东川矿区滥泥坪铜矿环境问题及防治措施

2016-09-15曾保成高永祥王国雄谭贤功刘文剑杨凤军王同荣

西部探矿工程 2016年5期

关键词：东川铜矿海拔

曾保成，高永祥，王国雄，谭贤功，刘文剑，杨凤军，王同荣

（1.云南金砂矿业股份有限公司，云南昆明654100；2.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093）

东川矿区滥泥坪铜矿环境问题及防治措施

曾保成*1，高永祥1，王国雄1，谭贤功1，刘文剑1，杨凤军1，王同荣2

（1.云南金砂矿业股份有限公司，云南昆明654100；2.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093）

针对东川矿区滥泥坪铜矿日益恶化的地质环境问题，通过实地调查，首先介绍了东川铜矿滥泥坪铜矿的地形地貌、气象水文、地质构造、岩性、土壤植被、地震等特殊的地质环境，矿山长期开采、工程建设、废渣排放等因素，是引发地质灾害和生态环境恶化的主要原因。并提出依法治理、工程治理、生态重建和环境监测等防治措施，逐步恢复生态环境，使矿产资源开发与环境保护可持续发展。

老矿山；环境问题；防治措施

东川矿区为“一五”期间重点开发项目，1958年，东川矿务局开始全面建设，下辖因民矿、滥泥坪矿、落雪矿、汤丹矿、白锡腊矿、牛场坪矿、新塘矿、石将军矿。滥泥坪铜矿己有50多年开发历史，地表变形、塌陷及岩体崩塌、地下水位下降、生态环境恶化等问题日益凸显，严重影响了当地居民生活、生产活动和企业可持续发展，通过实地调查，对滥泥坪铜矿环境问题形成因素进行了分析，提出解决环境问题的防治措施，为老矿山的环境治理提供参考。

1　地质环境背景

1.1地形地貌

东川铜矿区属于滇东北乌蒙山系，矿区地形错综复杂、沟谷纵横、山峦磅礴，为中高山区，区内最高峰为雪岭，海拔4344m，其南有白石岩（海拔4242m）、狐狸房（海拔4200m），形成矿区高耸入云的南界，滥泥坪铜矿区紧贴南界。矿区被哑吧峡与老龙箐沟切割，切割强烈，斜坡形态以凸形坡为主，常呈单斜山、猪背脊、背斜谷、断层崖形态，最高处哑吧峡海拔约为3320m，最低处海拔约为1870m，高差为1450m，坡降为29.5%，沟岸坡度为38°～53°；老龙箐沟最高处海拔约为2190m，最低处海拔约为1735m，高差为455m，坡降为36.8%，沟岸坡度约为40°，区内冲沟发育，多为“V”型沟谷，侵蚀作用强烈。

1.2气象水文

滥泥坪铜矿山高、谷深、高差悬殊大，气温相差很大，有“一山分四季，十里不同天”的立体气候特征，分为酷热干燥的河谷区（海拔800～1500m）、四季皆寒的高山区（海拔2500～4000m）、四季温和的半山区（海拔1500～2500m）。现矿区基本上属于四季皆寒的中高山区（海拔2500～3600m），全年平均气温7.1℃，极端最高温度可达28℃，最低-16℃。5～10月为雨季，全年降雨量1321.5mm。11月至次年3月常降雪，降雪深度30mm左右，霜期187d。1～4月份为干季及风季，定时最大风速28m/s。该地区20年一遇1h最大暴雨量为52.8mm，6h最大暴雨量为78.4mm，24h最大暴雨量为109.8mm。

矿区位于东川区小江支流黄水箐沟边右岸，属金砂江水系。主要支流有东部的小江，全长110km，西部的普渡河，全长145km。区内哑吧峡、老龙箐沟内的水汇入黄水箐沟。黄水箐沟向东流入小江，最终汇入金砂江。金砂江属青年期河流，水流湍急，洪峰流量可达1000m3/s以上，最枯季节亦可大于5m3/s。

1.3地质构造与岩性

东川矿区处于杨子板块西缘，昆阳裂谷内会理—东川裂陷槽东端的一个梯形断陷盆地，并经历了多期构造体制的转换，从伸展（元古代）→挤压（晋宁运动）→伸展（晚震旦）→挤压（喜山运动）→伸展（新生代），矿区断裂十分发育、以南北向及东西向两组为主干断裂，规模巨大，控制了矿区构造格局，使矿区呈断块状展布，北东、北西向的斜交断裂，将矿区切成网状块体［1-2］。滥泥坪矿区主要褶皱构造为白锡腊—哑巴峡复式倒转背斜，断层主要有两组，即NE30°～50°的纵向断层和NW20°～30°的横断层，断距5～20m，其北东端和南西端分别被南北向的白锡腊断层、吊水井断层所切。地表岩石节理裂隙发育、破碎、松散，山体的稳定性较差。

矿区出露地层有第四纪松散堆积物有3类，一是砂质土壤，主要分布于山间坡地、盆地，易被流水冲蚀，二是冲洪积，分布于黄水箐及其支沟两岸，沟内为卵砾石层，上部有薄层砂砾石覆盖，厚一般0～5m；三是人工堆积物，主要分布于哑吧峡和老龙箐沟沟内矿洞附近，主要为硐口前期开采出废渣和井巷开拓产生的废石；基岩有震旦纪灯影组、陡山陀组青灰—浅灰色相间薄层条带状白云岩；昆阳群黑山组炭质碎屑板岩，落雪组中至厚层状白云岩，因民组中至厚层状白云岩，侵入岩主要为基性辉长岩。

1.4土壤与植被

（1）土壤。矿区地带性土壤随海拔高度变化，垂直分布差异明显。海拔1500m以下为燥红土；海拔1500～1700m地区为褐红壤；海拔1700～2200m地区为红壤；海拔2200～2550m地区为黄红壤；海拔2550～2900m地区为黄棕壤；海拔2900～3550m地区为棕壤、暗棕壤；海拔3300m以上地区为亚高山草甸土。

表1　滥泥坪矿区地表地质灾害类型

（2）植被。矿区内植被以亚高山植被带为主，区内植被系统主要由天然植被组成，主要是荒草地，植被覆盖率在60%左右。海拔2600～3300m间有以羊茅为优势的亚高山草甸、高山桧灌丛、高山杜鹃灌丛等植物群落；海拔3300m以上有马樱花灌丛及雪松灌丛等植物群落。

1.5地震

矿区处于小江地震带西侧，据史料记载，东川区共发生烈度达Ⅵ度以上破坏地震20余次，地震基本烈度为Ⅸ度，地震动峰值加速度为0.40g，地震动反应谱特征周期为0.4s，矿区所在的东川区地震基本烈度属大于或等于Ⅸ度区，为不稳定区域［3］。地震直接破坏山体稳定性，相继发生了不同规模的山体崩塌，当地居民损失惨重［4］。

2　矿山开发引发的环境问题

2.1矿业开发引发的工程环境问题

矿区内主要有“滥泥坪式”铜矿和“东川式”铜矿，“滥泥坪式”铜矿赋存于陡山沱组第一层基底角砾岩中，滥泥坪式铜矿自西向东分为3个矿段，黑矿尖子、蓑衣坡和上老龙矿段，经过几十年开采，现仅剩蓑衣坡矿段，呈单斜—掀斜构造，岩层走向N35°～50°W，倾向南西，倾角平缓，为8°～30°；陡山沱组下伏层昆阳群褶皱强烈，二者呈角度不整合接触关系，“东川式”铜矿赋存于白锡腊矿段昆阳群落雪组中，呈似层状、透镜状产出，总的走向为60°，倾向北西，倾角70°～80°。

“滥泥坪式”铜矿矿体赋存标高3150～1770m，“东川式”铜矿矿体标高2805～1560m。现状采空区面积约250×104m3，白锡腊矿段2630m以上已基本采空，

蓑衣坡矿段2680m以上已基本采空。随着采空区崩落、塌陷，地应力重新调整，在井下形成矿井塌方、冒顶、片帮、鼓底等危害。在地表形成形状各异，规模大小不一的拉张地裂缝，而地裂缝又导致潜在不稳定斜坡，以及工程建设常对山体开挖，形成大坡脚及松散的岩土体，和废渣排放，引起山体失稳而发生滑坡、泥石流等灾害，在地表主要有9种地质灾害类型，见表1。

2.2矿业开发引发的生态环境问题

矿区地下水主要靠大气降水补给，由于矿区内最低侵蚀基准面较低，地形比差大，一部份大气降水沿坡面汇集后直接顺沟谷流走；另一部份形成“大气降水下渗→第四系松散层下渗→基岩裂隙管网汇集→断层破碎带运移→矿坑→矿井”的矿床充水排水模式，随着开采深度的增加，地下水的深降强排，产生了巨大的水头差，构造破碎带被坑道揭露后，高达0.5m3/s携带泥砂大量的矿坑突水冲淤坑道，给生产带来严重威胁，加剧了地面沉降、塌陷、地裂缝、滑坡等工程灾害。同时，地下水降落漏斗逐渐增大，地下水位下降，包气带变厚，水分供应不足，导致植被衰退，而且，水蚀、风蚀双重交替作用（雨季以水蚀为主，旱季以风蚀为主），表土裸露且缺乏水分粘结，易遭风蚀，从而造成水土流失，土地荒漠化［5］。

经过长期的开采，形成了众多采矿点，其废石在采矿点周围随意堆积，主要为采矿凿碎的白云岩，堆积松散，受降雨、下方牵引等扰动极易发生滑动失稳，所到之处植被破坏，大量沟谷地被压埋，土地复垦难度大，从而出现多条荒漠化沟谷，见图1。

图1　沟谷中堆积的废石

3　生态环境防治措施

3.1健全组织机构，强化落实主体责任和社会监督机制

根据2014年12月1日施行的《中华人民共和国安全生产法》和2009年5月1日，国土资源部正式颁布实施了《矿山地质环境保护规定》等，“坚持安全发展，坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针，强化和落实生产经营单位的主体责任，建立生产经营单位负责、职工参与、政府监督、行业自律和社会监督的机制”。明确责任主体，健全相关组织机构，健全地灾预警和防治体制，依法保护和治理生态环境。

3.2防灾治理工程

如采空塌陷坑与办公生活区上方裂缝，用粘土和碎石配置浆液封堵裂缝，防治地表水下渗，加速裂缝的扩展；废渣堆边坡整治（削坡、建挡土墙等）消除滑坡、泥石流隐患；对下部采空区进行支护，加强采空区的管理，采用采矿废石对塌陷坑进行回填和尾砂充填，闭坑后废弃的建筑物、矿井拆除、填埋、平整。

3.3生态重建工程

矿山开发直接压占或破坏土地资源11.78hm2，其中，直接占压、毁损林地8.67hm2、荒地3.11hm2。地面移动盆地变形影响范围内潜在受威胁和破损的土地资源总量约5.21km2，其中，旱地0.1448km2，有林地0.6706km2，灌木林地1.6241km2，其他草地2.7705km2。采用矿坑水灌溉工程、覆土、生物化学工程，实施土壤重构，采用乔、灌、草结合进行复垦，乔木选杉树，灌木选杜鹃，草本选用扭黄茅及三叶草混播，实现植被重建。

3.4环境监测系统工程和应急处理体系

针对矿山开发可能诱发地质灾害的特点，对矿区不同部位的地质灾害、水资源、地貌景观、土地资源进行监测，以及治理措施效果进行监测，力求经济、适用、可操作。监测点主要布设在工程建设对原地貌及植被破坏交严重，容易产生塌陷、弃渣，可能引起水环境污染、水土流失、地质灾害的区域。及时对各种监测数据进行综合整理归纳和分析研究。找出监测数据间的内在联系和规律性，及其与自然条件、地质环境、采矿活动之间相互关系，对地面塌陷、地裂缝、泥石流、含水层破坏等地质环境问题做出预报和预警，并对各类地质灾害制定有效的预防与应急处理体系。