陕西矿山地质环境问题浅析

2014-03-24向茂西贺卫中李永红

地下水 2014年4期

向茂西，贺卫中，李永红

(陕西省地质环境监测总站，陕西西安710054)

陕西属我国矿产资源大省，地域南北长870 km、东西宽200～430 km，面积20.56×104km2，自北而南可分为三个各具特色的地貌单元，即:陕北高原、关中断陷盆地、陕南秦巴山地，陕北和渭北以煤、石油、天然气、水泥灰岩、粘土类及盐类矿为主;关中以金、钼、建材矿为主;陕南以黑色金属、有色金属、贵金属及各类非金属矿为主。

矿业是陕西经济的主要产业之一，2011年陕西省共有矿山企业5 337个［1］。其中能源矿山649个(煤炭矿山527个，石油、天然气开采企业2个，其它矿山120个)、黑色金属149个、有色金属154个、贵金属94个、冶金辅助原料非金属49个、化工原料130个、建材及其他非金属矿山4 088个、水气矿山24个。2011年生产固体矿产矿石总量43 316.72×104t，液体矿产 3 314.08 ×104t，气体矿产 112.61 ×108m3。

陕西省矿山开采方式主要为露天开采和地下开采，能源、黑色金属、贵金属与有色金属矿产以地下开采为主;冶金辅助材料用非金属、化工原料非金属、建材及其他非金属矿产以露天开采为主，部分采用地下开采方式。

随着现代社会经济及科学技术水平的飞速发展，对矿产资源的需求和消耗日益增加，大范围、高强度的矿业活动，使矿山地质环境的演变愈来愈烈。陕西矿产资源开采历史悠久，改革开放以来随着西部能源基地的建设，陕西省煤炭工业迅猛发展，神府煤田的大规模开发和渭北煤田老矿区的进一步挖潜以及陕南金属矿产资源开发力度的增强，引发的矿山地质环境问题也日益突出。

1 主要矿山地质环境问题

多年来，国土、地质、煤炭等系统的科技工作者调查研究认为，陕西省矿山地质环境问题种类全，分布广，危害大。通过对前人以往研究成果［2－3］和外业调查资料的研究分析认为:陕西主要矿山环境地质环境问题有矿山地质灾害、矿区土地资源的占用与破坏、矿区地下水系统的破坏与矿区环境污染四大类，危害较严重。

1.1 矿山地质灾害

矿山在建矿开矿过程中强烈破坏矿区地质环境条件，引发了大量的矿山地质灾害造成了严重的人员伤亡和经济损失。陕西矿业开发，共引发地质灾害663处［4］，其中地面塌陷299处、地裂缝132处，滑坡111处、泥石流78处、崩塌43处，地质灾害共造成40 241.26万元的直接经济损失，死亡201人;能源类矿山引发地质灾害461处，金属类矿山引地质灾害127处，其它类矿山引发地质灾害75处。危害最大的灾害是:1994年7月12日2～4时，潼关县桐峪镇突降暴雨，引起山洪暴发，在桐峪镇西峪上游，洪水与矿山弃渣形成泥石流［5］，吞没了沟道中的所有工棚和一些工矿设施，造成51人死亡、两千多人失踪的特大灾害，经济损失巨大。

1.2 土地资源占用与破坏

矿业开发占用破坏土地是难以避免的。一方面采矿场、废石(土)、尾矿等固体废弃物压占破坏土地资源，另一方面无论地下开采和露天开采都不同程度地破坏当地的地质环境条件，形成采空区或高陡边坡，进一步使土地资源破坏。

陕西省矿山累计占用破坏土地达62 822.16 ha。采矿场占用破坏土地约27 991.77 ha、矿山固体废料占用破坏土地约2 529.02 ha、尾矿库占用破坏土地约 5 493.00 ha、采空区地面塌陷破坏土地约26 808.37 ha;按矿山类型统计能源、金属、非金属矿山分别占用破坏土地约 45 379.18、8 322.10、9 120.88 ha。矿区林草地的占用破坏使植被减少，水土流失加剧，生态环境恶化。

1.3 地下水系统的影响与破坏

矿山在建矿、采矿过程中抽排地下水降低矿区地下水位，采空区上覆岩石土体裂隙带、地面裂缝、塌陷使地下水、地表水下渗漏失，破坏了地下含水系统，改变了地下水的径流排泄方式，使矿区地下水系统的受到严重影响与破坏，其表现是多方面的。

1.3.1 地下水资源流失

矿业开发过程在地下水较丰富的矿区一般都要强制性抽排地下水保证采矿安全，抽排的地下水除少量综合利用外，其余大部作为废水排放，造成地下水资源大量流失。陕西省矿山矿坑水2004年产出量5 686.56×104m3，年排放量3 874.51×104m3，其中煤矿分别占到矿坑水的年产出量和排放量的78%和77%，这说明矿山每年使3 874.51×104m3的地下水资源流失，特别是陕北煤炭开采对地下水资源量的浪费与消耗是较大的。

1.3.2 矿区水源枯竭

矿业开发导致地下水位持续下降，地下水水源地供水量减少、泉水流量减少甚至断流，煤炭矿山开采区表现最为突出。如，2006年7～9月调查的神木县境内煤田开采区56处水井，煤田开发前均为居民生活生产所用，煤田开发后55处已干涸。母河沟泉平均流量5 961 m3/d，最大流量达10 627 m3/d，为神东公司开发初期矿区供水水源。2002年4月，实测泉流量只有1 680 m3/d，泉流量衰减72%，至2006年7月，完全干涸。保水采煤问题在陕北非常突出，2005年范立民提出了合理选择开采区域和采用合适采煤方法的实现途径［6］，最近几年开展了工程实践，取得成效［7］。

1.4 矿山环境污染

矿山多分布于沟谷、河流边等地表水系的中上游，采矿形成的矿坑水、选矿废水等多就近向沟谷、河流排放;采矿废石、煤矸石、尾矿多沿沟坡堆放，尾矿库多建于河流支沟沟口;煤矿瓦斯排放、各种矿井通风、矿石粉碎、冶炼、煤矸石自燃，矿山废水有毒组分挥发等，产生排放出大量有害气体和矿尘。这些废水、废渣、废气、粉尘大部分都含有害物质，处置不当都将成为污染源。

陕西省矿山环境污染最典型和严重的是小秦岭潼关金矿区。1990年潼关区域大气汞浓度监测全部超标［8］，最大超标38倍。2002年潼关县蒿岔峪河水上段的铅、汞、铁超过Ⅰ类水标准;下游河段铅、汞分别超过Ⅳ类标准。

2 矿山地质环境问题分布特征及成因

2.1 矿山地质环境问题分布特征

2.1.1 不同地域矿山地质环境问题各异

根据对陕西省3756个矿山的调查统计，矿山地质环境问题具有广泛分布、局部集中的特点，其分布规律与矿产资源的空间分布特点有关。

(1)陕北主要开发能源矿产，其煤炭开采区地质环境问题是大面积采空区诱发地面塌陷、破坏地下水系统，使生态环境进一步恶化。集中分于神木、府谷、黄陵、铜川北部焦坪、耀州西侏罗系煤层开采区，横山、榆阳区、彬县、旬邑侏罗系煤层开采区零星分布。

(2)关中北部煤矿老开采区主要开采石炭—二叠系煤层，长期大规模开采产生的主要矿山地质环境问题，除地面塌陷、地裂缝、地下水系统破坏外，还有多年来积存的大量煤矸石等。黄土台塬区砖瓦粘土矿，北部及南部边缘灰岩水泥、建筑石料矿区，崩塌、滑坡较突出。

(3)陕南开发金属、煤炭、非金属三大类矿山产生的地质环境问题种类较多，较为突出的问题是金属、石材等矿产开发产生大量的废石、尾矿、选矿废水乱堆乱放产生泥石流与矿山环境污染等。

2.1.2 不同矿产类型开采区矿山地质环境问题各异

不同矿产资源类型的矿山因其矿业活动对地质环境条件破坏的强度、开采方式与地质环境条件的不同，产生的矿山地质环境问题有所差。

(1)陕西煤矿数量众多，开发历史较长，采矿方式主要是地下开采，矿业活动形成大面积的采空区，采空区上覆岩土体多为沉积碎屑岩和第四系松散堆积物，力学强度较低。在调查的951座煤矿山中，最突出的矿山地质环境问题是采空引发的地面塌陷、地裂缝，其次是煤矸石占地和矿区排水对水资源的破坏，这与陕西煤层埋藏较浅，煤层厚有关。

(2)陕西金属矿产资源丰富，尤其是金矿、铅锌矿开发利用程度高，矿产资源多分布于基岩山区，围岩一般为坚硬岩。在调查的428座金属矿山中，最突出的矿山地质环境问题是采矿弃渣、尾矿的不合理堆放占压或破坏土地并引发泥石流等。由于金属矿山废水、废渣中重金属离子等有毒有害物质含量高，因此易引发污染问题。

(3)建材及其它非金属矿产主要开发水泥用灰岩、建筑用石料、砖瓦用粘土等矿产。据对2 160处矿山调查资料分析，以露天开采为主的建材类矿山，在开采过程中产生的矿山地质环境问题突出表现为崩塌、滑坡等;以地下开采为主的石膏、石墨矿山，最突出的矿山地质环境问题是地面塌陷。

(4)化工、冶金原料非金属矿产开发对地质环境影响破坏强度较高的有硫铁矿、磷矿、萤石、冶金用白云岩等。在调查的169中，主要地质环境问题是地下开采引起的地面塌陷、地裂缝、滑坡等。

2.2 矿山地质环境问题成因分析

矿山地质环境问题是人类矿业活动对地质环境破坏形成的结果。就目前的矿山开采技术而言，无论露天开采或地下开采都不可避免地、或多或少地改变或破坏原有的地质环境条件，矿山建设不可避免地要占用土地资源，矿山生产过程中不可避免地要产生废渣、废水。所以矿业活动必然导致占用或破坏土地资源、矿山地质灾害、矿区地下水系统的影响与破坏、矿区地质环境污染等矿山地质环境问题。但是某个矿区产生的矿山地质环境问题类型和危害与其地质环境背景息息相关，只有具备相应的地质环境条件，才可能产生相关的地质环境问题［9］。陕西省煤矿、金属矿、非金属矿区地质环境件差异较大，导致矿山地质环境问题成因不同。

(1)煤矿多分布于陕北、渭北地区，主要开采侏罗系、石炭—二叠系煤层，其煤层厚度大，一般2～10 m，埋藏浅，一般小于300 m，产状平缓，煤层顶板以砂岩、泥岩为主，上覆第四系黄土和砂层。由于其深厚比较小，不同地区差异较大，顶板和地表岩土体强度小。开采导致矿区产生了大量的地面塌陷、地裂缝，黄土陡崖沟坡体上崩塌、滑坡时有生，区内地下水位下降、泉水干涸，土地沙化、水土流失加剧、土地破坏等一系列矿山地质环境问题和生态环境恶化。

(2)金属矿多处于秦巴山区，成矿区自然地质条件复杂，矿产资源多呈脉状，围岩多为坚硬的基岩，力学强度大，开采引发的地面塌陷、地裂缝较少。但由于降水量大，开采形成的大量废石、尾矿易产生泥石流。地表岩土体风化强烈，易产生滑坡、崩塌、泥石流等灾害。

(3)非金属矿以建材矿为主，多为露天开采，关中、陕北以砖瓦粘土矿、灰岩矿为主，陕南以花岗岩、瓦板岩矿等建筑用石料为主。非金属矿的露天开采直接破坏土地资源、形成人工边坡，易产生崩塌、滑坡等地质灾害。岩性决定了关中、陕北易产生黄土类崩塌、滑坡，陕南易产生岩质崩塌，同时受降水影响，废渣易成为泥石流的物源。

3 矿山地质环境问题防治措施

3.1 从源头上预防矿山地质环境问题的发生

矿产资源的开采对地质环境的破坏目前是难以避免的。全省矿产资源资源规划、矿权设置时应充分考虑矿产资源的开发利用对地质环境破坏问题。制定矿产资源开发利用方案或开采设计时，应因地制宜，结合陕南、陕北、关中不同矿区地质环境条件和不同的矿产资源类型，采用最为合理的采矿方式和采矿方法，大限度减轻对地质环境的影响和破坏。

3.2 认真落实矿山地质环境恢复治理各项制度

采矿权申请人或采矿权人要按国土资源部和陕西省政府有关规定，执行矿山地质环境保护与恢复治理编制制度、矿山地质环境恢复治理保证金制度、矿山闭坑地质环境管理制度;认真执行国家和地方有关环境保护的法律法规对矿山废水、废渣等各类废物弃物科学处置。保障减少矿山地质环境问题的形成，出现的矿山地质环境问题及时治理。

3.3 建立健全矿山地质环境保护与恢复治理长效机制

对已形成的矿山地质环境问题坚持“谁破坏谁治理，谁受益谁治理”的原则进行治理，对于政策性关闭、历史遗留、滥采滥挖等形成的治理责任人已灭失，需要政府出资治理的问题，各级主管部要积极筹措资金立项治理。按照建设生态文明和环境友好型社会的要求，坚持“采前预防、采中治理、采后恢复”等原则，不断探索建立健全矿山地质环境保护与恢复治理长效机制。全面推进矿山地质环境保护与恢复治理工作。最大限度地减轻矿业活动对环境和土地的破坏，促进陕西矿产资源开发与生态建设和环境保护相和谐，发展绿色矿业。