陕西省尾矿库遥感调查与环境影响分析*

强建华

（中国煤炭地质总局航测遥感局）

陕西省尾矿库遥感调查与环境影响分析*

强建华

（中国煤炭地质总局航测遥感局）

利用SPOT－5、RAPIDEYE等卫星遥感数据对尾矿库识别方法进行研究，调查出陕西省尾矿库分布现状，并对其存在环境问题进行分析。陕西省截止到2012年有尾矿库270座，集中分布于陕南秦巴山区，类型以铅锌矿、铁矿和钼矿等为主；尾矿库对环境的影响表现为占用大量土地，所含的有害成分对河流水体产生污染，部分病库、危库存在泥石流隐患。

尾矿库 遥感调查 环境影响

尾矿库是矿山企业在采矿、选矿过程中用来堆放尾砂的场所，其中含一定量有用组分、暂不能利用的固体废弃物［1］。陕西是我国矿产资源大省，陕西北部煤、石油、天然气资源丰富，关中地区以煤、灰岩等非金属矿产为主，陕南秦岭地区富含金、铜、钼、铅、锌、钒等金属矿产资源。随着矿山企业开采力度的增大，在矿产品生产过程中，形成大量的尾矿资源，不仅占用大量土地，而且给周围的生态环境造成一定的危害［2-4］。

本研究采用不同分辨率遥感数据，根据尾矿库纹理、结构、光谱、形状等特征进行人机交互解译，在获取尾矿库分布、数量及开发利用状况基础上，分析其产生的环境问题，为尾矿资源化利用提供数据依据。

1 遥感数据处理

1.1 遥感数据选择

矿山开发形成的尾矿库、废石场一般体量大，呈现正地形，且尾矿库具有阶梯状尾矿坝，形状特殊，在影像上纹理、形状特征明显，选择空间分辨率优于5 m的遥感影像即可满足目视解译要求。本次研究采用遥感数据类型为RAPIDEYE和SPOT－5，分辨率分别为5 m和2.5 m，时相为2012年9—12月。

1.2 遥感数据处理

包括几何校正和增强处理。采用高斯－克吕格6度投影，以1∶5万地形图和p5影像生产的DEM数据为基准进行正射纠正，校正后的SPOT－5、RAPIDEYE卫星数据中误差和套和检查误差均小于8 m，满足1∶5万制图精度要求。采用Brovey变换以突出其纹理和色彩信息。

2 尾矿库遥感识别

（1）地形地貌特征。在矿产品生产过程中，形成大量的尾矿废渣，一般根据地形特征在汇水面积较大的沟口修筑尾矿坝存放尾矿，形成山谷型尾矿库，另外受地形限制在地形平坦地区以傍山型和平地型2种形式存在（图1）。山谷型：在山谷谷口处筑坝形成，库面放射状、扇状纹理明显。傍山型：在山坡脚下依山筑坝所围成，特征为一边紧靠山坡，另外几侧高出沟谷，多呈现近似长方形状。平地型：在平地四面筑坝围成，遥感影像特征多呈现近似长方形状。

图1 不同形式尾矿库遥感影像图

（2）结构特征。尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成的用以贮存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所，一般有库体、尾矿坝、排砂管、排洪渠及矿山道路等要素，周围附属设施有选矿厂、选矿池、沉淀池等矿山建筑。尾矿坝分初期坝和后期坝［5-6］。初期坝即基础坝，采用土石构筑；后期坝则是利用尾砂在初期坝基础上不断加高构筑而成［1］。在影像上表现为阶梯状，特征明显，容易识别。

（3）纹理形态特征。尾矿排放到尾矿库后，在排砂管口出露的位置，压力陡降，面积突然开阔，不同粒度的尾矿经过机械沉积形成放射状或扇形的纹理特征［7］（图1（a）），另外受尾矿库形式控制，尾矿沉积物出现楔形（撮箕状）、椭圆形和圆形饼状形态［8］，分别对应于山谷型、傍山型和平地型3种尾矿库形式（图1）。

（4）尾矿库库面分带特征。尾矿库中各处的含沙量分布并不均一，受尾砂的排送方式及尾砂粒度影响，一般近坝端尾砂含量高于其他地方，并随着离坝体距离的增大而逐渐减少，反之，水体含量则逐渐增加［5］，尾砂对太阳辐射的高反射率和水体对太阳辐射的高吸收率，在影像上库面的色调呈现由浅及深的渐变特征，近坝端，呈灰白色，距离坝体愈远色调愈深，呈蓝黑色（接近自然水体）（图2）。

图2 尾矿库库面分带特征

3 尾矿库类型及数量分布

根据上述识别特征进行解译，陕西省现有尾矿库270座，按利用状态分，正在利用尾矿库244座，闭库26座；从空间分布上，2012年陕南秦岭山区共有尾矿库233座，占全省的86%，其中商洛市尾矿库数量最大，为109座，其次为宝鸡市、汉中市和渭南市（表1、图3）。

表1 尾矿库分布情况统计

按矿种类型分，以铅锌矿、铁矿、金矿、钼矿和钒矿为主，各自尾矿库数量分别为71座、60座、52座、42座和19座；按所处地形特征分，山谷型尾矿库159座，傍山型尾矿库76座，平地型尾矿库35座。

4 尾矿库环境影响分析

4.1 占用和破坏土地

2012年尾矿库占地面积1 110.61 hm2，占用土地类型主要是林地、荒草地及耕地。各矿种中以钼矿尾矿库占地面积最大，为434.53 hm2，占全部的39.12%，其次为铁矿、金矿和铅锌矿，占地面积分别为225.77 hm2、208.90 hm2和129.95 hm2，主要是洛南钼矿区是全国钼矿主产区，矿石开采量巨大，采选规模较大（表2）。对比2010年占地情况，占地增加80.35 hm2，增幅7.8%，主要是钼矿尾矿库增大所致。

图3 陕西省尾矿库分布

表2 尾矿库类型及占地情况统计

4.2 环境污染

主要表现为水污染。矿山废水多以酸性水为主，有毒、有害物质（铅、砷、镉、汞、氰化物）以及COD、BOD5、悬浮物等严重超标［9-12］。陕南秦岭山区尾矿库主要分布于河道两侧的沟谷，排放的废水对洛河、旬河、丹江、金钱河等产生不同程度的污染，如洛南县石门镇沿河而上20 km的石门河两岸分布37个尾矿库（图4），经简单处理的废水直接排入河内，河水被染成红褐色，污染水质（图5）。

4.3 地质灾害隐患分析

尾矿库具有高势能，是潜在的人造泥石流危险源［13-19］。尾矿库建设不宜位于工矿企业、大型居民区上游，不占或少占农田等［1］。以洛南钼矿区为例，结合DEM、河流等要素对距离工矿企业、居民地、道路、耕地、河流最近的尾矿库进行统计，距离上述地物200 m内的尾矿库22个，1个发生渗漏（图6），已严重威胁着尾矿库周边居民生命和财产安全，其余20个距离上述地物2 km范围内，具有一定危险性。

图4 洛南钼矿区（部分）尾矿库分布影像

图5 尾矿废水污染河流遥感影像

图6 尾矿渗漏遥感影像

5 结 论

（1）系统分析尾矿库结构、与周边地物的关系及尾矿库在影像上表现出特殊纹理、形态、色调等特征，能准确识别尾矿库的位置、数量及类型。

（2）尾矿库是陕西省一种重要的尾矿资源，查清了其数量、类型、空间分布及利用现状，尾矿库主要分布于陕南秦巴山区，类型以铅锌矿、铁矿和钼矿等为主，对于尾矿资源化利用有重要意义。

（3）尾矿对于环境的影响表现为占用和破坏土地，对水体产生污染，尾矿库选址的不合理、建设的不规范使其形成重大的泥石流隐患。

（4）尾矿库对环境的影响广泛而深远，尾矿库环境恢复治理和地质灾害防治是一项重大任务，对尾矿库的环境影响评价方法及生态恢复治理措施还需要进一步探索和研究。

（5）尾矿资源化利用能产生具大的环境效益和经济效益。随着科学技术条件的提高，在尾矿的利用途径和利用水平上应进一步加强研究。

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Remote Sensing Investigation and Environmental Im pact Analysis of Tailing Dam s in Shaanxi Province

Qiang Jianhua
（Remote Sensing Application Institute of ARSC）

With the use of SPOT-5，RAPIDEYE satellite remote sensing data，the identification method for tailings dam is studied.All distribution status of tailings dams in Shaanxi Province is investigated and the environmental problems are analyzed.Till 2012，there are 270 of tailing dams in Shaanxi Province，which aremainly concentrated in Qinling-Bashan Mountain Area in Southern Shaanxiwithmain types of lead-zinc ore，iron ore and molybdenum ore；The impact of tailing dams on the environment indicates as follows：the tailing dams occupies a lot of land.The harmful ingredients contained in tailings pollute the rivers，and some defective or dangerous dams easily result in debris flow hazards.

Tailings dam，Remote sensing survey，Environmental impact

2013-08-09）

*中国地质调查局地质调查项目（编号：1212010911092），陕西省矿山开发遥感调查与监测项目（编号：1212011120030）。

强建华（1982—），男，工程师，硕士，710054陕西省西安市碑林区建西街3号。