵材料与数量和封堵效果等，并编制井下水文孔(水源井)封堵报告;同时封堵井下主要涌(突)水点，特别是由当地主要供水含水层补给的涌(突)水点，应认真记录施工日期、封堵材料与数量、封堵效果以及施工前涌(突)水点的涌水量、水位、水温等水文地质信息，并编制井下涌(突)水点封堵报告。

(3)按照规定的内容与程序编写并向有关部门提交矿井闭坑地质报告。

3.2 采掘资料归档

将收集、校审过的采掘工程平面图、矿井水文地质图等矿图、井下水文孔(水源井)的井孔结构图及其封堵报告、突水点封堵报告、矿井水文地质台帐、矿井闭坑地质报告等电子与纸质资料及时归档并长期保存，以供今后开发利用闭坑矿山、在相关区域建设活动前开展安全环境评估以及有关科研工作使用。

3.3 开展相关专题研究

资源种类不同，开采方式各异;即便同一矿种，由于所处位置、地表形态、含隔水层特征、生态植被、工农业发展程度等各不相同，矿山关闭后的生态环境效应也千差万别。既可以针对单一矿山，也可以就整个矿区在部分矿山或全部矿山关闭条件下可能出现的正、负生态环境效应开展专题研究，以便尽早发现负效应，及时处置，做到未雨绸缪、防患于未然;同时也可尽早发现其正效应，及时规划开发利用方案，避免盲目拆除设备、破坏系统而造成不必要的浪费和重复建设，从而趋利避害、化害为利。

3.4 闭坑矿山生态环境效应分类与差异化处置

根据开采资源种类、环境脆弱性、区域水文地质条件、当地工农业发展程度与旅游资源状况、交通位置以及矿山的开采范围、井巷工程质量等，对闭坑矿山的生态环境正、负效应进行研究、分析、评估、论证和分类。根据分类结果，采取差异化的政策和对策措施。列入关闭计划的矿山，若没有开发利用价值并存在严重环境负效应，应在当地政府主导下，制定严密可靠的防治对策措施，最大限度地减小其关闭过程中和关闭之后可能产生的生态环境危害;若具有良好开发利用价值，则应规划保护范围，制定保护与安全措施，编制综合开发利用方案，限定开采资源种类与区域，加强监督管理，避免盲目闭坑、“粗暴”封井。

3.5 次生地质灾害防治

对矿山闭坑后可能诱发的类如露天矿坑边坡、陡峻或松散山体、沉降不充分区等次生地质灾害，应采取削坡、河流改道、施工抗滑桩等对策措施进行防治，以避免地质灾害发生，或最大限度地降低地质灾害程度。如果灾害仍难避免，应拆除区域内的建筑物，搬迁住户，设立标志，限制人员进入，切实防止地质灾害伤及人员。

3.6 水环境污染防治

(1)应根据矿井(坑)水的不同污染程度、特点和危害，采取针对性的防治对策措施，避免对当地生态环境和区域地下水造成污染。

(2)闭坑矿山若开采影响范围内充水含水层富水性弱，且矿井水又不可能溢出地表，则可以采取封填井筒、封堵可能与采空区沟通的地裂缝等密闭措施，隔绝矿井水与空气的联通，形成缺氧环境，遏阻煤中黄铁矿等的持续氧化形成硫酸，避免水质持续劣质化，以减轻污染危害。

(3)若矿井水能够透过充水通道、水文孔(水源井)等集中通道反向补给主要含水层，对当地取供水和水源地造成现实或潜在危害，应采取地面或井下注浆封堵等措施，切断集中补给通道污染。

(4)矿井若发生主要含水层突水淹采区、淹井，已无恢复生产价值，被列入淘汰落后产能煤矿时，不能简单一关了之。在关闭之前，应对突水点进行注浆封堵，切断导水通道，避免将来形成的劣质矿井水污染当地主要含水层。

(5)如果没有采取上两条措施或者措施失效，则可以通过排水措施限制矿井水位，使其低于当地主要含水层底板标高，从而避免劣质矿井水反向串联补给含水层而污染地下水和供水水源地。采用此措施时，排水量一般不大，排水费用有限。

(6)矿井(坑)水污染防治应与其资源化综合利用相结合。

3.7 相邻生产矿井的防治水工作

(1)收集闭坑矿山相邻区域矿山的采掘情况，并绘制在本矿的采掘工程平面图等图纸上，调查矿界之间隔离煤柱的尺寸、完整性和稳定性，分析其隔防水作用的可靠程度。

(2)利用关闭矿山的井筒或通过凿打钻孔等方式，建立闭坑矿井(坑)水位的自动长观系统，实时掌握其水位变化。

(3)闭坑矿井老空水虽无透水危险、但可通过裂隙等薄弱带渗入相邻生产矿井时，应预测增加的矿井涌水量。如果相邻生产矿井排水能力不足，应扩大矿井排水能力。

(4)若存在闭坑矿井老空水透水危险，则需要采取注浆等措施加固、加宽薄弱的防水煤岩柱，同时提高矿井排水能力，完善防水闸门等防水系统，彻底消除透水危险，并编制针对性的防水灾应急救援预案。

(5)若无法排除矿井老空水透水危险，则需要采取排水措施将其水位限制在安全范围以下;或者将受威胁的生产矿井列入安全无保障类的落后产能矿山淘汰。

(6)在闭坑矿井老空积水区深部建矿时，要充分掌握积水区的底部边界条件，在相邻区段留设足够尺寸的防水煤岩柱;如果是急倾斜煤层，且无法消除老空积水隐患，应避免在深部新建煤矿。

3.8 生态环境监测与预警

闭坑矿山关闭后，还应继续定时或在线实时监测矿(井)田及周边生态环境，直到形成新的稳定的生态环境条件。主要监测内容包括:矿井(坑)水位动态与水质变化、相邻生产矿井涌水量与水质变化、地裂缝与地表沉陷、地表泉水与河水流量与水质变化、含水层水位与水质变化、地表建筑物稳定性、农作物及地表植被与水生物生长情况等。监测过程中，应不断分析监测数据，及时总结规律，并对演化趋势进行预测预警，以科学数据指导生态环境改善和灾害预防。

3.9 建立开发利用相关法规和标准

在开发利用闭坑矿山的正效应时，特别是将闭坑矿山作为城市垃圾、固体废料、工业废水、有毒有害气体的储藏场所前，应充分研究所利用矿山与其所在区域的地层、岩性、构造、与地下水补给径流排泄之间的关系以及所处位置、当地经济发展、人口密度与分布等，进行环境安全风险评估，国家也应当建立相关法规、标准，企业(开发者)应严格遵行程序，制定并落实严密措施，避免盲目开发利用而造成在开发利用闭坑矿山环境正效应时出现新的环境负效应。

3.10 密切结合当地经济发展和产业接替整体规划

应根据闭坑矿山的地理位置、规模、开采深度、井巷条件、地质环境、伴生资源、地面设施以及特殊品牌等因素，并权衡矿山闭坑后的生态环境正负效应，再与当地经济发展水平与规划、区位优势、产业接替，甚至气候气象等条件相结合，统筹谋划，并与国家发展战略相适应，做到合理开发挖掘正效应、科学预控治理负效应。例如:义马矿区的陕渑煤田、新安煤田等伴生有丰富的铝土矿资源，而当地建有同人铝业、东方希望、义翔铝业、万基铝业等铝产品企业，还建有数座火电厂等，那么，当地政府就可以支持闭坑煤矿保留原有的通风、运输、供电、通讯、排水等系统，鼓励开采铝土矿，为当地铝生产企业提供铝土矿原料，开发矿井水为火电厂提供中水。义煤集团北露天矿曾是关内第一大露天煤矿;坑内地层蕴含70余种动植物化石，其中银杏化石在世界上最为久远，曾作为第六届国际古生物大会的会徽，国内外古生物专家经常到矿坑考察;坑内还可以看到断层、褶皱、各种层理、波痕等地质现象以及较完整的中生代地层等。义马市作为资源枯竭城市，可以利用这些品牌将关闭后的北露天矿坑建设成为国家特色矿山地质公园，推动当地旅游经济的发展和产业转型升级。

3.11 采取多种融资模式开发与防治

开发挖掘闭坑矿山正效应和预控治理闭坑矿山负效应，具有工程量大、周期长、风险大、困难多、涉及专业与领域广等特点，需要大量资金投入。政府没有必要，也难以大包大揽;关闭矿山企业也无力承担;没有鼓励性政策，民间资本也不愿介入。因此，采取可行有效的多种融资模式是解决问题的关键之一，例如PPP新型融资模式(Public-Private-Partnership)等，政府出台鼓励性政策，闭坑矿山企业提供土地、厂房以及原有生产、生活设施，民间提供资金支持，做到相互取长补短、公私协力、多元融资，进而利益共享、风险共担、全程合作，就可以很好地开发挖掘闭坑矿山的生态环境正效应，有效预控治理其生态环境负效应，实现社会受益、企业解难、个人获利、环境改善、树立政府良好形象的多赢目标。

4 结 论

(1)闭坑矿山生态环境效应复杂，既有负效应需要防控治理，也有正效应可供开发挖掘。大量小微矿山关闭，已经出现了相当多的环境问题;今后还会有更多的中型、大型、甚至特大型矿山关闭，所带来的生态环境效应问题将愈发突出、更加复杂。为趋利避害，最大限度地避免闭坑矿山的生态环境负效应，最大限度地挖掘其生态环境正效应，开展相关研究正当其时。

(2)闭坑矿山的环境负效应主要包括劣质矿井(坑)水污染地下水与地表水、破坏生态、危害城乡供水安全，煤柱浸泡后失稳、断层活化等引起地面2次塌陷、山体崩塌、滑坡、高层建筑破裂等次生地质灾害，以及威胁相邻生产矿井安全等问题。

(3)闭坑矿山的大量采掘空间若合理开发利用，则可以发挥其生态环境正效应。例如:开发成为农作物储藏、农业种养殖、垃圾填埋、储油气场地，也可以开发为旅游、科教、休闲、疗养场所，还可以开发为地下科技试验场、地下宜居城市、防空洞、疗养院等;还可以将矿井(坑)水资源化、开发地热与煤层气资源，为当地生产供水，为城乡居民供热、供气;还可以利用巨大的采空区汛期拦洪，服务当地“雨季三防”工作;还可以利用不同标高采空区的势能差和峰谷电价差发电;还可以利用原有的通风、运输、供电等系统开发伴生资源。

(4)应当做好闭坑矿山的收尾地测工作，将地测、采掘资料完整归档，及时开展闭坑效应研究并分类，加强闭坑矿山的地质环境监测与地质灾害、环境污染防治等工作;切实做好闭坑矿山相邻生产矿井的防治水工作，避免闭坑矿井(坑)水危害生产矿井安全;对于有开发利用价值的拟停产矿山，切忌盲目关闭，应及时提出开发方案。

(5)尽快建立闭坑矿山正效应开发挖掘的相关法规和标准等，严格遵行闭坑程序，绝对避免因盲目开发挖掘正效应而造成在开发利用过程中出现新的环境负效应。

(6)密切结合闭坑矿山所在地区经济发展和产业接替整体规划，根据闭坑矿山的地理、地质、开采、伴生资源和地面设施等特点，权衡矿山闭坑后的生态环境正负效应，做到合理开发挖掘与科学预控防治。

(7)针对闭坑矿山正负效应的开发挖掘和预控治理具有工程多、资金投入巨大的特点，应采取可行有效的多种融资模式，实现社会受益、企业解难、个人获利、环境改善、树立政府良好形象的多赢目标。

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