文/魏稽生、嚴治民

台灣本島經過千萬年板塊碰撞作用的洗禮,在面積約三萬六千平方公里的土地上孕育了許多資產,不論自然資源、礦產資源或人文景觀資源,都充滿著多元化與豐富性,也因此留下許多具有代表性的地方襲產。

由於礦產的存在與地質背景、地理位置有絕對的相關性,因此,如何開發?如何永續經營這些資源?是目前相當重要的課題。

礦業開發在一般民眾的概念裡屬於破壞性的行為,但另一方面,它也屬於暫時性的土地利用,且帶來許多就業商機,有助經濟發展。礦區開發所在環境對自然生態平衡、民生需求以及經濟產值都有極大的敏感度,加以近年來天然災害不斷,政府倡導「國土復育」觀念,這些曾經在台灣經濟發展扮演重要角色的礦產資源,有的褪盡風華(例如煤礦)、有的在各方壓力下不得不停止生產、有的甚至轉型以高附加價值的產業方式生存。

因此,礦業發展的永續經營觀念必須因應當前社會發展趨勢以及滿足生活價值需求才能達到「經濟」與「民生」的平衡。

礦業與環境的退化

礦業開發是一種人為經濟因素的活動,且常被視為一種破壞環境的行為,進而使該地變得更不適合人類生存──此即環境退化的概念。舉凡自然資源的耗盡、污染、生態系統的干擾與失調,乃至於文化景觀的改變等等,只要破壞原有的平衡發展,都是屬於環境的退化。這個概念是在 1972 年「聯合國人類環境會議」中討論「永續發展」所倡導的主題,目標是在警惕人類的活動如何與地球系統中的每一分子維持平衡、共存。

環境容受力、環境退化

礦業的開發難免對周遭環境有正、負兩面的影響,因此,礦區的環境規劃影響了未來該區域的整體發展,其中「容受力」( carryingcapacity)這個議題是相當值得注意的。

廣義而言,容受力是指一個生態系統中能夠持續支持某一生物生存的最大量,一旦超出這個最大量的限制,系統內所有組成分子必須有所調適以達到新的平衡。這個系統的組成分子舉凡動植物、土壤、地質、水文、氣候等等因地而異,各有其維持平衡的機制功能與作用存在。

就狹義來說,容受力就是礦區環境資源對人類的開採活動以及土地利用適宜性所產生的影響及改變的接受程度。礦區的開發有其規模限制,若是超出環境原有的容受力,這些資源能否復元?或者是處於環境退化中(degrading)?倘若維持平衡,這些資源可否持續或轉換為其他資源?所以,在現代社會發展中,礦業的永續經營與環境的容受力是息息相關的。

礦業資源的多元面向

在過去的社會價值中,礦業的開發常常和能源需求、經濟建設、政治軍事以至於科技發展等等息息相關。但隨著人類文明的演進,礦業資源不再是單一角色的扮演。無情的時間記錄了它的盛衰;而善變的空間則留下了它的印痕。所以就礦業的發展而言,除了「礦產資源」之外,隨著時空的演變,還賦予它「景觀資源」與「環境資源」的多元意義。

礦產資源如前所述,是地質作用與地理分布的結果。在世界各國經建發展的歷程,功不可沒。人口集中、聚落的興起以及道路開拓等等皆因它而起,儼然構成具備基本的社會功能的城鎮雛型;同時,它也改變了當地的環境與景觀面貌。原有的動植物分布、水文系統受到影響,加上空氣及噪音的污染,都間接或直接的改變了環境系統的平衡。而人為建物林立、採礦設施引進、工商業的經濟活動等等,也產生了景觀視覺的差異性與相容性。一旦礦源耗竭,採盡收礦後,留下的是前人篳路藍縷的文化資產。這就是為何我們現在還可以在一些偏僻的山區或羊腸小徑中看到許多「古早文化」的歷史遺跡。因此,礦業資源的多元面向提供我們不同的思考途徑以及創造資源運用的附加價值。它可以同時進行,也可依時間採取階段性的規劃,端賴資源的最佳發揮效益。

礦業資源的多元面向「礦產-環境-景觀」

以煤礦為例,從「礦產資源」角度來看,煤礦本身是不可復原的。在進行開採時,也會改變周遭的「環境資源」,例如林木植被的砍伐、水源污染等等。雖然在兩次的能源危機當中,適時發揮其貢獻,之後因礦區工安災變頻繁,開採成本增高與產量減少,遂由一級產業轉型為具有「景觀資源」的三級產業型態。然而不論以何種方式復元、再生或轉型,都必須以最佳效益與維持平衡為最高原則。

台灣礦業的開採可分為露天式地表開採(Open pit/ Strip mining)以及地下開採(underground mining)兩大類;露天開採係指在地表上進行規劃開採作業,地下開採則指地表下的坑道開採作業。技術的進步使得礦產生產量大為提高,而隨著經濟的發展,人們進而要求生活品質。以21世紀初的台灣而言,大部分仍在營運中的礦區都是露天開採,地下開採除了油氣田和寶石礦之外,其餘均告停止,但那些已廢棄礦區卻變成了環境問題,例如礦區設施經年累月的棄置荒野、地下坑道所引發的地盤下陷,以及廢棄礦碴的堆置、污染水源等等。

露天開採

顧名思義,露天開採是將地表上具有經濟價值的礦體,以剝除或挖掘方式直接開採,通常這種開採方式必須將覆蓋住礦體的表土層或植被先行去除。露天開採有幾個特徵:

一、開採範圍與生產量大。
二、地表面積破壞大。
三、 開採作業設施、機具的設置範圍大。
四、聯外與搬運道路長,需要緩衝距離。
五、污染多(空氣、噪音、水)。
六、對礦區周圍環與生態影響大。

露天開採方式的演進

露天開採法隨時代的變遷而改變,早期(民國50年代)露天開採的對象以河川轉石為主,而後漸漸開採原礦脈,方法逐漸進步且產量增加。開採方式也由下拔採掘法、斜面採掘法、平層採掘法,一直採用到階段採掘法。現行露天開採方法在高效率、低成本、多回收的原則下,已進行到機械配置的作業流程。而配合開採方式的不同,使用機具亦有不同。

地下開採

地下開採又稱坑道開採,指在地表下以人工或機器等方式挖掘具有經濟價值的礦體。台灣以地下開採規模較大者為煤礦,其他還有諸如、寶石礦(台灣軟玉)以及部分石礦(如大理石的直井開採)等。此外,民生日常消耗用品──石油與天然氣,則因其特殊的地質特性(如岩層之地下構造封閉),必須以鑽井方式來進行探採,所以也屬於地下開採。

豎井開採

斜坑開採:是指由地表逐漸傾斜開鑿到礦層的開採方法,也是台灣煤礦主要的地下開採方式。通常在地表坑口部分直接開鑿者稱為斜坑,而於坑內再開鑿者稱為坑內斜坑。斜坑開採可開鑿於岩磐或礦層中,當遇到礦層開採面時,會沿其層面走向之水平方向掘進,此時這種水平坑道就稱為平巷。一般而言,斜坑開採常用於礦體延伸到較深部地層者,且開採量較大。

斜坑開採

平水坑(平峒/巷)開採:指由地表以水平開挖巷道的方式開採礦層,早期拖籠坑即屬此類。一般平水坑開採用於較淺部生成的礦體,開採費用較省。礦產量較少。

※ 本文摘自《台灣的礦業》,立即前往試讀►►►

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