淮安市洪泽盐盆地质环境监测网建设的实践

张以高，丁厚金，喻永祥，卢 宝，陈 杰，李后尧

(1．江苏省地质调查研究院，江苏 南京 210018;2．淮安市国土资源局，江苏 淮安 223005)

淮安市洪泽盐盆地质环境监测网建设的实践

张以高1，丁厚金2，喻永祥1，卢 宝2，陈 杰1，李后尧1

(1．江苏省地质调查研究院，江苏 南京 210018;2．淮安市国土资源局，江苏 淮安 223005)

随着岩盐矿床逐步得到开发利用，盐矿开采过程中引发的地质环境问题也日益受到人们的关注，而目前对盐矿开采引发的地面沉降和地下水污染等地质环境问题以理论研究居多，鲜有实际监测数据支撑，虽然有少量盐矿开展了监测工作，但其监测范围也多限于单个矿区、监测内容多为单个地质环境问题(如地面沉降的专项监测)。洪泽盐盆地质环境监测网是我国首个在整个盐盆范围内(覆盖现有开采区及规划开采区)统一规划建设的、集地面沉降和地下水污染为一体的综合监测网络，它的建设不仅极大地全面推进了洪泽盐盆矿山地质环境保护的进程，而且其建设经验、监测手段、运行管理模式也为其他地区盐类矿床的地质环境保护提供了有效的借鉴，同时，长期的监测数据也能为进一步研究盐矿开采区的地质环境问题提供可靠的基础资料。

盐矿;地质环境;地面沉降;地下水污染;监测;洪泽盐盆;江苏淮安

0 引言

水溶法开采地下岩盐已有多年的历史，随着盐化工业的迅速发展，盐矿的开采规模、强度均呈快速增长的趋势，开采过程中引发的地质环境问题也日益显现;其中地面沉降和地下水污染问题最为常见，已有多家盐矿出现过类似问题，如20世纪八九十年代湖南湘澧盐矿和湖北应城盐矿相继发生了3起地面下沉问题，最大下沉量达2．85m(余勇进，1998;肖尚德等，2003;续培信，2011);英国维涅尔达盐矿曾破坏城市住房400多套，法国帕达林吉雅水溶采卤造成地面下沉，损害了通往巴黎的铁路线(刘成伦等，2003);衡阳盐矿茶山坳岩盐矿段的含水层受到卤水的污染咸化(刘良美，2004)。

虽然盐矿开采易引起地面沉降和地下水污染的问题已基本得到大家的共识，但目前仅少量盐矿在其开采区范围内开展了单项地面沉降监测工作，如云南乔后盐矿、湖北沙隆达盐矿(那云宏，1997;胡冰等，2003)。随着人们对矿山地质环境问题日益重视，在岩盐矿区开展更为全面的地质环境监测也愈见紧迫。

根据矿山地质环境保护的精神，洪泽盐盆统一规划、建设了集地面沉降和地下水污染为一体的监测网络，监测网络既包含了现有开采区，也覆盖了规划开采区，同时在建设管理模式上也进行了尝试。洪泽盐盆地质环境监测网络的建设不仅推进了本区矿山地质环境保护的进程，而且也为其他地区同类矿山监测网的建设工作提供了有效的借鉴。

1 矿区地质

洪泽盐盆位于淮阴市赵集镇—西顺河镇一带(图1)，面积约82km2;在地质单元上位于下扬子准地台苏北盆地西北部的洪泽凹陷。洪泽凹陷走向北东，是一南断北超、南厚北薄的中新生代箕状断陷(舒福明，2004);凹陷内以单斜构造为主，岩层走向近北东，倾向南东，一般5°～10°。

洪泽盐盆位于洪泽湖东畔，地貌类型为冲积、冲湖积平原，地表104m～120m为第四系土层，岩性以粉质黏土、粉土及砂砾层等为主;钻孔揭露第四系下部地层主要为第三系盐城组、三垛组、戴南组和阜宁组。盐城组主要由黏性土及砂性土层组成，局部夹泥岩，属河流相沉积，厚75m～320m;三垛组上部为泥岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩，下部为粉砂岩、含钙泥岩、粉砂质泥岩与细砂岩互层，属河流－浅湖相碎屑岩沉积，厚200m～951.5m;戴南组上部以泥岩、砾砂岩为主，中部多为砂岩与砂质泥岩互层，下部以含钙云质泥岩与粉、细砂岩互层为主，属河、湖交替环境碎屑岩沉积，厚150m～450m。阜宁组上部为含盐地层，中下部以泥岩、砂岩及砂砾岩为主，厚度一般在1 000m以上。

图1 洪泽盐盆现有矿区交通位置图

阜宁组四段为目前主要勘探开发的含盐地层，厚150m～815m，岩性以泥质石膏岩，盐岩、泥质盐岩、无水芒硝岩、泥质钙芒硝岩等为主。该含盐地层可分为5个岩性亚段，其中仅有上盐亚段和下盐亚段两个含矿层段;上盐亚段厚85m～142m，可分出约7个石盐矿层，矿层单层厚度较大，品位高、夹石层少;下盐亚段厚299m～485m，由多个石盐、无水芒硝与淡化夹层叠合而成，矿层单层厚度较小，无夹石或夹石少而薄(石健等，2007)。总体而言，洪泽盐盆岩盐矿体具有分布面积广、厚度大、品位高、层位稳定、埋深适中、产状平缓的特征。

2 矿区水文地质

2．1 含水层特征

洪泽盐盆地下水以松散岩类孔隙水为主，主要发育4个含水层(组)，其特征如下。

第Ⅰ含水层：以全新统—上更新统粉质黏土、粉土、粉砂为主，厚15m ～40m，单位涌水量0．05L/s·m～0．2L/s·m。

第Ⅱ含水层：以中、下更新统粉砂、粉细砂及含砾中粗砂组成，厚30m ～50m，单位涌水量0．52L/s·m，渗透系数2．54m/d，富水性较好。

第Ⅲ含水层：以盐城组中上部含砾细、中粗砂为主，层厚小于40m，单位涌水量1．47L/s·m，渗透系数 8．97m/d，富水性较好。

第Ⅳ含水层：以盐城组下部的含砾细、中、粗砂为主，厚151m ～270m，单位涌水量1．08L/s·m，渗透系数 2．4m/d，富水性好。

2．2 隔水层(组)特征

根据矿区水文地质勘探资料，本区主要隔水层分布及特征如下。

松散岩类隔水层：为松散孔隙含水层间的隔水层，以黏性土为主，局部有泥岩夹层。

三垛组上部隔水层：为Ⅳ层隔水底板，以泥岩、粉砂质泥岩为主，厚285m～460m，单位涌水量为4.82 ×10－5L/s·m，隔水性能良好。

三垛组下部—戴南组隔水层：为含盐地层隔水顶板，厚590m～780m，以砂岩、泥质砂岩、泥岩为主，岩体胶结程度高，孔隙度较低、泥质含量高，具备良好的隔水性能。

2．3 地下水开采现状及动态特征

本区第Ⅰ含水层以民井开采为主，开采规模较小，水位埋深1．7m～4．2m;第Ⅱ含水层开采较少，水位埋深4．5m～5．5m，基本处于自然状态;第Ⅲ、Ⅳ含水层有零星分布有开采井，开采量总体不大，区域地下水位受开采影响较小，目前地下水位埋深15m～20m。

区内盐矿主要采用水溶法开采，由于周边地表水丰富，盐矿生产用水以取用地表水为主，仅红星盐矿、太平洋化工等少量盐矿布置有深层开采井，单井年开采量约10万m3;深层地下水虽有零星开采，但开采井有限，开采量不大，由于深层水富水性好，地下水开采对区域地下水位未产生明显影响，仅使局部水位有一定幅度的下降，其下降幅度也较小。

3 盐硝矿开采现状及规划

3．1 开采技术条件及开采方法

洪泽盐盆构造简单，地层倾角平缓，沉积稳定，盐硝矿层结构基本未遭受破坏，石盐矿层最厚达23．8m，芒硝矿层最厚达14．5m。盐矿开采过程中的溶解性能试验表明，本区石盐、无水芒硝溶解性能较好，卤水质量较高，有害杂质均在规定范围内，溶腔被碎屑物质充填范围小，有利于连续上溶生产。

根据开采技术条件，本区较适宜的开采方法为钻井水溶法;目前已在生产的盐矿开采工艺以单井两管建槽、双井定向强制连通法为主，少量盐矿采用单井两管油垫对流法、三井油垫建槽自然连通法等。

3．2 开采现状

洪泽盐盆共有13家盐硝矿在采矿山，现有矿区总面积约19km2，拥有各类盐井172眼，设计开采规模超过1 000万t/a，盐盆内各盐硝矿矿山情况见表1。本区绝大多数矿山矿界直接相连，在平面上形成组团式开采区，其中江苏油田矿业开发总公司淮安赵集盐矿设计开采规模最大，达270万t/a，淮安南风盐化工有限公司石盐、芒硝矿盐井数量最多，达66眼。

3．3 规划开采情况

根据盐盆内现有探矿权的分布来看，本区未来的开采区有向南部扩大的趋势;规划开采区基本覆盖了自现有矿区南部边界至洪泽湖湖边的区域;同时根据远期规划，现有矿界北部也为远期规划开采区，规划开采范围基本控制在现有北部边界外1.5km的范围内。

表1 洪泽盐盆已有盐硝矿企业及开采情况

4 统一建设监测网的目的及意义

4．1 落实措施、减轻负担

各矿区的《矿山地质环境保护与治理恢复方案》中均明确要求矿区需建设地面沉降和地下水监测网，分别建设存在重复建设和成本较高的问题;统一建设地质环境监测网不仅有效地落实了矿山地质环境监测工程，而且避免了重复建设，降低了建设成本，切实减轻了矿山企业的负担。

4．2 统一建设、合理布局

本区各矿区相邻、开采工艺相似，引发的地质环境问题也具有共性，分别建设监测网监测方法难以统一、数据也难以融合，更不利于地质环境的总体把握;统一规划、建设监测网不仅能科学、合理的布设监测设施、最大效率的发挥监测网的功能，而且更易与国家地面沉降和地下水监测网相衔接、相互验证，提升监测成果的应用价值。

4．3 加强矿山监测、保护地质环境

开展矿山地质环境监测的目的是及时了解矿区地面沉降和地下水污染动态，一旦出现地面沉降迹象，可通过及时调整开采情况，防止地面沉降的恶化;一旦出现地下水污染，则可通过排查找出污染源，采取措施防止减轻污染。总之，通过监测工作能及时发现问题并采取措施，有效地保护矿山地质环境。

4．4 通过长期监测、指导盐矿开发

目前，盐矿安全开采深度计算以参照煤矿经验公式为主，而二者在诸多方面差异较大，参照煤矿经验可能会造成资源的浪费;此外，盐矿开采强度的确定也缺乏监测数据的支持。地面沉降监测成果能为合理确定盐矿安全开采深度、开采强度等技术指标提供依据，科学指导盐矿的开发利用，提高资源的可利用率。

5 地质环境监测网的建设

5．1 建设管理模式

本次地质环境监测网的建设是在以盐矿企业为主体、国土资源主管部门负责组织、监督、地质技术服务单位具体实施的建设管理模式下进行的。根据“谁破坏、谁恢复、谁受益、谁投入”的原则，地质环境监测网建设的主体方为盐矿企业，为建设过程提供全方位的支持;地质技术服务单位为具体的实施者，为监测网的建设运行提供地质技术服务;国土资源主管部门则本着公平、公正的原则负责组织、协调、监督全过程;这种分工细致、职责明确的建设管理模式不仅极大地推进了地质环境监测网的建设进程，而且为今后监测设施的管理、监测网的运行奠定了良好的基础。

5．2 地质环境监测网的布设

5．2．1 地面沉降监测 地面沉降的监测采用水准测量和GPS测量相结合的方法，其中水准测量主要监测矿区垂直位移，GPS测量则对水平、垂直位移展开全方位的监测，两种监测数据还可相互验证，增强数据的可靠性。

根据确定的测量方法，布设的监测设施为基岩标、普通地面标和GPS标。基岩标共布设WJ3、WJ4两个，WJ3位于南风盐矿采区内，标底位于盐矿层顶板之上、主要含水层位之下的新鲜基岩中，WJ3基岩标位置地层情况见表2，WJ3基岩标是作为监测开采区基岩面高程变化的监测标使用，通过它的监测数据能掌握开采活动对基岩顶板盖层的影响程度和变化趋势，可以较为有效地分析引起地面沉降的根本原因;WJ4基岩标位于盐矿的影响区范围以外，作为水准测量参照的基准点。本区地面监测标围绕现有采区及规模开采区布设，测线方向大致与矿层的走向和倾向方向平行，在盐矿开采区及重要居民点附近监测标的布点密度一般500m～1 000m，其他区域布点密度一般1 000m～2 000m;根据上述原则，共布置3条测线，普通地面标41个，GPS监测标6个。洪泽盐盆地面沉降监测网见图2。

表2 WJ3基岩标位置地层划分表

5．2．2 地下水监测网 地下水监测主要采用定期取样分析的方式开展，测定离子以Cl－、SO2－4、Na+、Mg2+、K+、NH4+等为主，根据水质分析数据的对比来了解矿区地下水污染的动态变化情况。

监测井在地下水流下游布设，同一含水层内的监测井尽量均布，以达到整体控制的目的;结合本区的特点，地下水监测网共布设监测井15眼，其中第Ⅰ含水层5眼，第Ⅱ含水层3眼，第Ⅲ含水层4眼，第Ⅳ含水层3眼，基本能有效地控制全区地下水的动态。

6 结语

随着各盐硝矿《矿山地质环境保护与治理恢复方案》的相继完成，如何科学合理地落实地质环境监测工程也被提上了日程，洪泽盐盆地质环境监测网的建设工作正是在这个大背景下提出的，它的建成基本能满足矿区地质环境的监测要求，起到保护矿山地质环境的作用;但从长远考虑，在经费允许的情况下，还可对该监测网进行如下3个方面的补充：一是可考虑增建1组地面沉降分层标，以获取各含水层的分层沉降信息，为更加精确合理地分析研究盐矿开采引发的地面沉降提供重要的数据参考;二是可以增加地下水开采量及水位动态的监测;三是加强地面沉降GPS测量精度的研究，以提升不同测量方法的相互应证度。

图2 洪泽盐盆地面沉降监测网分布图

胡冰，谢灯兵．2003．沙隆达盐矿地面沉降监测与分析［J］．城市勘测，(3)：15 －16．

刘成伦，廖振方，鲜学福．2003．盐矿安全问题及环境污染的防治［J］．中国安全科学学报，13(3)：62 －65．

刘良美．2004．浅谈矿区地表冒卤治理及生态环境的恢复［J］．中国井矿盐，35(5)：24 －26．

那云宏．1997．乔后盐矿矿山监测及结果分析［J］．中国井矿盐，28(2)：14 －17．

石健，郑开富．2007．苏北盐盆洪泽凹陷盐岩沉积特征与勘探前景［J］．小型油气藏，(2)：15－21．

舒福明．2004．洪泽凹陷赵集次凹阜宁组四段盐岩沉积特征及成因［J］．安徽地质，14(2)：81 －85．

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续培信．2011．湖北云应盐矿区矿山地质环境发生的原因与治理的探讨［J］．中国井矿盐，42(4)：16 －18．

余勇进．1998．薄层复层状盐矿水溶开采溶腔研究与地面沉降分析［J］．中国井矿盐，29(2)：14－16．

Geological environment monitoring network building practice of Hongze salt basin in Huaian

ZHANG Yi-gao1，DING Hou-jin2，YU Yong-xiang1，LU Bao2，CHEN Jie1，LI Hou-yao1

(1．Geological Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210018，China;2．Huaian Bureau of Land and Resources，Huaian 223005，Jiangsu)

Along with the gradual development and utilization of rock salt deposits，the geological environment problems caused by the salt mining had become an increasing concern．Currently，researches about the geological environment problems such as land subsidence and underground water pollution caused by salt mining were just theoretical with little actual monitoring data to support;Although a small amount of salt mines were monitored，their monitoring scopes were mostly limited to a single mine and the monitoring contents were always restricted to a single geological environment problem such as land subsidence．The geological environment monitoring network of the Hongze salt basin was the first integrated monitoring network in China which had been planned and constructed in a unified way and had combined the land subsidence and underground water pollution monitoring as a whole in the entire salt basin covering the existed and planned mining areas．The construction of the monitoring network not only promoted the process of the Hongze salt basin mine＇s geological environment＇s protection comprehensively，but also provided an effective reference to other salt basin．Meanwhile，through long-term monitoring，reliable basic data would be obtained for a further study of the geological environment salt mining areas＇geological environment problems．

Salt mine;Geological environment;Land subsidence;Underground water pollution;Monitoring;Hongze salt basin;Huaian，Jiangsu

X141;TS3

A

1674－3636(2011)04－0413－05

10．3969/j．issn．1674-3636．2011．04．413

2011－09－18;编辑：陆李萍

张以高(1976—)，男，工程师，主要从事环境地质研究，E-mail：zyg740824@126．com