辽宁鞍山市幅地质环境背景调查研究

丁黄平，卞玉梅，王咏林，刘纯，谢文然



辽宁鞍山市幅地质环境背景调查研究

丁黄平，卞玉梅，王咏林，刘纯，谢文然

（辽宁省地质环境监测总站，沈阳 110032）

通过综合研究前期鞍山地区资料，系统分析了区域地质环境背景条件，论述了人类工程经济活动尤其是矿产资源开采活动与地质环境的相互作用和影响，分析了鞍山市幅内存在的东鞍山铁矿矿山地质环境问题，并对其发展趋势进行了预测；评述了地下水水位水质多年动态变化特征和地下水降落漏斗情况；分析了地质环境问题的变化情况及其对城市发展造成的影响，最后提出了城市可持续发展的对策建议。

鞍山市幅；地质环境；矿山；地下水；动态特征；可持续发展

通过搜集和综合鞍山市幅已有的地质环境背景资料，整理分析选取地质环境条件变化显著的区块有针对性地开展野外补充调查，以路线穿越调查和走访为主，调查各种人类工程经济活动尤其是矿产资源开发引起的环境工程地质、环境水文地质问题。

表1 鞍山市幅地层表

1 区域地质环境概况

1.1 地形地貌

工作区位于辽东山地与下辽河冲积平原的过渡带上，大地构造上属东部斜坡带，该区地势总特点南东高、北西低，由南东部剥蚀构造低山丘陵向北西部冲积平原倾斜。幅内地貌主要有构造剥蚀地形、剥蚀堆积地形和断拗堆积地形三种类型。

1.2 地层岩性

工作区内出露的地层有太古界鞍山群，下元古界辽河群，上元古界青白口系，震旦系及新生界第四系，其中以第四系分布最广及最发育。

1.3地质构造

工作区内地质构造位于营口—宽甸台拱与辽河中—新生代断陷的交接部位，由于经历了多期构造旋回的影响，地质构造复杂。基底构造以深层次变形为主，盖层构造主要表现为浅层次的脆性变形。

1.4地震

鞍山市地处辽宁南部，地震动峰值加速度0.05g，反应谱特征周期0.35s，处于Ⅶ度烈度带。

2 主要矿山地质环境问题及其影响

鞍钢集团矿业公司东鞍山铁矿位于鞍山市幅东南侧，是鞍钢铁矿石原料的主要生产基地之一，至今已有五十余年的开采历史。现状条件下东鞍山铁矿主要矿山地质环境问题如下：

2.1 地质灾害及其影响

2.1.1 崩塌

位于东鞍山采场西北部岩质边坡，岩石在掌子面处较破碎，坡宽55m，坡高22m，坡度45°~50°，倾向南西。采场上下级台阶间多见矿石连阶堆放，形成临时斜坡。在采矿震动和降雨等作用下已发生崩塌，坡角下碎石堆积，长80m，宽2m，崩塌量300m3左右，崩塌物粒径最大砾径18cm，最小砾径5cm，平均砾径9cm。由鞍山群磁铁石英岩、铁矿石构成。

2.1.2 滑坡

滑坡位于东鞍山矿区东北部，现斜坡堆积宽约1 000m，高约35～50m，坡度45°～60°，坡向180°，松散碎石堆积，坡下有块石坠落，顺坡下滚，主要威胁坡下土地。在采矿震动和降雨等作用下发生滑坡，滑塌量200m3左右，为强风化的鞍山群磁铁石英岩。

2.2 含水层破坏及其影响

2.2.1 对含水层结构的影响

露天开采主要含水层为第四系松散岩类孔隙水及基岩风化裂隙水。矿体主要赋存在含铁石英岩中，顶板为灰色千枚岩，底板为鞍山群樱桃园组下部灰绿色千枚岩或混合岩。千枚岩为片岩类，属于不透水层，矿体开采后会导致含铁石英岩承压裂隙含水层中的地下水部分被疏干，形成降落漏斗，含铁石英岩承压裂隙含水层由承压转为无压，局部地下水被疏干。岩层厚度范围为1~50m，露天采矿活动导致含水介质被开挖，破坏了原有的含水层结构。目前，采区最低标高为-51m，采坑上开口面积1.45km2，开挖矿体位于地下水位及当地侵蚀基准面（22m标高）以下，被挖掘的岩土体运往排土场。

根据现有工程地下水监测资料，矿坑涌水量为1 040m3/d，扩建工程建成后矿坑涌水量为1 800m3/d；根据规划鞍山矿区内地下水补给资源量为0.792 07亿m3，排泄量为0.794 1亿m3，区域上补给＜排泄，二者之差为0.002 03亿m3，因此预测全区地下水位在规划年内仍呈逐渐下降趋势。

2.2.2 对地下水疏干的影响

经东鞍山铁矿-51m水平采场积水情况的调查，涌水量主要是大气降水，日正常排水量150m3/d，雨季日最大20 000m3/d。矿区周边为第四系松散岩类孔隙水及基岩风化裂隙水，当露天采坑深达到-36m时第四系砂卵石层的涌水量几乎为零。随着开采深度的增加岩石本身的涌水量会继续减少，补给量减少，排泄量增加，含水层水位下降幅度较大，临近矿区部分地下水呈疏干状态。

2.2.3 对地下水水质的影响

矿区产生的废水主要为开采后期产生的矿坑排水和雨季时排土场的淋溶水。资料表明铁矿矿坑水水质如下：pH值8.2～8.4；悬浮物30～300mg/L；石油类0.2～2.1mg/L；NH3-N0.38～2.84mg/L。

2.3地形地貌破坏及其影响

东鞍山采场现已成为一处深凹阶梯状露天采坑，东西长2 100m，南北宽1 000m,坑底最低海拔标高-51m，最高生产水平为40m水平。上盘40m水平、27m水平、14m水平、1m水平进行扩帮。

2.4土地资源破坏及其影响

东鞍山铁矿采场面积为2.38km2，两个排土场面积为3.5km2，工业场地面积为0.82km2，对土地资源的影响主要表现为占用土地、破坏土壤和植被。

图1 首山地区C003、C004号观测点地下水位动态曲线图

3 地下水环境问题及其影响

3.1 地下水水位动态特征

3.1.1 地下水水位多年动态特征

鞍山地区工业较集中，历年开采地下水构成了地下水位动态变化的主要影响因素，大气降水对地下水位动态起到一定的调节作用。从1996年至2012年水位动态曲线上看，每年年末至下一年雨季之前，水位因强烈开采持续下降，7、8、9汛期由开采为主转为降水补给为主，地下水位上升，动态曲线呈波浪起伏状。

首山地区，地下水位1996~1998年较高，1998年至2001年水位较低，但较平稳。2002年开始水位逐渐升高，2010年起，降水量突增，控制地下水开采，地下水位逐年升高（图1）。

表2 2013与2012各流域水位埋深变化表

3.1.2 2013年地下水水位变化

鞍山地区包括八个小流域，统计其枯水期与丰水期平均水位埋深变化情况详见表2。全区八个水文地质单元地下水水位变幅有四个单元为上升，平均变幅为3.455m，其中鞍山市西部隐伏岩溶区变幅最大达13.13m，为强上升区，太子河流域冲洪积扇南部边缘及杨柳河冲洪积扇为弱上升区，浑河—太子河河间地块平原为基本稳定区；地下水水位变幅四个水文地质单元为下降，平均变幅为-0.92m，其中大洋河流域河谷阶地为强下降区，辽河冲洪积平原、哨子河河谷阶地为弱下降区，海城诸河流山前冲洪积扇为基本稳定区。

从上升和下降的平均变幅看，上升区的平均变幅比下降区的平均变幅稍强，弱上升区为主要趋势。

对区2013年23个水位监测点丰水期水位埋深与2012同期水位埋深对比，各监测点2013与2012年相比地下水水位变幅的平均值为0.68m，2013年地下水水位是以弱上升趋势为主。

图2 辽阳市C008号监测点地下水离子含量历时曲线图

综上，2013年鞍山地区区域地下水水位是以弱上升趋势为主。

3.2 地下水水质动态特征

3.2.1 地下水水质多年动态特征

鞍山辽阳地区自2002年以来，水质一直处于污染状态。浅层裂隙水中矿化度、硫酸根、硝酸根、总硬度为主要超标因子，自2008年至今，浓度持续线性增长（图2）。深层裂隙水从监测点地下水离子含量历时曲线看，区内水质2005至2009年较稳定，且水质较好，自2010年至今，矿化度、硫酸根、总硬度为主要成分均呈上升趋势（图3）。

图3 辽阳市1017号监测点地下水离子含量历时曲线图

3.2.2 2013年地下水水质变化特征

2013年丰水期水样化验资料出现的主要超标项有：一般指标总硬度；毒理性指标硝酸盐、亚硝酸盐、铁（表3）。四项中前三项属于局部污染所致，铁的超标为当地的原生地下水环境造成。

综合上述，全区地下水水质较稳定，除铁超标倍数较大，其它指标超标倍数较小，是由于局部污染所致。

3.3 地下水降落漏斗情况

该区地下水位降落漏斗主要出现在鞍山市铁西水源地，该地下水位降落漏斗情况特征如下：

表3 地下水水化学超标项目统计表

表4 2012、2013铁西降落漏斗资料统计表

该漏斗中心位于鞍山经济开发区高占屯一带，监测点位于该中心内。漏斗中心水位2013年枯水期平均水位埋深（34.83m）比2012年(48.19m)上升了13.36m，面积缩小了9.988km2；丰水期漏斗中心水位与上年同期相比上升了12.9m，面积缩小了8.621km2。因此2013与2012年相比枯、丰水期都是中心水位上升面积缩小（表4）。漏斗分布方向与形状呈椭圆形状，以高占屯为中心，向啤酒厂方向延展的不规则椭圆形，枯水期和丰水期形状大致相同。

4 结论及建议

1) 保护和改善鞍山市幅矿山地质环境，有效遏制对含铁石英岩含水层、露天采坑、两个排土场影响和破坏，实现矿产资源开发利用与地质环境保护协调发展。

2) 流经鞍山区域内的几条主要河流，如南沙河、运量河、杨柳河等已成为纳污河，建议通过有效保护和涵养地下水资源并实行总量控制，防治地下水污染，减少地下水超采。

3) 建立鞍山辽阳地区地下水长期动态监测系统，及时掌握其动态变化。

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Geological Environment Background Survey in the Anshan Sheet

DING Huang-ping BIAN Yu-mei WANG Yong-lin LIU Chun XIE Wen-ran

(Liaoning Geological Environmental Monitoring Station, Shenyang 110032)

This paper has a discussion on the regional geological environment background and influences of human activities on geological environment, including geohazards, aquifer breakdown, topography and geomorphology destruction and land resources destruction, in the Anshan sheet. Some countermeasures and proposals about the city sustainable development are suggested.

Anshan sheet; geological environment; groundwater; mine; sustainable development

[P69]

A

1006-0995（2017）03-0467-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.026

2017-01-11

丁黄平（1983-），女，河南南阳人，高级工程师，博士，主要从事矿山地质环境调查评价与监测工作