四川秦巴山区矿产资源绿色开发策略研究

朱玉娣， 郗爱华， 葛玉辉， 冯明友

(西南石油大学 地球科学与技术学院，四川 成都 610500)



四川秦巴山区矿产资源绿色开发策略研究

朱玉娣， 郗爱华， 葛玉辉， 冯明友

(西南石油大学 地球科学与技术学院，四川 成都 610500)

四川秦巴山区矿产资源种类丰富，矿产资源的开发利用已成为经济发展的支柱产业之一，但矿业生产过程中产生了严重的矿山环境地质问题。在分析了研究区矿产资源现状的基础上，总结了四川秦巴山区油气开发和固体矿产开发中产生的环境问题，结合国内外矿产资源开发利用实例研究，提出了四川秦巴山区矿产资源的绿色循环开发策略与建议：完整的矿山环境法规是矿产资源绿色开发的根本保障；完善的规划和严格的环境评价是矿产资源可持续开发的第一要务；推进矿山相关科学技术创新是提高矿产开发利用率、矿山生态环境治理的唯一途径，最终使得四川秦巴山区矿业在促进经济腾飞的同时实现绿色可持续发展。

矿产资源；环境地质问题；绿色循环开发；四川秦巴山区

秦巴山区按照行政区划分为6个省(市)份，四川秦巴山区大地构造位置位于龙门山造山带(北段)、米仓山褶皱推覆带和大巴山推覆构造带的交汇部位(图1)。受扬子地块、华北地块、松潘—甘孜地块构造应力场作用，研究区先后经历了加里东运动、华力西运动、印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动的改造，复杂的地质条件造就了四川秦巴地区发育种类比较齐全的矿产资源。黑色、有色、稀有、贵金属等金属矿产、化工和建材等非金属矿产和能源矿产均有分布，是我国重要的矿产基地之一。

本文在系统总结四川秦巴山区矿产资源开发现状基础上，立足于绿色化发展的道路，针对油气及固体矿产开发过程中可能的环境问题，提出绿色开发对策。

图1　四川秦巴山区大地构造位置简图

1　 矿产资源开发现状

四川秦巴山区矿产资源总体形势是矿产资源种类丰富但规模均以中小型为主，缺乏大型、超大型矿床。矿产资源总体特征表现为大型矿区少，中小型矿区多；金属矿产少，能源矿产、非金属矿产多；共生、单一矿床少，伴生矿床多；富矿少，贫矿、难选冶矿多的特点，具体表现为：

(1)煤矿小而分散，主要分布在四川盆地边缘，受四川盆地内古生代和中生代地层特定层为岩性控制。

(2)天然气主要集中在达州市附近，规模可达大中型。区内有2个大型地热矿产，油砂、沥青、铀矿规模均较小。

(3)铁矿、锰矿、钒矿、钛矿、铜矿、铅矿、锌矿、钴矿、钼矿及锶矿均以小型为主，个别规模可达中型，矿化点和矿点零星。

(4)金矿储量可观，其中岩金矿主要分布在龙门山成矿带，具有中-小型规模。

(5)非金属矿床中除了盐、卤石矿规模达大型外，其余均为中-小型矿床，呈星散状分布。

2　矿产资源开发中的环境问题

2.1油气田开发的环境问题

四川秦巴山区油气构造主要分布于龙门山前带、米仓山前带及大巴山前带。天然气资源最主要分布在达州市，大型代表性天然气田有开江县五百梯、宣汉县普光气田、罗家寨气田，宣汉县渡口河、达州市铁山坡和渡口河油气田，规模达中型，此外，还有绵阳市江油中坝中型油气田。常规油气田储层主要为碳酸盐岩岩溶性气藏，少量碎屑岩气藏，非常规油气重点远景区有厚坝油砂岩成矿带、巫溪-奉节页岩气成矿带等。

研究区油气资源开发与工业生产等对环境的污染主要包括：

(1)水体污染。常规油气田开发及目前本区正在积极部署开展的页岩气等非常规油气开采。回流废水中含有超量的重金属、放射性元素以及添加剂，极大地污染了地表水和深层地下水。天然气开采过程中，污染地下水的罪魁祸首是水力压裂技术。在宾夕法尼亚，由于天然气开采，导致地下水的甲烷浓度增加了16倍[1]。东营油井附近地下水也受到污染，其中Ni、As、Pb和Cd等重金属与亚硝酸盐大量超标[2]。

(2)耗费大量淡水资源。众所周知，油气田的开采与生产过程中淡水资源耗费严重，而水资源短缺问题一直是我国西部特别是四川秦巴地区经济发展的瓶颈。淡水需求量主要取决于开采区的地理位置和钻探深度，一般来说，钻井越深，需水量越大[3]。例如，一个典型的页岩气井在钻探和水力压裂过程中需消耗的淡水资源量高达3 400～13 600 m3[4]。而四川盆地是我国天然气资源的主探区，已查明70多个气田，天然气累计探明资源量达2000多亿m3[3]。四川盆地海相油气储层总体埋藏较深，这将大大增加开采的用水需求和耗水量。研究区属川北，伴随海拔的升高，海相地层的深度将更深。尽管长江流域总体上水资源丰富，但研究区仍存在干旱缺水问题[5-6]，这是由于降雨、径流分布不均导致的。

(3)开采区土壤污染。石油的开发和生产中的落地原油是造成开采区土壤污染的最主要原因。落地原油中的溶解气、轻烃在大气中缓慢挥发造成污染；部分原油还将沿着地表的松散沉积物下渗，造成土壤和深层地下水污染。受到严重污染的土壤将导致地表生态系统发生显著改变，甚至寸草不生[7-9]。

2.2固体矿产开发的环境问题

开国以来，我国矿业迅速发展，成为国民经济发展的重要推动力。其中，固体矿产开发规模位居世界第二，随着矿业兴起的城镇多达300余座[10]，著名的有江西因超大型斑岩铜矿而兴起的德兴、云南因特大型锡多金属矿床而发展起来的个旧。据统计资料，四川秦巴山区钛、钒、铁、石墨和油气、锶、重晶石、毒重石、炼镁用白云岩以及磷等矿产资源量可观，鉴于矿业对当地经济的支柱作用，各地市都在加大开发力度。由此导致的环境问题突出表现为：

(1)占用土地和破坏植被。固体矿产开采不仅造成地表土壤的大量剥离，而且在开采和选冶过程中将产生大量矿渣、废土、废矿石，这些固体废弃物的堆积会占用土地，进而造成农田、森林、绿地等的破坏，使原有的生态平衡被打破，导致水土流失，甚至发生荒漠化[11]。固体废弃物量巨大，例如，每生产1t金属或煤，将排放数10t、100t的废石[12]。煤、铁和有色金属等资源在采、选、冶过程中所排放的固体废料量约占工业固体废弃物总量的85%。半个世纪以来，废石、尾矿、煤矸石等固体废弃物总量超过225×108t[13-14]。资料显示，全国范围内因采矿、各种固体废弃物堆积占用的土地高达586×104km2，致使106万余km2森林受到破坏，23.6×104km2草地化为乌有。仅2005年，四川地区因固体矿产开发的废渣排放量为7 314.24×104t，废渣累积堆放量为67 098.80×104t[15]，破坏土地面积达82 020.73hm2。

(2)地质灾害频发。固体矿产开发中因地下采空作业、地面及边坡开挖作业影响了山体的稳定，造成地面开裂、崩塌和滑坡等地质灾害。据统计，1970—2005年，四川地区矿山地质灾害中，滑坡130起、泥石流78起、地面塌陷147起、崩塌102起、地裂缝87起、矿坑突水37起、其它地质灾害5起、合计586起[15]，在西南地区中，地质灾害数量仅次于云南(664起)。仅2005年，四川省矿山地质灾害导致直接死亡人数高达358人，直接经济损失为290亿[15]。四川秦巴山区的龙门山、米仓山和大巴山区地势险峻，岩石产状陡峭且破碎严重，矿业开发及矿山开采诱发的地质灾害概率更高。研究区矿山地质灾害主要有地面沉降、塌陷、地裂缝、滑坡、泥石流、矿井突水、瓦斯爆炸、煤层自燃等[11]。此类地质灾害频发、危害严重，给地方政府、企业和人民引起了重大损失，如2009年9月5日，巴中兴文县发生特大型煤与瓦斯突出事故，导致18人死亡、15人受伤，经济损失惨重。

(3)破坏水资源的平衡。矿山生产、开发、生活不仅导致地表水、地下水受到严重污染，还造成深层地下水减少甚至枯竭。四川秦巴山区水系发育，是我国大江大河的发源地和上游地区。近年来，研究区矿业开发活动主要沿江河两岸开展。矿渣、尾矿、废石、废水、弃土的直接排放和无序堆置，使地表径流受到严重污染。如金矿的矿渣一旦长期暴露地表，经雨水冲刷，其中的大量氰化物、硫化物等有毒成分排放到地表水中，将导致水资源严重污染[11]，极大影响了下游居民的生活、工农业生产。如2015年11月24日，甘肃省陇南市陇星锑业有限责任公司尾矿库发生尾砂泄漏，造成下游嘉陵江一级支流西汉水出现水污染，污染带长达300 km，致使广元全城吃水困难，完全消除这种类型的水污染要比一般人想象的周期长很多。

(4)导致大气污染。矿山开采中废气、粉尘、废渣排放，产生大气污染和酸雨。四川秦巴山区的煤矿主要分布在北部广元市元坝区-旺苍县-巴中南江县和东部的万源市及达州市一带，略计有215处矿床。煤炭采矿行业废气排放量占全国工业废气排放量的5.7%，其中有害物排放量为每年73.13104t，主要是烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳，使矿山邻区遭受不同程度的污染。因二氧化硫污染导致的酸雨区面积占国土面积30%以上，粉尘的大气污染同样也是雾霾的根源之一。

(5)破坏自然地貌景观。特殊地质地貌背景造就了四川秦巴地区不仅矿产种类齐全，并且自然地理条件得天独厚。据统计，四川秦巴山区共有国家级自然保护区6处、国家级森林公园10处、国家级风景区3处、国家级地质公园4处、国家级湿地公园4处、国家5A级风景旅游区2处、国家4A级风景旅游区20处、国家级历史文化名镇4个。虽然四川秦巴山区经济发展急需矿产资源的支撑，但根据科学发展观指导思想、可持续发展的原则，必须叫停重要景区上游及邻近的矿业开采开发。

3　 矿产资源绿色开发对策

矿产资源的开发利用不可避免地对环境产生不利影响。参考国内外资源开发实例，正确处理矿产资源开发与环境保护的关系，能够在一定程度上降低资源开发对环境的破坏，还原矿区一片蔚蓝的天空，这正是目前倡导的“蓝色矿山”的主题。处理矿产资源开发与环境保护的关系问题，可以从以下几方面着手：

3.1完善立法，提高认识

经过半个世纪的发展，我国己经形成一系列与矿山环境保护相关的法律、法规。可惜的是，至今为止，我国还没有一个完整、全面的矿山环境法规。矿山环境的监督、管理、治理等职能分散于多个部门的众多法律、法规中[16]，造成法“多”、“治”难，看似谁都管，又谁都不管。在完善立法的基础上，要加大宣传矿山环境相关法律的力度，提高企业和个人的环境保护意识。

一些发达国家的矿山环境保护法规、制度相对成熟，如美国、加拿大、澳大利亚等，他们有从中央到地方的一套完整体系，并且对不同类型的矿产给予了针对性强的法规，从金属矿产、油气、煤矿、铀矿到石料开发需执行相应的法律、法规。国外矿山环境管理的环评制度、保证金制度、生态恢复制度、环境许可证制度、环境监督制度等法律、法规值得我们参考和借鉴。

3.2合理规划，监管到位

矿山规划要以人民切身利益为出发点，对研究区内国家战略储备急需、生态环境有保障、开采价值大、能够为群众创造就业、地方财政能增收的矿藏实行有计划地开发，停止开发国家级自然保护区境内、水源地上游、开采价值小、环境破坏严重、生态恢复难的矿山。对无视生态环境保护的企业实行“一票否决制”，落实“谁开发谁保护，谁破坏谁恢复，谁受益谁补偿”制度。

四川秦巴山区内国家级自然保护区、国家重点风景名胜区、国家级森林公园数量众多，构成国内甚至世界特色旅游区。绿色开发秦巴山区的矿产资源，要处理好矿山开发与自然保护区、旅游区、风景区和国家森林公园的协调关系。建议四川秦巴山区矿产资源的开发利用，在保护资源实现绿色环境的前提下，有计划地规划开发矿产资源。

3.3资源整合，适度开发

对那些生态破坏严重、生产力落后、浪费严重、缺乏安全保障的小矿山积极实行资源整合。政府应以矿产资源开采权为纽带，采取招标、拍卖、挂牌等有偿取得产权的办法，逐步使矿产资源产权配置走向市场化，促使矿产资源开发由分散转向规模化，走集约经营、技术先进、资源利用率高的路子。

正确处理适度开发与规模效益的关系，既要推进集约化经营，发挥规模效益，又要把年度资源开发量放在一定限度上，进行适度开发，延长矿山服务年限，在一定时期内使矿山企业生产保持稳定[17]。

3.4技术先行，变废为宝

科学技术是第一生产力。矿产资源的绿色开发，应首先着重研究矿业开发、生产过程中的相关技术，提高资源利用率，最大限度地降低对矿山生态环境的损害。例如，废水、废渣、废气的处理、回收与综合利用技术、高效采、选、冶技术、矿山环保预防及治理、重建技术[18]、矿山生态环境恢复治理技术等等。

“变废为宝”是矿产资源合理利用的首要问题，即将矿山生产中产生的“三废”进行无害化甚至是资源化。我国矿山酸性废水的处理工作取得了一定的成绩，如采用“石灰中和法”、“硫化法”、“铁细菌氧化法”、“两级综合法”等技术处理酸性废水已取得良好成效[16]。四川秦巴山区的固体矿产开发过程中出现的废水处理问题应借鉴这些经验。此外，提高矿山工业用水循环使用率也十分重要。矿山生产过程中淡水资源消耗极大，将井下矿的地下涌水回收处理之后，作为矿山生产用水的水源，这不仅节约了大量淡水资源，降低了矿山建设生产成本，而且同时也减少了废水的排放，有利于矿山环境保护[19]。油气作为四川秦巴山区的主攻资源之一，它的开采必将耗费大量淡水资源，如果将回流废水进行化学处理后，继续用作油井注水，一方面缓解淡水资源的紧缺问题，另一方面减少回流废水的直接排放，避免污染水体及土壤。

近年来，煤矸石制砖、发电工艺，取得了良好的经济效益和环境效益。开矿留下的废矿坑，经过改造，也可以加以利用。例如，绍兴东湖是春秋战国时期的一个采石场，经过治理和整改后变成了景区。加拿大的宝翠花园是国外对废坑进行改造、治理最有名的例子[18]。四川盆地周边的达州、广元及绵阳等地区大量作为经济支柱的煤矿，有的已经有上百年的历史，诸如煤矸石等废石整体上侵占了大量土地资源，污染了周边环境，应该采取类似的办法合理利用，变废为宝，造福社会。

4　结论

四川秦巴山区矿产资源种类丰富，矿产资源的开发利用虽然为地方经济的发展和建设做出了重要贡献，但也必须看到，本区矿业生产过程中的环境问题很多，矿山环境形势相当严峻：①油气田开发不仅造成采区水体污染，并且耗费大量淡水资源，落地原油使土壤受到严重污染；②固体矿产开发大量侵占土地、破坏植被，造成水土流失，而且诱发各种地质灾害，排出的废气、粉尘、废渣导致大气污染，形成酸雨。

科学发展观呼唤矿产资源的绿色循环开发。完整系统的矿山环境法规是矿山绿色生产开发最根本的保障，凡是有悖于绿色的可以暂缓或者保护性地开发。只有完善的规划和严密细致的环境评价，监测、监督管理到位，才能确保矿产资源绿色、有序开发。同时，加强矿山环境保护新技术、新工艺的开发与推广，增加科技投入，促进固体废弃物及废水等资源的综合利用，是解决矿山环境问题的根本途径。矿业的绿色循环开发让四川秦巴山区在发展经济、发展矿业的同时，真正成为中国的绿色氧吧。

[1]Osborn S G，Vengosh A，Warner N R，et al.Methane Contamination of Drinking Water Accompanying Gas-Well Drilling and Hydraulic Fracturing[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.2011，108(20)：8172-8176.

[2]王存龙，谢颂诗，赵西强，等.东营油气开采区土壤环境污染状况[J].物探与化探，2014，38(6)：1252-1259.

[3]夏玉强，李海龙.油气能源开发背后的溢油污染和水资源匮乏[J].长江科学院院报，2011，28(12)：77-81.

[4]U.S.Department of Energy (DOE).Modern Shale Gas Development in the United States：A Primer[R].Washington DC：U.S.Department of Energy，2009.

[5]长江水利委员会长江科学院.长江流域水资源安全战略研究[R].武汉：长江科学院，2005.

[6]马建华.长江流域水资源面临的形势与可持续利用对策[J].人民长江，2010，41(12)：1-6.

[7]詹研.中国土壤石油污染的危害及治理对策[J].环境污染与防治，2008，30(3)：91-93.

[8]李春荣，王文科，曹玉清，等.石油污染土壤的生态效应及修复技术研究[J].环境科学与技术，2007，30(9)：4-6.

[9]郭建伟，齐宝辉.中原油田洒落石油对地面生态的污染与防治[J].地质技术经济管理，2004，26(5)：34-39.

[10]谭霞.对矿产资源开发与环境保护的思考[J].中国国土资源经济，2008，21(4)：19-20.

[11]毛琼，毛英，李芳，等.中国西南地区主要矿山地质灾害及其防治对策[C].2010年全国采矿科学技术高峰论坛.2010.

[12]国土资源部规划司编.矿产资源规划研究[M].北京：地质出版社，2001.

[13]张德明，刘树臣，项仁杰.矿产资源的合理开发与矿山环境的综合治理—特点与问题[J].国土资源情报，2003，(12)：5-9.

[14]刘玉强，郭敏.我国矿山尾矿固体废料及地质环境现状分析[J].中国矿业，2004，13(3)：1-5.

[15]陈家彪，沈冰，刘飞燕.西南地区矿山环境地质问题研究[J].矿产综合利用，2007(4)：43-46.

[16]张德明.矿产资源合理开发与矿山环境的综合治理——方法与政策[J].国土资源情报，2004,(5):27-31.

[17]朱训.论矿业与可持续发展[J].中国矿业，2000,(1)：1-6.

[18]黄桂芝，董平.预防矿山地质环境灾害的对策研究[J].煤矿设计，2002,(10)：40-42.

[19]祁洁.合理利用矿井排水作为矿山生产用水水源[J].矿业工程，2003,(4)：53-54.

Green Development Strategy of Mineral Resources in Sichuan Qinba Mountain Areas

ZHUYu-di,XIAi-hua,GEYu-hui,FENGMing-you

(School of Earth Sciences and Technology,Southwestern Petroleum University,Chengdu 610500,China)

With rich varieties of Sichuan Qinba Mountain Areas,the development and utilization of mineral resources has recently become one of main industries supporting local economy. However,severe environment-geological problems occur during mining activities. The current situation of minerals is analyzed systematically,and the probable environment issues caused by oil-gas and solid minerals exploration are summarized in this paper. Under the guiding thoughts of green and cyclic exploration,combined with the study of examples nationally and internationally,beneficial strategies and suggestions are proposed to realize the sustainable development of mineral industry as well as promoting economic soar in Sichuan Qinba Mountain Areas. That is,systematic laws of environment for mineral resources are basic guarantee;perfect planning and strict environmental assessment is the top priority;promotion of technique innovation associated with mine production is the only way to improve the exploration and utilization rate and ecological environment management.

mineral resources;environment-geological problems;green and cyclic exploration;Qinba Mountain Areas in Sichuan Province

10.3969/j.issn.1009-4210.2016.04.001

2016-03-10

中国工程院重大咨询项目 (2015-ZD-05-09-05)；四川省发改委重点课题项目(ZH2015038)

朱玉娣(1986—)，女，博士，从事矿床地球化学和岩浆岩与成矿作用研究。E-mail：420132343@qq.com

郗爱华(1963—)，女，教授，博士生导师，从事固体矿产勘查方向研究。E-mail：aihuaxi@163.com

F205(271)

A

1009-4210-(2016)04-001-06