铁矿开采对地下水环境影响评价实证研究

2015-12-15刘光武

地下水 2015年2期

王滢，刘光武

(1.中国环境管理干部学院，河北秦皇岛 066004;2.中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司，河北秦皇岛066004)

我国矿产资源丰富，为经济社会发展做出贡献的同时，也导致矿区地下水资源量减少，地下水水质恶化。我国的环境影响评价工作始于20世纪70年代，环境影响评价体系不断完善，但对于地下水环境影响评价一直没有相应的技术标准和评价内容。2011年6月1日《环境影响评价技术导则—地下水环境》的实施，为矿山开采项目对地下水环境影响提供了较为全面的评价内容和要求。

1 建设项目概况

铁矿项目位于河北省滦县境内，面积7.62 km2。铁矿一期Ⅱ采场为露天开采、Ⅲ采场为地下开采，二期为露天开采，其余矿山均为地下开采。除一期Ⅲ采场地采外，其余矿山地采均采用空场采矿嗣后充填采矿法。尾矿库位于选矿厂的东南侧800 m，满足服务年限的尾矿排放要求。矿坑涌水净化后用作生产新水使用，不能利用部分输送至台商工业园进行综合利用。采矿工业场地及生活污水采用地埋式污水处理设施进行处理，处理后回用于选厂循环水系统。

2 地下水环境影响评价工作等级的划分

根据《环境影响评价技术导则地下水环境》(HJ610－2011)分类判据，矿区属于Ⅲ类项目。根据评价区水文地质特征，包气带防污性能弱、建设项目场地的含水层不易污染、地下水环境敏感程度为不敏感、污水排放量小、污水水质复杂程度简单，确定地下水环境评价中的污染类型评价等级为三级;地下水供排水规模大，地下水水位变化范围大、地下水环境不敏感、环境水文地质问题弱，确定地下水环境评价中的非污染类型评价等级为二级。

3 评价区域水文地质条件分析

3.1 地形地貌

矿区位于燕山南麓山前倾斜平原，主要是第四纪上更新统冲积层，地势北高南低，地形有利于地下水向南运动，地表岩性有利于降水渗入补给。地面高程介于16.7～20.4 m之间。

3.2 地质构造

矿区位于燕山皱褶带山海关隆起之昌黎凸起的西南边缘地带。

3.3 地层岩性

矿区出露地层以前震旦系、震旦系和第四系为主。第四系地层大面积覆盖，基岩露头除在矿区东部和尚山～铁石山一带有较连续的分布外，其它均为零星出露。

3.4 含水层

区域内有两个主要含水层，第四系含水层组和基岩裂隙含水系统。第四系含水层组下部有粘土隔水层，使得第四系含水层与下部基岩裂隙含水系统不存在直接水力联系。

3.5 地下水补给、径流、排泄

矿区地下水的主要补给来源为大气降水，由于年降水量多集中在6、7、8三个月，故地下水呈现周期性的补给。因本区东北部及西北部地形较高，中间及一级阶地地形较低，故地下水流向在滦河以西为西北流向东南，滦河以东为东北流向西南。基本遵循由高到低，由基岩裂隙水向第四系孔隙水运动的规律。地下水主要通过河、渠及人工取水、地面和液面蒸发，植物蒸腾等途径进行排泄。

3.6 地下水动态变化规律

地下水动态基本遵循雨季上升，雨季过后水位逐渐下降的规律，年变化幅度在2～3 m，与区域地下水动态变化基本一致。地下水动态变化规律见图1。

图1 地下水动态变化规律

4 地下水环境现状评价

4.1 地下水环境现状评价

为反映地下水质状况，项目布设了29个监测点位，采用《导则》推荐单因子指数法进行了现状评价。评价结果表明，露天采场周边4个监测点水质溶解性总固体、硝酸盐、亚硝酸盐3项出现超标，其余10项指标均满足《地下水质量标准》(GB/T14848－93)Ⅲ类标准限值的要求，标准指数范围在0～0.9，超标原因主要是人为有机污染;尾矿库周边3个监测点水质氨氮、硝酸盐2项出现超标，其余11项指标均满足Ⅲ类标准限值的要求，标准指数范围在0～0.91，人和动物的排泄物及农用化肥的流失，通过渗漏、雨水淋溶等途径进入地下水导致;其余22个监测点各项指标均满足Ⅲ类标准限值的要求。

4.2 水文地质现状分析

根据调查结果，区内未发现有地下水水位降落漏斗等环境水文地质问题。近30年，虽然第四系地下水位普遍下降2～9 m，旱季水位下降1～2 m，但民井没有出现掉泵的问题。

4.3 基岩裂隙水现状评价

根据监测结果，基岩裂隙水10项指标中，污染物除铁超标0.07倍外，其它各因子指标均可满足《地下水质量标准》(GB/T14848－93)Ⅲ类标准限值的要求，主要是由于钻孔水质受矿体影响所致。

5 地下水环境影响分析

5.1 矿井涌水抽排对地下水的影响分析

5.1.1 涌水量预测

式中:Q为地下水涌水量(m3/d);K为潜水含水层渗透系数(m/d);S为竖井水位降低值(m)M为含水层厚度(m);R0为引用影响半径，m;R0=R+r0，R为影响半径，R=10Sr0为引用半径，m;采用不规则多边形，a/b小于2～3，F为开采系统面积。

5.1.2 对区域地下水流场影响分析

由于矿区地下水接受降水补给的季节性变化，矿坑排水产生降落漏斗，其影响范围内地下水位、水量将发生变化，局部水文地质环境将会受到影响。由于本项目位于一个相当封闭的水文地质单元中，本项目排水对区域水资源没有较大的影响。

5.1.3 开采初期对含水层影响分析

采场所在区域第四系含水层由全新统砂砾石含水层和上更新统中细砂含水层组成，分布于采场的两侧。设计采用帷幕注浆堵水，堵水后，涌水量可减少90%，最终第四系地下水影响半径约200 m。影响范围见图2。

图2 开采初期对第四系含水层影响范围

5.1.4 开采后期对含水层的影响分析

铁矿开采不可避免会对基岩裂隙～岩溶承压含水层造成一定程度的疏干影响，且随着开采时间的延长，矿坑长年疏干排水将使基岩裂隙～岩溶含水层储存水量逐渐减少，当矿坑涌水量超过地下水天然补给量时，基岩承压水层地下水位就开始逐渐下降。但由于地下基岩裂隙～岩溶水渗透系数小，含水性和透水性相对较弱，采空区又能够得到及时充填，因此，阶段采空区的地下水位降深影响范围会比较小，矿坑涌水量可基本维持一个相对稳定的数量。

采场均会对基岩裂隙含水层产生影响，由于矿山距离较近，各影响范围会有叠加影响，地下水涌水量会有减少，影响范围也会缩小。影响范围见图3。

5.1.5 矿井涌水抽排对基岩含水层用水户的影响分析

评价区内矿山开采深度较深，矿山开采均会影响基岩含水层，且影响范围较大。经调查，影响范围内集中饮用水水井深度一般在100～150 m，最大井深150 m，主要采用基岩裂隙～岩溶水，矿山开发将对饮用水源井产生影响。经计算水井水位降深2～5 m，但集中饮用水水井较深，地下水埋深浅，不会使水井出现掉泵现象。

图3 开采后期对基岩含水层影响范围

5.1.6 服务期满后对地下水影响分析

矿山退役后，井下停止疏干排水，矿区范围地下水位会逐渐上升。根据当地平均降雨量、矿区径流渗透条件和基岩裂隙侧向补水量粗略估算，评价区域矿山退役后，大约在10年左右，基岩含水层地下水位可由疏干最低水位恢复到原有水平。

5.2 尾矿库渗滤液对地下水的影响分析

5.2.1 浅层地下水水质影响分析

根据铁矿尾矿砂浸出毒性监测结果，各指标均满足III类标准要求，对地下水水质影响轻微;根据尾矿库回水监测数据，pH、色度均可满足地下水III类标准要求，SS和石油类指标地下水无相应标准，COD浓度约为15.0 mg/L。项目尾矿渗漏水首先经压实的细尾砂过滤，再经库底土壤吸附降解，使得下渗水在进入含水层时的COD浓度大大降低，进入地下水后，与上游地下水进一步混合、稀释，污染物浓度还可得到进一步降低，故本项目尾矿水渗漏对周围浅层地下水影响很小，不会对周围居民饮用水造成污染。

5.2.2 深层地下水水质影响分析

评价区域第四系含水层底部均有厚度2～22 m的粉质粘土、粉土或含淤泥质粉土及残破积层为隔水层，该层延展性较好，厚度较稳定。通过水位观测，两层水之间基本没有水力联系，该层隔水性能良好。第四系与基岩水力联系甚微。因此，深层地下水水质基本生不受浅层水和地表水的影响。但矿井水的抽排将加速深层地下水的循环，导致部分岩层的矿物质被剥蚀，使深层地下水的矿化度存在增加的倾向，从而可能导致深层地下水存在矿化度增大的趋势。

5.3 废石淋溶水影响分析

根据现状资料，评价区铁矿无放射性异常，根据废石浸出毒性浸出试验结果，废石浸出液14项监测因子均满足《地下水质量标准》(GB/T14848－93)中Ⅲ类标准要求。废石淋溶水渗漏对地下水水质影响很小。

6 对策措施

6.1 采场东部边帮防治水措施

采场东北部第四系冲洪积砂、砂砾卵石层孔隙潜水含水层透水性、富水性极强，若不进行防治水处理，新河将作为定水头补给水源，并以本段为涌水通道，向采场内大量涌水。为保证采场边坡稳定，保护环境必须对该含水层进行治理。设计在Ⅰ采场东北部采用高压喷射帷幕注浆技术进行灌注防渗。幕线总长766.55 m，注浆孔88个，单排排列，平均孔深度27 m，主要封堵第四系砂砾卵石潜水含水层。预计可封堵90%渗水。