煤矿采空区地面沉降、塌陷的机理
随着地下开采工作面的推移，上覆岩层内部的原始应力平衡状态受到破坏，岩层内部的应力重新分布以达到新的平衡。采场顶板的变形过程与上覆岩层的变形过程是不同的，即采场的顶板岩层变形、层面开裂、弯曲、离层，达到极限垮距开始断裂、垮落，形成初次垮落乃至周期性垮落过程。在非充分采动过程中，采场上覆岩层表现出垮落、断裂、离层、移动和变形等特征，形成四个带，即垮落带、断裂带、离层带和整体弯曲下沉带。在充分采动后，上覆岩层形成三个带即垮落带、断裂带和弯曲下沉带，最终表现为地表大范围的下沉。现以三号井田采空区为例，分析地面沉降塌陷的发育程度与采厚、采深、地层岩性及采空区的几何尺寸等要素的关系，而且研究发育过程与回采的时间关系，进行机理分析。(1)岩层破坏与地面变形的几个阶段
目前关于采空区岩层破坏与地表变形的机理研究有多种假说和理论模型，如拱形冒落理论、悬臂梁冒落理论、岩块碎胀充填理论、冒落岩块铰接理论、砌体梁理论等。将这些理论加以整合，可以把大峪沟煤矿长臂开采造成的顶板岩层破坏分为以下三个阶段，我们将之称为“空腔理论”。
第一阶段发生在回采的初期，采空区长宽尺寸较小(小于1/4～1/3采深时)，顶板上覆岩层的破坏形式分为三个带(图3.30)，即冒落带、断裂带和弯曲带。冒落带位于坑道的顶部，是工作面放顶后引起顶板岩层断裂破坏并垮落的范围。由于直接顶板的冒落，间接顶板底部所受的向下拉张力有所减小，其破坏形式不再是破碎垮落，而是以切层、离层的方式向地下临空区位移变形，形成一个裂隙众多的变形区，称为断裂带，该带也是拱形冒落理论所讲的平衡拱所在的部位。其中岩块虽然断裂，但彼此之间相互咬合呈铰接状态的整体，支撑上覆岩层。断裂带顶界至地表的岩体范围为弯曲带。弯曲带内裂隙发育程度不如断裂带，主要以向下的弯曲变形为主，所以又称为整体移动带。断裂带和弯曲带向下弯曲的应变与两端支撑的梁的受力变形相似，弯曲变形的范围和垂直位移的分布直接关系到地面沉降的范围和下沉值。需要注意的是，冒落带岩石垮落到下方坑道时，破碎的岩块会彼此支撑，形成大量空隙，总体积会比垮落前的原岩增大许多，即出现碎胀现象。若煤层薄，采厚较小，碎胀的岩石有可能将冒落带和坑道全部充满，此时，可对断裂带的底部施以一定的支撑作用，减少断裂带和弯曲带的变形量。进而减少地面的沉降幅度。
图3.30 第一阶段覆岩破坏示意图
在此阶段，地面变形主要以沉降为主，能否出现地裂缝取决于地表微地形和浅表岩土的岩性、受力情况，但总变形量较小，一般不会影响土地的正常耕种和房屋的安全性。
第二个阶段是第一个阶段的继续发展。采空区范围进一步扩大，冒落带的顶面会不断向上移动，带宽加大，进而使断裂带接近或达到地面(图3.31)，弯曲带消失。这个阶段，间接顶板的变形如同梁受力弯曲的极限状态，断裂带不仅裂缝发育，而且弯曲的下移量也急剧增大。在煤层较薄采厚较小的情况下，地下空间会被垮落岩块充满并对断裂带有一定支撑作用，但是，当采厚较大时，碎胀的岩块不足以填满冒落带和坑道时，断裂带与充填物之间则脱节，形成空腔，上覆地层的自重完全由断裂带承受。此时，地面发生剧烈下沉，大量地裂缝的产生、错动，可形成明显的沉降塌陷槽地。
图3.31 第二阶段覆岩破坏示意图
第三阶段是采空区顶板变形最严重的阶段，它是第二阶段进一步发展的结果。随着采空区范围进一步扩大，长度和宽度值大于采深，采空区中心距四周边界(非采空区)超过某一临界值时，中心点上方的岩层将全部折断、垮落，形成冒落带(图3.32)。由于冒落带已发育到地面，地面会出现最为严重的塌陷变形。而在近边界(小于临界值)地段，仍可保留断裂带，其受力状况如同悬臂梁。与之对应，地面变形与第二阶段相同。
图3.32 第二阶段覆岩破坏示意图
上述三个阶段是针对采空区不断扩大的条件下，中心点的变形而言的，除此之外，在边界外侧的一定范围内，不同发展阶段也存在变形不断发展的过程(图3.33)，W1、W2、W3、W4为不同阶段地表变形值。
对于一个特定矿区而言，是否会出现上述三个阶段，出现的地点在什么地方，何时出现，这些问题的解答都需要从开采深度(采深)、采厚、采空区扩大的时间过程以及岩层的力学性质等多个方面综合分析，理想条件下的理论计算或单因子的研究往往是难以真实地反映实际情况。因此，在实际工作中，建立在定性分析基础上的综合经验判据和半经验公式仍是一种广泛采用的办法。
图3.33 地表移动发展过程
(2)充分采动和非充分采动
为了便于定性和定量分析，目前常用到充分采动和非充分采动这两个概念。充分采动是指地下矿层采出后地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动状态称为充分采动。此后，开采工作面继续扩大，地表的影响范围也相应扩大，但地表最大下沉值却不再增加，地表移动盆地将出现平底。通常把地表移动盆地内只有一个点的下沉达到最大下沉值的采动状态称为刚好达到充分采动，此时的开采称为临界开采。非充分采动是指采空区尺寸(长度和宽度)小于该地质采矿条件下的临界开采尺寸时，地表最大下沉值未达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值。此时地表的移动盆地呈碗形。工作面在一个方向(走向或倾向)达到临界开采尺寸而另一个方向未达到临界开采尺寸时，也属非充分采动，此时的地表移动盆地呈槽形(邹友峰等，2003)。
结合前文的论述，所谓充分采动包括两种情况:①坑道顶板全部垮落，冒落带发育到地面。相当于第三阶段采空区中心点所出现的情形;②坑道顶部的上覆岩层未全部垮落，仍存在断裂带或断裂带弯曲带同时存在，只是由于碎胀的岩石充满地下空间并对断裂带底部有支撑作用，冒落带不再向上发育。这种情况可出现在采厚较小的第一、第二阶段和第三阶段采空区周边地区。
充分采动区的最大特点是地表下沉变形量达到该地段各种自然和采动活动所能引发的最大值。一旦达到该值，即使采空区继续扩大，边界外移，已破坏或未破坏的上覆地层不再变形，地面变形也会终止，呈稳定状态。
非充分采动主要发生在冒落岩块堆积体与断裂带之间存在空腔的情况下。在采厚较大且断裂带中岩块铰接，能够承载上覆岩层自重或上覆岩层中存在有承载力较大的“关键层”时，上覆岩层的形变可以暂时停止，此后进一步扩大采空区或受到震动变形活动还可以继续发生，直到形成充分采动为止。所以，非充分采动在上述第一、第二阶段和第三阶段采空区周边十分常见。
(3)地面变形的时间特征(采空区地面形变的稳定过程)
由非充分采动向充分采动的转化过程，实质上是冒落带厚度不断增大，岩石碎胀量增多，体积放大，逐渐填充地下空腔的堆积过程。伴随这一过程的上覆岩层形变，是导致地面沉降、塌陷的主要原因。岩层形变过程的暂时停止或最终结束，地面也会在滞后一段时间后，达到暂时稳定或最终稳定。根据大量的监测、统计资料以及3.3中大峪沟煤矿采空区的计算结果，都证明了这一点，就是地面变形大体可分为两个时期:
第一个时期是非充分采动时期，是地面变形出现到剧烈发生的主要期间，下沉速度和裂缝错动速度最快;此期下沉量占该地段最大下沉量的90%以上(图3.34)。
图3.34 井田二1煤不同采空尺寸下地表最大下沉量曲线图(以1112号孔为例)
在地层结构相似的河南矿区，如焦作、鹤壁、平顶山、义马大型煤矿下沉速率最大者为84mm/d，最小者为1.60mm/d，剧烈下沉期约在42～285天之间(表3.7)。
第二个时期是充分采动时期，该时期的主要特点是下沉速率减小，变形以沉降为主，相当于整个采动过程的尾端———残余变形阶段。由图3.34可以看出，当进入充分采动状态之前，即n1×n2<1时，地面累计下沉值是采空区几何尺寸比n1×n2的函数，n1×n2值越大累计下沉值也越大，但下沉值的增量却逐渐减小(累计下沉曲线的斜率趋于平缓)。一旦进入充分采动状态即n1×n2=1，累计下沉曲线的斜率达最小值，Wm/W0接近于1，说明采空区的变形即将结束。上述分析仅仅是半经验公式所表述的过程，事实上，进入充分采动阶段，地面变形不会立刻终止。地下岩层变形的延迟效应及其传递到地面，需要一段时间。根据表3.3河南省各大煤矿监测统计结果，这一时期的时间长度约在1年至1年半。
煤矿采空区导通地表裂缝如何回填处理
地测科安排专人负责对地表塌陷区进行实时监测（每周一次），详细记录地表塌陷情况，发现裂缝要及时汇报矿调度室，调度室要积极组织人员对裂缝进行回填。回填前由工农办提前与涉及到的村子进行协商，避免在回填期间发生矛盾纠纷。
回填前由地测科安排专人，带领施工队组进行回填，同时施工队组必须有一名正职队干现场指挥协调。
上山前必须由施工队组队干负责，集合并清点本队人员，并在地测科人员的带领下有序到达施工区域。
开始施工前先由地测科人员根据地表塌陷影响程度及范围划定施工区域，同时负责对施工区域安全警戒及警示牌的完好情况进行检查，并防止其他无关人员及牲畜进入施工区域。
矿山地质环境发展趋势分析
矿山地质环境发展趋势主要取决于矿产资源开发利用规划中的“三区”规划（三区包括重点开采区、限制开采区、禁止开采区）、矿产资源开发利用强度、管理约束力、相关制度完善程度、采矿权人及受影响对象的环保意识、矿山地质环境恢复治理投入力度及治理技术、矿床开采技术条件等因素。其中治理投入力度及治理技术、管理约束力及相关制度完善程度等有利因素作用越来越突出。一、影响矿山地质环境发展趋势的因素分析
（一）促使矿山地质环境趋于好转的有利因素
1.湖南省矿产资源总体规划等相关规划逐步实施
近十年来，湖南省及各市、县都制订了“十一五”和“十二五”矿产资源总体规划。各级矿产资源规划对资源开发与矿山地质环境保护进行了明确规划，总的原则是“在保护中开发，在开发中保护”，促进资源开发与环境保护协调发展，使矿业经济增长方式从依靠消耗大量资源和牺牲环境为代价的粗放经营模式转变为依靠科学技术进步和提高规模经济效益的集约经营模式。一些规模小、经济效益差、环境破坏大、安全隐患多的矿产开发项目将不再批准上马，已有的矿山将会在今后一段时期内关闭，土法采选冶矿山被取缔，含硫大于1.5%的煤矿将被限制新建和改建，禁止新建含硫大于3%的煤矿。《2008—2015年湖南省矿山环境保护与恢复治理规划》，确定了矿山地质环境保护的目标任务和各项具体指标。这些规划的实施，有利于保障全省矿山地质环境将逐步向好的方向发展。
2.矿山地质保护与恢复治理管理制度、法律法规、监测机构的逐步完善
2002年1月24日，湖南省九届人大常委会第27次会议通过的《湖南省地质环境保护条例》，其中第九条、第十条、第十一条、第十二条、第十三条对矿山地质环境保护提出了相关规定；国土资源部第44号令发布《矿山地质环境保护规定》自2009年5月1日起施行。
按照《湖南省地质环境保护条例》的要求，湖南省大力推行两项制度：一是矿山地质环境影响评估制度，出台了《湖南省矿山地质环境影响评估技术规范》，矿山地质环境影响评估报告中评估结论为基本适宜—适宜的方可办理采矿许可证，同时报告中设置保护方案指导矿山开展矿山地质环境保护治理工作；二是根据矿山地质环境恢复治理保证金制度，制定了相应的验收办法和标准，要求矿山足额缴存矿山地质环境恢复治理保证金，生产矿山经相关资质单位分期验收为基本合格或合格后才可进行结转，而闭坑矿山只有验收合格后保障金才可退回采矿权人。
按照《矿山地质环境保护规定》的要求，湖南省要求所有采矿权人编写矿山地质环境保护与治理恢复（含土地复垦）方案，并依方案要求开展治理恢复。矿山地质环境保护与治理恢复（含土地复垦）方案为矿山开展恢复治理提供技术支撑。
此外，湖南省要求矿山建设严格执行“三同时”制度，确保各项环境保护和治理设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。
这些管理制度的具体实施，一定程度上抑制了矿山地质环境问题的发生，同时治理恢复被破坏的矿山地质环境。
近十年来，湖南省各市（州）及大部分县（市）成立了专门的地质环境管理机构，加强矿山地质环境保护工作，对矿山地质环境行使监督管理职责，督促“三同时”制度的具体实施，定期检查实施情况，对地质环境破坏严重的矿山企业，责令限期治理。根据国家的方针政策，综合运用经济、法律和必要的行政手段，依法关闭产品质量低劣、浪费资源、污染严重、不具备安全生产条件的矿山。
3.矿山开采管理力度逐步加强，矿业秩序逐渐步入正轨
近些年，湖南省加大了矿产资源管理秩序整顿力度。自2000年以来，全省共取缔非法矿点2000多处，一些地方乱采滥挖的现象得到了有效制止；根据《国务院关于全面整顿和规范矿产资源开发秩序的通知》（国发〔2005〕28号）精神，湖南省制定了《湖南省矿产资源整合总体方案》，方案实行后全省矿山数量明显减少，与2003年对比，矿山数量减少1500余个，逐步改变了大矿小开、一矿多开、楼上楼下开的局面，有效地遏制了矿山地质环境恶化。
根据《国务院办公厅关于进一步加强煤矿安全生产工作的意见》（国办发〔2013〕99号）精神，一方面要求加快落后小煤矿关闭退出，重点关闭不具备安全生产条件、煤与瓦斯突出等灾害严重、发生较大及以上责任事故的9万t/a及以下的煤矿，对超深越界拒不退回和资源枯竭、拒不执行停产整顿指令仍然组织生产、逾期仍未实现正规开采的煤矿予以关闭；另一方面严格煤矿安全准入条件，停止核准新建低于30万t/a的煤矿、低于90万t/a的煤与瓦斯突出矿井。
4.矿山生态环境恢复治理力度逐步加大
随着矿山地质环境问题而引发的生态环境恶化及地方秩序不安定事件发生，国家、地方政府以及矿山企业对矿山地质环境恢复治理的投入逐步加大。对于历史遗留及责任人灭失的矿山地质环境问题，中央及地方政府按照轻重缓急的原则，逐步筹资开展了多项治理工作；对于有责任主体的矿山，随着湖南省矿山地质环境方面的制度约束和当地受影响群众的维权意识提高，矿山正逐步开展矿山地质环境恢复治理工作。近十年，中央和地方政府每年筹资用于矿山恢复治理的资金额从数千万元上升至数亿元，而矿山企业每年自筹资金用于矿山恢复治理的资金额亦从数千万元上升至数亿元。
截至2013年年底，省内仅中央及地方筹资开展矿山恢复治理工程项目就近200个，全省各生产矿山或多或少都着手开展了矿山环境恢复治理工程。郴州柿竹园等一系列矿山地质环境恢复治理示范工程正在逐步开展。湖南省现有17家矿山成功申报了国家第二批、第三批绿色矿山，并在积极筹备建设中。为响应党的十八大关于“大力推进生态文明建设”精神，开展全国“矿山复绿”行动方案，湖南省编写了省级“矿山复绿”行动方案，并组织各市州编制了相应的复绿行动方案，组织实施了一批典型矿山复绿示范工程建设。以上开展的矿山地质环境恢复治理工程及相关方案有利于湖南省矿山地质环境的恢复。
5.矿山地质环境治理技术的提高
目前，湖南省三废的处理和废弃物回收与综合利用技术不断提高，如煤矸石发电、制砖，废石筑路、地基辅料，固体废弃物用于采空区充填等。近些年，煤矸石的综合利用成效最明显，大量煤矸石被消耗。目前，湖南省正在探索一些复杂矿山地质环境问题的治理技术，如重金属污染的土地修复技术、尾砂胶结充填采空区技术、地面变形监测技术等。以上这些新的矿山地质环境治理技术的提高，有利于逐步恢复治理一些复杂的矿山地质环境问题。
6.部分井下开采矿山开采深度逐步增大，对地表影响渐趋减弱
多年来，矿业活动盛行，一些井下开采矿山的浅部资源已被完全开采，未来逐步往深部延伸，从而对地表的扰动影响逐步减轻，已形成的采空地面变形区日趋稳定。如宁乡煤炭坝等一些大水矿区，越往深处开采，其岩溶逐步减弱，而发生突水事件的概率减小，从而引发岩溶地面塌陷的可能性也减小。
（二）促使矿山地质环境恶化的不利因素
1.国民经济发展对矿业开发依赖性强，局部矿产资源开发强度进一步加大
湖南省正处于持续、快速发展的工业化、城镇化建设阶段，这一阶段将以自然资源的大量消耗为主要特征。当前，矿产资源对全省国民经济和社会发展的保障已成瓶颈态势，矿产品需求持续旺盛、社会资金大量涌入矿业开发。可以预计，在今后一段时间内，全省矿产资源开发强度将会进一步加大，矿山地质环境将不可避免地受到不利影响。尤其是部分矿产资源丰富的区位，被列入重点开采区段，矿山地质环境问题不可避免会有所增加。
2.矿产资源禀赋条件较差，矿山地质环境较脆弱
湖南省矿产资源丰富，除有色金属有少数大型矿床外，保有矿产资源禀赋特征是矿床规模小，厚度薄、品位低，埋深大，伴（共）生矿产多，有用组分赋存状态复杂，导致难以大规模集中开采，选冶工艺复杂，回收率低。大多数煤矿、石膏矿工程地质条件较差，多数煤矿区及主要的大中型有色金属矿床水文地质条件复杂，开采技术条件较差。大多数金属矿产分布在湘南等地形条件差的山区，另一主要开采矿种煤炭资源分布区，地表民居工程及其他重要建设工程多，耕地多，矿山生态环境脆弱，矿业活动容易引发矿山地质环境问题。
3.健全矿山地质环境管理制度需要一定的时间
目前，矿产资源非法开采、乱采滥挖现象已得到有效遏制，但杜绝这一现象还需一个过程；矿山地质环境治理备用金、矿山地质环境恢复治理验收办法等制度实施和管理制度的完善还有一个过程，治理效果的显现也需要一个过程。
4.采权人的矿山环境保护意识仍待加强
湖南省矿山企业对矿山环境保护与治理的认识程度与积极性不平衡。大部分大中型矿山企业认识程度较高，但相当数量的乡镇集体或私营小型矿山企业普遍存在重资源开发而轻环境保护与治理的思想。
5.矿山企业地质环境管理机构及监测体系欠完善
前几年，由于矿山企业经济效益滑坡，国有及国有控股矿山企业和规模较大的民营矿山中的环保工作人员成了主要精减对象，有的环保岗位与职能部门要么被合并，要么被取消。而大部分乡镇集体矿山和个体矿山，基本上都没有设置专门的环保机构，所产生的矿山地质环境问题无专人进行动态监测与管理。
目前，全省各市州及部分县（市）虽建立了矿山地质环境管理机构，如地质环境科（股）、地质环境监测站，但是人员配置、技术力量及设备配置仍存在一定的差距，加上资金的缺乏，全省矿山地质环境动态监测体系建设有待加强。
6.矿山地质环境恢复治理补偿机制不完善
因湖南省矿山开采方式、资源禀赋及矿床开采条件的制约，全省面临最突出最严重的矿山地质环境问题仍是采空地面变形和岩溶地面塌陷。特别是一些地区普遍存在以赔代治的情况，矿山企业将治理资金赔付给房屋受损户主，但受损户未将其用于房屋加固，即使属于危房性质，或因赔付资金未达到受损户的要求，或因搬迁选址困难等原因，部分受损户也未引起足够重视。一些矿区出现地面塌陷，矿山企业即使愿意筹资进行治理恢复，但也因当地村民阻挠而无法进行。因此，怎样彻底解决以赔代治的局面，在制度及立法层面仍有待积极探索研究。
二、矿山地质环境发展趋势
（一）矿山地质环境总体发展趋势
随着治理投入的加大、治理技术的提高、管理约束力的增强、相关制度的完善，以及采矿权人及受影响对象的环保意识提高，全省矿山地质环境恢复治理速度明显大于破坏速度，治理新增面积大于破坏扩大的面积，矿山地质环境总体呈逐步好转的变化趋势。
但是在局部矿产资源开采剧烈的区域，如湘中涟邵煤田、湘中韶山煤田、湘南郴耒煤田及有色矿区、湘中锑矿区等开采强烈的局部矿区，近年来新发生了大量的矿山地质环境问题，如三废排放量增加、水土污染尤其是重金属污染加剧、采空地面变形及岩溶地面塌陷加剧等问题较为突出，矿山地质环境也出现了一定程度的恶化现象。
（二）矿山地质环境问题发展趋势预测
1.矿山地质灾害发展趋势预测
（1）矿山采空地面变形、地裂缝及岩溶地面塌陷总体将逐渐减轻
截至2013年年底，全省累计共有826座矿山引发各类地质灾害1620处，主要分布在湘中涟邵煤田、湘南郴耒煤田、湘东黄丰桥—桃水煤矿区、湘北合口—闸田乡煤、石膏矿区、宁乡煤炭坝煤矿区、湘西辰溪煤矿区等区位。从主要地面变形区矿山保有矿产资源和生产能力分析，矿山服务年限大于十年的矿区主要有娄底市境内的煤矿区，邵阳市隆回箍脚底—邵东牛马司、常乐一带的煤矿区及石膏矿区，湘潭谭家山煤矿区、湘南耒阳市、永兴县、常宁市、北湖区的大部分煤矿区，嘉禾县袁家煤矿区，桂阳县宝山—黄沙坪有色金属矿区，临武香花岭多金属矿区，柿竹园有色金属矿区等，这些矿区矿山未来开采时间较长，会加剧和引发矿山地面变形灾害，但由于保有资源大多位于深部，对地表的破坏程度比开采浅部资源小，因此地面变形虽上升但总体趋缓。目前地面变形严重或较严重的湘潭锰矿区、攸县黄丰桥—兰村煤矿区、资兴三都煤田、宁乡煤炭坝矿区，冷水滩区—祁阳县一带的煤矿区，常德市的煤矿区、水口山铅锌矿区等矿山（区）保有矿产资源较少，按现有生产规模，其中大多数矿山服务年限不足十五年，一般在2～7年间，保有资源大多赋存在深部，因此，这些矿山地面变形灾害短期内仍会发生，但随着矿山陆续闭坑、治理工程的投入，将呈变好趋势。地面塌陷严重的娄底恩口、桥头河煤矿均已闭坑，矿山地面塌陷灾害已显著减少，今后将继续好转。
（2）矿山滑坡、崩塌地质灾害发生率将会有所下降
矿山滑坡、崩塌灾害主要与露天采场有关，总的趋势是现有露天采场呈加深、加大的趋势，按目前矿山对露天采场的管理方式，该类灾害将呈加剧趋势；但采砂场、砖瓦厂等露天采场数量将因政策原因关闭，部分露天采场区因资源枯竭关闭或开采难度加大转为地下开采，采场数量呈下降趋势，导致矿山滑坡、崩塌总体将会呈下降趋势。
（3）矿山泥石流局部仍有可能加剧
矿山泥石流主要由湘南地区的有色金属矿山引发，经多年开采，已积存了大量的废渣、尾砂，同时大多数矿山的保有资源较丰富，在较长的时期内仍会有大量矿山固体废弃物排放地表，湘南地区经常受热带风暴影响，常发生强降雨，因此如不采有效的防范措施，矿山泥石流将呈加剧趋势。
2.矿山地下水资源破坏仍将加剧
地下水资源破坏是矿业开发，尤其是地下开采很难避免的矿山环境问题。随着浅部资源日惭枯竭，开采深度越来越大，水位降深加大，地下水疏干范围增加，除娄底恩口煤矿、桥头河煤矿等基本闭坑的矿山外，大部地下开采矿山的地下水资源破坏将呈加剧趋势。
3.矿山占用破坏土地发展趋势分析
湖南省矿业活动占用破坏土地有矿山地面建设工程、采矿场、固体废弃物排放（含尾矿库）、地面变形四种方式，根据占用破坏方式分述如下：
（1）矿山地面建设工程占用破坏土地将有所下降
截至2013年年底，全省矿山地面设施建设等占用破坏的土地最多，面积约6680hm2，占总占用破坏土地面积的32.65%。近几年矿山整合力度大，截至2013年年底，全省共有在建、生产矿山6120座，与2008年比较，矿山企业减少1857个，根据国家产业政策，矿山整合将呈常态化，矿山数量将进一步减少，矿山生产所需地面建设工程也相应减少，其不再利用的建设工程转为当地民居工程或村办企业，或拆迁复垦，矿山地面建设工程占用破坏的土地将呈明显下降趋势。
（2）采矿场占用破坏土地将呈下降趋势
采矿场占用破坏的土地资源主要由建材类矿山开采所致，其中黏土砖厂和采石场是占用破坏土地的主要矿山。全省已从2003年9月开始，在全省城市建设工程中逐步禁止使用实心黏土砖，目前，黏土砖厂的数量已明显减少，今后将进一步减少，黏土砖厂占用破坏土地资源将呈递减趋势。近年来湖南省基础设施建设力度大，城市化进程较快，对建筑用石料需求较大，并新上了一批大型水泥生产线，采石场占用破坏土地将有所上升，但这类采石场多分布在基岩裸露的山丘地带，占用破坏的土地多为裸岩地，同时面积增加有限。因此，采矿场占用破坏土地总体将呈下降趋势。
（3）固体废弃物占用破坏土地的增长趋势将减缓
截至2013年年底，全省固体废弃物年排放约4730万t，累计积存量约61070万t，年综合利用量约1530万t，目前，矿山固体废弃物年综合利用量小于年产出量，其占用破坏土地资源呈增长趋势，但矿山固体废弃物综合利用率将呈递增趋势，矿山固体废弃物占用破坏土地增长趋势将趋缓。
（4）采空地面变形及岩溶地面塌陷破坏土地总体将有所减轻，局部可能加剧
据不完全统计，截至2013年年底，采空地面变形及岩溶地面塌陷破坏土地资源约4100hm2，占全省矿业活动占用破坏土地的19.17%，在前述采空地面变形及岩溶地面塌陷呈加剧趋势的矿山（区），土地资源破坏也将呈上升趋势，其他矿山（区）将逐步好转。
总而言之，湖南省处于季风性温湿气候区，有利于植被生长，部分炭泥质成分含量较高的废渣堆经风化后容易自然复绿。加上相关法律法规及技术标准逐步健全，矿山环境管理力度加强，矿业权人保护矿山环境的意识逐步提高，矿山占用破坏土地复垦的主动性增强，因此湖南省矿山占用破坏土地资源总体将呈下降趋势，但在部分矿山保有资源储量比较多的集中开采区，由于矿业活动强烈，矿山采空地面变形、固体废弃物排放等占用破坏土地资源的状况仍将呈上升趋势。
4.矿山水土环境污染总体将趋于好转
随着管理力度的加大、管理制度的完善、水污染处理和土地修复等矿山环境治理工程的实施，矿山环境污染总体将趋于好转。但在攸县黄—兰村煤矿区、安化清塘铺煤矿区、涟源沙坪煤矿区、新邵十字路煤矿区、武冈文坪煤矿区、新宁社教煤矿等中、高硫煤矿区，矿坑排水量大，且大多未经处理，多呈酸性—强酸性，对地表水体及流经区域土地资源污染短期内将呈加剧趋势。湘南柿竹园金属矿区、香花岭有色金属矿区、宝山—黄沙坪有色金属矿区、骑田岭有色金属矿区、上堡黄铁矿区、湘西（北）沅陵—辰溪金属矿区、洪江钒矿区、桑植白石煤与硫铁矿区、大浒镍钼矿区、石门雄黄矿区、鼎城区石煤矿区、安化县715矿及衡阳茶山坳盐矿区、邵东717矿等区位，矿坑水、选冶废水或矿山固体废弃物中富含Hg、Cd、Cr6+、Pb、As、CN-、V、硫化物、卤化物、放射性等有害组分，已对当地水环境、土石环境造成了严重污染，这些矿区虽有部分矿山采取了矿山环境污染防治措施，但远不能满足矿山环境污染防治的需要，矿山环境污染短期内仍将呈上升趋势。其他地区矿山环境污染将总体趋于好转。
矿山环境地质问题
3.2.3.1 矿山环境地质问题矿产资源开发过程中，与地质环境进行着物质和能量交换与转移的矿业活动，是影响矿山地质环境变化的主要因素，矿业活动对地质环境的影响具有长期而复杂的影响，其后果有的非常严重。影响方式可以是物理的或化学的、直接的或间接的、长期的或短期的、急剧的或缓慢的。主要的形式有环境污染、地质灾害和生态环境破坏等。同时，矿产资源的开发利用活动还直接影响着社会经济的发展。
矿山环境地质问题是在矿业活动中直接产生、引发或加剧的环境地质问题，是矿业活动对地质环境的影响超过了矿山地质环境容量而出现的地质灾害，是对矿业正常生产和人居生态环境构成威胁的地质现象，是矿区自然地质作用和人类矿业活动地质作用的共同结果。
随着人类社会经济的发展，开发利用矿产资源的规模和强度不断加大，因而矿业活动对地质环境的影响在时间和空间上将日趋显著。矿业开发不可避免要对矿山地质环境产生或轻或重的负面影响，科学规划、合理开发矿产资源在促进地区经济发展的同时，也应重视对矿区生态环境的影响。粗放式管理，掠夺式开采是一种短期行为，虽暂时获得了一定经济效益，但诱发和加剧的矿山环境地质问题必然会阻碍矿山正常生产活动，加剧人居生态环境的恶化，最终危及人类自身生存与发展。
矿业活动引发的环境地质问题是多方面的(图3-2)。矿山建设工业场地、坑道掘进采掘矿石、露天矿表土剥离、弃土排渣等改变了矿区原有的地形地貌景观，破坏地质遗迹，压占了土地植被，加剧了水土流失和水资源衰减。同时，矿区采掘活动强烈地改变了原有的地应力平衡，从而诱发地面塌陷、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。矿山“三废”中有毒有害物质未达标排放，或随意排放，污染河湖、农田、农作物和植被等，进而通过食物链危及矿区及其影响区居民及下一代的健康安全。
矿山的采矿、选矿和矿石冶炼等每一种矿业活动均会导致不同的矿山环境地质问题(图3-2)。而某一矿山环境地质问题往往又是多种矿业活动叠加和累积作用的结果。如土地资源的压占与破坏可以是采矿废渣、选矿尾矿、冶炼废渣的占压，还可能是露天开采剥离导致的农田被毁，或因滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、水土流失、土地沙化等造成土地功能改变与土地质量的下降。
图3-2 矿业活动方式与矿山环境地质问题关系图
3.2.3.2 矿山环境地质问题特点
人为地质作用和自然地质作用叠加在矿区地质环境上，就会产生、诱发和加剧矿山环境地质问题。矿山环境地质问题与一般的环境地质问题最突出的区别在于采矿活动是环境地质问题产生的主导作用和激发因素，其范围主要限于采矿区、加工区及其附近影响区，不但具有一般环境地质问题特性，而且有其自身的特点。
(1)类型的多样性：矿山环境地质问题类型众多，表现形式多样，如既有自然因素及人类其他经济活动产生的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，也有矿山特有的地质灾害类型，如地面塌陷、地裂缝、尾矿库溃坝等；另外还包括了矿山水、土、大气环境污染。
(2)复杂性、多因性和复发性：矿山环境地质问题的类型、表现形式、分布、严重程度等，不但与矿区地形地貌、地层构造、水文气象、植被等地质环境背景有关，而且与矿产工业类型、开发方式等经济活动特征等密切相关。某一类矿山环境地质问题往往是采矿、选矿甚至冶炼的多种活动过程共同作用的结果，其诱发因素众多。某些环境地质问题还具有多次原地重复产生的特点，如地下急倾斜煤层不同水平采矿会导致地表反复发生塌陷等。
(3)分布的地域性：矿山环境地质问题的类型、严重程度与矿山所处的自然地理环境密切相关。不同的自然地理环境区往往是某些环境地质问题频发区，即在该区内的矿业开发会加剧这些环境地质问题的发生和发展，因而，这类矿区环境地质问题的危害性就更大，其地域性特点十分明显。如山地地区是滑坡、崩塌、泥石流、水土流失的主要发生地，矿山开发必然会加重上述环境地质问题频发与危害程度，除此以外，还会产生尾矿库溃坝和河流污染等矿山特有的环境地质问题。土地沙化主要发生在干旱极干旱的地区，如西北的戈壁沙漠区。而矿山地面塌陷、地裂缝主要发生在地下煤矿开采区，东部平原煤矿塌陷区则易形成积水区，破坏农田或造成地表建筑物破坏。陕北毛乌素沙地煤矿塌陷区易造成浅层地下水含水层破坏，植被枯死，加剧土地沙化。陕西渭北黄土沟壑边部或低山丘陵区煤矿塌陷区易诱发山体开裂，链生崩塌、滑坡地质灾害。
(4)危害的集中性与严重性：由于矿山环境地质问题主要是矿业开发直接产生、诱发和加剧的结果，因此，矿山环境地质问题主要发生于矿山生产现场以及其影响到的地区，范围有限，直接威胁采矿作业现场生产、工矿设施和周边居民的生命财产安全。矿山环境地质问题不仅造成直接和间接的经济损失，而且破坏人居生态环境，重大地质灾害和环境公害往往造成严重的社会后果。即使在矿山闭坑后相当长的时间内，仍会对矿区及其周边地区的环境产生不利影响。矿山环境污染危害人体健康的滞后性和累积性影响当代人甚至后代的健康安全。具有危害严重、影响持久的特点，以至于矿山闭坑后相当长的时期内影响仍存在。
(5)群发性与共生性：矿山环境地质问题往往不是孤立发生和存在的，而是存在着矿山环境地质问题链。前一种矿山环境地质问题的结果常常是后一种矿山环境地质问题的诱发因素。如地下采矿采空区诱发的地面塌陷、地裂缝等往往导致地表河流水沿裂隙下灌引发矿井突水以及土地的完整性和利用功能的退化，或导致山体开裂诱发崩塌、滑坡等地质灾害。由于诱发条件类似，某几种矿山环境地质问题往往同时发生呈现共生特点，如崩塌、滑坡和泥石流往往共生，地面塌陷和地裂缝往往共生。
(6)防治的迫切性：无论原生地质环境还是矿山开采过程中变化的地质环境对矿山正常生产都有着明显的制约关系。矿山环境地质问题影响范围往往超越其采矿及加工区，环境污染往往随水流而影响流经的流域。严重的矿山环境地质问题恶化了矿山地质环境，直接危害矿山正常生产生活，给地区社会经济发展造成了广泛而深刻的负面影响，频发的地质灾害摧毁了工矿设施、造成了人员伤亡，长期严重的环境污染诱发致癌、致畸性和致病变，严重危害居民的健康，由此引发了矿地纠纷，经济索赔及其他严重的社会问题，从而阻碍了矿山的正常生产和地区的可持续发展。因此，减轻矿业开发带来的负面影响是矿山地质环境保护刻不容缓的任务。
(7)法规政策的调控性：矿山地质环境质量好坏受国家法律政策的影响明显，即有很高的可调控性。矿产资源开发不可避免会对地质环境造成负面影响，只要有法可依、依法监管到位，矿业活动对地质环境的负面影响程度就会大大降低，这已为国内外众多事实证明。