金属矿山环境治理及水文地质特征研究

2019-02-11郭有民

世界有色金属 2019年3期

郭有民

（黑龙江省第四地质勘察院，黑龙江哈尔滨 150036）

金属矿一般指经冶炼可以从中提取金属元素的矿产，在国家生存与发展中发挥了重要作用。我国疆域辽阔，金属矿产资源种类丰富，如黑色金属铁、锰、钛等，有色金属铜、锡、锌汞等；贵金属金、银、铂等，此外还有轻金属矿产、稀有金属矿产等。这些金属矿产的开采为我国工业发展，技术进步，经济繁荣做出了巨大的贡献，但是随着需求量的增大，金属矿产资源的开次范围和开采深度不断扩大，不可避免对周边矿山环境造成了严重破坏[1]。金属矿山环境问题随着人们环保意识的逐渐增强，已经成为社会重点关注的问题之一，所以做到开采与保护之间的双赢是金属矿山开采企业可持续发展唯一的途径。本次研究从环境破坏前后（治理与预防）两个方面着手，对金属矿山环境进行保护。开采前，对金属矿山水文地质特征进行调查和分析，避免开采时造成过大破坏；开采后，对环境污染和破坏进行针对性治理，提高治理效率。

1 开采前的金属矿山水文地质特征研究

开采前对水文地质特征进行研究，一方面是为了探测金属矿安全开采空间，避开危险源，保证开采人员的安全；另一方面更是为了让开采工程顺应矿山的水文地质特征，减少对矿山环境的污染和破坏[2]。水文地质特征研究的是金属矿山地下水的分布和形成规律以及岩层构造，用到的工具主要是水文地质观测仪，其优点有便于携带、操作简单，且不需要外接电源，特别适合在金属矿山这样的地质条件中作业。此外，它抗干扰性强，观测精度高。利用观测仪进行水文地质特征研究的具体过程如下：第一步对地下水存在范围进行预测，然后在预测范围内利用钻孔机进行钻孔；第二步将观测仪伸入到钻孔当中，观测金属矿山岩土发育程度和规律以及水层含水性等相关数据。第三步对得到的数据进行处理和分析，得出岩层特性、厚度、结构以及地下水分布情况和水位；第四步综合所有数据，制定合理金属矿开采方案，该方案将环保因素考虑在内，在极大保护环境的同时，能够顺利完成金属矿资源开采任务[3]。

2 开采后金属矿山环境治理方法分析

金属矿山开采工程造成的环境破坏主要表现在以下几个方面：①植被破坏。这是矿产资源开采过程中产生的最直观的负面影响，主要体现在地面植被被砍伐、清除。造成的后果是水土流失，滑坡、泥石流等地质灾害频发，严重威胁周围人们的生命财产安全。②地质构造破坏。金属矿产资源开采产生的第二种影响就是原始的地质构造被破坏。地质构造是保证地面上建筑物稳定性的基础，一旦被破坏，极易引起代表沉降、破裂以及塌陷等现象。此外，地质构造的破坏，还会对地下水分布规律造成影响，容易改变地下水流走向，造成地下水断流、截流等，影响了周边住户水资源的正常供给，破坏了该地区整个生物圈循环。③空气污染。金属矿开采需要经过爆破、穿孔、挖掘、运输等流程，每个环节作业均会产生大量的扬尘和汽车尾气，严重影响了矿山周围的空气质量。此外，矿产资源开采必然使用大量的机械化设备，这些设备的使用以及各环节的运行，必然制造巨大的噪音，产生了噪声影响。④重金属污染。这是金属矿资源开采产生的最严重污染，也是最难以治理的污染，因为重金属与其它污染物最大的区别在于它更难以分解，且易通过生物循环堆积在其他生物体内，扩大影响范围。从矿山开采出来的金属矿长期暴露在外部环境中，其组成的化学元素易扩散到土壤、空气以及水中，对土壤、空气、水造成污染，然后随着生物循环污染其它生物。

（1）植被恢复技术。植被恢复是解决水土流失的主要措施。植被恢复主要包括以下三个方面的内容：其一，植被种类的选择。

由于每种植被都有自身独特的特征，因此其适应性也不同，所以在矿山开采后，选择的植被种类要尽量选择与当地气候相适应，且繁殖能力强的植物，以增加成活率以及尽快改善水土流失情况；其二，植被的养护。适应性再强的植物，在移植初期也需要精心养护一段时间，才能保证存活率。养护过程一般会用到集水技术、地膜或植物材料覆盖技术、营养袋容器苗技术等。这些养护技术的应用会大大缩短植被移植后的适应时间，提高植被存活率。

（2）地质修复技术。地质修复技术主要是针对地质构造破坏问题而提出的一种解决措施。金属矿开采结束后，将其地质进行还原是其余生态系统逐渐修复的基础。经过相关专家的不断研究，目前地质修复技术主要包括物理工程技术、生物装置技术以及人工装置技术三种。生物工程技术又包括浆砌片石骨架、钢筋混凝土框架等，主要作用是增加被破坏地层的稳定性，避免塌陷；生物装置技术是指利用植物本身的特点，帮助地质恢复的一种装置，该技术是三种技术中最常用的一种，不仅成本低，效果还更好，就是安装过程过于麻烦；人工装置技术，顾名思义就是通过人工帮助恢复矿山地质，其主要特点是操作简便，但是在施工过程中，易造成二次环境破坏，如果不是地质构造破坏的过于严重，不建议采用这种地质恢复技术。

（3）空气污染治理技术。由上述金属矿山环境破坏的原因阐述可知，空气污染主要是由开采过程造成的扬尘引起的，因此治理措施有以下几点：①制定严格的操作规程，严禁现场施工人员乱抛、乱卸；②爆破、穿孔、挖掘、运输时要在可控的范围内增加覆盖措施，如在集中堆放的矿产上加盖绿色密网格等；③在施工现场及时进行洒水降尘，正常情况下，每天早中晚各一遍，一旦遭遇大风天气，可以视情况而定，增加洒水遍数；④将施工场地周围的地面拍实，然后再利用密网格进行表面覆盖。⑤外运土方、渣土以及金属矿的车辆要加盖，不得超量运载，装载物必须低于槽帮。

（4）重金属污染治理技术。对于重金属污染，治理方法有两种：生物法和化学法。生物法是利用生物中的吸附作用将污染物集中到一起，以达到重金属污染物与水相分离的目的；生物吸附法是生物法中的典型代表，主要是利用工业发酵后剩余的芽孢杆菌菌体或酵母菌吸附重金属；化学法主要是利用化学中的分解原理，通过某种物质的介入，将重金属污染物质分解。沉淀法是化学法中的典型代表，其原理是通过化学反应将可以溶于水的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，然后再进行过滤或沉淀就可以了。