长株潭地区矿山地质环境问题及环境保护建议

2019-09-10何阳陈帅奇徐定芳

城市地质 2019年3期

何阳陈帅奇徐定芳

摘要：矿山开采在带来经济效益的同时也产生了诸多环境地质问题。本文阐述了由矿山开发引发的主要环境地质问题，坚持“以人为本”的原则，从矿区（山）环境地质问题、矿区（山）地形和地质条件、恢复治理的难易程度3个方面對全区矿山地质环境质量进行评价，根据单矿山综合评价结果及综合评价分区方法，将全区划分为46个矿山地质环境综合评价区，其中包括14个环境质量差区、32个环境质量中等区，比较客观、真实地反映了矿区（山）环境质量状况，并提出了相应的环境保护建议，为合理开发矿产资源和矿山环境恢复治理规划提供科学依据，促进本地区绿色矿业发展与生态文明建设。

关键词：环境地质问题;矿山地质灾害;水土污染;环境保护;长株潭地区;地质环境质量评价;矿山开发;保护对策

中图分类号：TD167;X322 文献标识码：A 文章编号：1007-1903（2019）03-0058-06

Problems of Mine Geological Environment in

Changsha-Zhuzhou-Xiangtan area and Their Protection Suggestions

He Yang， Chen Shuai Qi， Xu Dingfang

（Hunan Institute of Geological Survey， Changsha 410116）

Abstract： The Changsha-Zhuzhou-Xiangtan area is rich in mineral resources. The mining industry has brought economic benefits to the development of the region; on the other hand， it has caused many environmental geological problems. Based on the "people-oriented" principle， this paper evaluates the geological environment quality of the whole mine from three aspects： environmental geological problems such as mining geological disasters， mining topography and geological conditions， and difficulty degree of restoration. According to the comprehensive evaluation results of single mine and the comprehensive evaluation zoning method， the whole area is divided into 46 evaluation zones of mining geological environment， including 14 zones with poor environmental quality and 32 ones with moderate environmental quality， which objectively and truly reflects the environmental quality of the mines. On this basis， corresponding environmental protection suggestions are put forward. It can provide scientific basis for rational exploitation of mineral resources and restoration management of mining environmental problems， and promote the development of green mining and ecological civilization for the Changsha-Zhuzhou-xiangtan area.

Keywords： Environmental geology; Mining geological disasters; Soil and water pollution; Environmental protection; Changsha-Zhuzhou-Xiangtan area; geological environmental quality evaluation; mine exploitation; Protection Countermeasure

0 前言

长株潭地区矿产资源的开发为社会经济发展和人们生活提供了重要保障，但随着研究区矿山开采规模不断扩大，尤其是一些不合理、无节制的开采，对本地区矿区和周边生态环境造成了较大影响和破坏。近年来，关于“绿水青山就是金山银山”的发展理念的深入（蒙永辉等，2018），部分矿山关闭并进行恢复治理（王德利等，2017;胡荣荣等，2019）。但是，如何在科学理论的指导下准确评估矿山开发对生态环境的影响，是解决矿山地质环境问题、实现矿山绿色发展的关键。本文总结了长株潭范围内矿山开发利用造成的地质环境问题，针对性的提出保护和治理建议。可为政府部门和企业了解矿区地质环境问题的严重程度和开展矿山地质环境恢复治理提供科学依据（何芳等，2018）。

1 研究区概况

长株潭地区包括长沙、株洲、湘潭3市域，地理座标为东经111°53′～114°15′，北纬26°03′～28°40′，总面积28000km2;研究区地貌的基本特征是东、西部高，中部低，地貌类型依据其成因可分为剥蚀侵蚀地貌、侵蝕剥蚀地貌、构造剥蚀和侵蚀堆积地貌4大类。研究区属亚热带季风湿润气候区，气候温暖潮湿。春夏多雨，秋冬干旱，暑热期长，严寒期短。区内经历了武陵运动、加里东运动、印支运动、早燕山运动、喜马拉雅运动等几期主要的挤压构造事件以及晚燕山期区域伸展构造事件，形成了大量的褶皱、断层等构造，同时叠加了大量的晚燕山期断陷盆地，造就了复杂的构造变形特征。区内地层出露较为齐全，除缺失志留系外，各地层均有出露。其中以白垩系出露最广，青白口系和第四系次之（图1）。

2 矿产资源开发利用现状

长株潭地区已发现60多种矿产，其中约50种已探明其资源储量（赵亚辉等，2012）。区内共计992处矿床（点），已探明大型矿床33处，中型矿床44处，小型矿床176处，矿点338处、矿化点56处。主要有能源矿产、有色金属矿产、贵金属矿产、黑金属矿产、非金属矿产、水气矿产共六种。

长株潭地区已开发利用的矿种有46种，主要为煤、铅锌、锌、铜、钨、铁、银、锰、钒等。区内矿山总数1417个，矿山总面积为345.21km2，规模以上矿山企业从事采矿业人员59598人。按矿业企业规模，有大型17个，中型174个，小型1226个。

3 矿山地质环境问题

区内主要矿山地质环境问题主要为以下几个方面：一是矿山开采造成的地质灾害，如采空塌陷、岩溶塌陷及滑坡等;二是废渣占用破坏林地、田地等土地资源;三是影响破坏地下水系统，如：疏干地下水导致形成地下水漏斗;四是矿坑水及废渣淋滤水的随意排放造成的水土污染等。

3.1 矿山地质灾害

区内155座矿山共发生258处地质灾害，其中崩塌43处、滑坡45处、岩溶塌陷108处、地面沉陷35处、地裂缝20处、泥石流7处。主要分布在宁乡县的煤炭坝—大成桥—喻家坳矿区、浏阳市澄潭江煤矿区、浏阳市文家市煤矿区、浏阳市七宝山多金属矿区、株洲攸县煤矿区、湘潭县谭家山煤矿区等地。矿山地质灾害影响范围1811.27公顷，共造成54人伤亡，直接经济损失9228.6万元。例如煤炭坝地区地质构造复杂，褶皱、断裂发育，使岩体的完整性和稳定性降低;矿区外围碳酸盐岩分布范围广且岩溶发育，断裂大多为导水断裂，连通多个含水层，在区域上形成多个地下水径流带，这些都是矿山开采的不利地质环境条件，再加上大量抽排地下水，极易发生地面塌陷等矿山地质灾害，如宁乡县煤炭坝镇贺石桥塌陷，平剖图见图2。

3.2 占用破坏土地资源

固体废弃物的任意堆放既影响景观、占用和破坏土地资源，又对堆放地水资源、土石环境产生破坏和污染。区内矿业开发共占用、破坏土地总面积约为3707.58公顷，其中农田333.7公顷、其他耕地41.96公顷、林地2838.98公顷、其它地类552.62公顷。主要分布在浏阳市七宝山至永和矿区、浏阳市澄潭江矿区、湘潭县谭家山煤矿区、湘潭锰矿区以及钢铁冶金企业集中区。

3.3 影响破坏地下水系统

区内地下水资源较为丰富，大部分矿山地下水较丰富，比如坪塘煤矿埋藏型的岩溶水极丰富，在开采煤矿资源的同时，不可避免的要抽排大量的地下水，长时间的抽排地下水造成较大面积的降落漏斗，甚至很多矿区疏干了矿山周边的地下水资源，完全破坏了地下水的补径排条件，区域地下水均衡系统遭到破坏，导致周边较大范围地下水资源枯竭、当地居民没有地下水甚至是地表水可以使用，部分开采深度较浅的矿山，引发地面塌陷和石裂变形，导致地表水补给地下水，甚至疏干地表水。

区内对地下水资源影响及破坏较重的区域主要有：宁乡县煤炭坝—大成桥—喻家坳煤矿区、浏阳市澄潭江—大瑶煤矿区、浏阳市文家市煤矿区、浏阳市七宝山多金属矿区、株洲攸县黄丰桥—桃水煤矿区、茶陵县排前铁—潞水煤矿区、湘潭县谭家山煤矿区。据《湖南省益阳市赫山区岳家桥镇地面塌陷地质灾害防治勘查报告》（2012年），煤炭坝矿区为同一水文地质单元，多年来煤炭坝矿区承担了几乎全矿区的排水工作，矿山排水最低水平为-480m，矿井排水量最大达13654m3/h，降落漏斗已扩大到300km2以上，对区域地下水均衡破坏影响程度较重。

3.4 水土环境污染

区域内矿山废水废渣对环境的污染主要有以下3种方式：①废水内含硫等酸性物质，使废水排放路径及周边区域水发生酸化;②废水中含重金属元素，对废水排放路径及周边区域水造成污染;③废渣中含有硫等酸性物质或含重金属元素，通过淋滤水污染水土环境。

有色金属矿山、硫铁矿矿坑水及选矿废水一般进行了处理，处理后排放的水对环境污染较轻，只是局部污染中等—严重，但其矿渣却是随意堆放，矿渣淋滤水对水土环境污染较重;黑色金属矿山（铁、锰、钒）的矿坑排水基本未进行处理而直接排放，对废水排放路径及周边区域水、土造成污染，其矿渣随意堆放，矿渣淋滤水对水土环境造成污染;煤矿的矿坑水基本未处理而直接排放，其矿坑水一般呈酸性且含Fe2+、S2-较高，但由于岩溶水的中和作用，矿坑排水中的硫含量较低，主要为悬浮物对水体、土壤的污染，对地表水体的污染较轻，其矿渣随意堆放，矿渣淋滤水对水土环境造成污染。如茶陵县淡子坑煤矿矿坑每年排放74.2万m3废水，湘潭锰矿小浒尾泥库，暴雨季节随降雨径流流向下游一带（图3）。

通过上述分析可知，矿山废水废渣污染水土环境，主要是人为因素造成的，即矿山环保意识差、矿业管理不到位等人为因素为主。

4 矿山地质环境分区评价

4.1 评价原则

影响矿山地质环境分区评价的因素具有多样性，各因素之间相互联系、相互影响。本次评价主要从矿区（山）地质环境问题、矿区（山）地质环境条件和恢复治理的难易程度3个方面加以细化评估：

（1）综合分析矿区（山）矿山开采过程中造成的地质灾害类型、规模、损失及危害情况，废渣及矿山占用的各类土地面积及类型，矿坑水及淋滤水造成的水土污染情况，地下水疏干造成地表水及地下水资源破坏情况，综合评估其经济损失情况和危害程度。

（2）综合分析矿区（山）地形地貌现状、本地区气象及水文情况、基础地质及水工环地质条件，并进行综合评价。

（3）考虑到矿区（山）生态环境的综合治理是一个长期、艰巨的工作，因此其恢复治理的难易程度作为一个重要的评估因子。

综合上述评价原则，分析、总结区内各矿山地形地貌及地质条件、矿山开采造成的环境地质问题及严重程度、恢复治理的难易程度，按矿类（种）归纳一般性规律，对全区矿山地质环境质量进行评价。

4.2 综合分区矿山地质环境质量评价方法

根据以上评价原则，最终确定综合评价因子：地质灾害损失及危害程度，土地资源占用及破坏程度，水、土污染程度，地下水资源破坏程度，地质环境条件脆弱程度，恢复治理难易程度。

采用加权比较法。首先对选取的评价因子赋予一定的分值，同时根据各评价因子对环境的影响程度予以加权，然后将分值与权重相乘，乘积即为某评价因子对于环境影响的实际得分，所有评价因子的实际得分累计就是单个矿山环境评价的最终得分，最终得分越高，矿山地质环境质量越差。

综合评价分区：若某一开采区包括若干个开采矿山，则以该区域内单矿山环境影响评价最终得分的最大值作为该开采区的环境影响评价最终得分（Pmax值），从而确定矿山地质环境综合评价分区，综合评价分区按Pmax值划分为差区、中等区和较好区。

评价模式：W=X1Y1+X2Y2+X3Y3+X4Y4+X5Y5+X6Y6

上述公式中W为矿山地质环境质量评价指标值;Y1～Y6为专家综合矿山情况给以上6个评价因子所賦的专家评判值;X1～X6为专家综合矿山情况对以上6个评价因子确定的权重：

X1=0.3、X2=0.25、X3=0.15、X4=0.15、X5=0.10、X6=0.05

以上6个评价因子专家所赋分值标准详见表1。

在以上6个个因子专家评分后，将6个因子加权叠加进行综合评价，根据矿山地质环境影响程度系数确定综合评价分为3级：

P ≥8.0 矿山地质环境质量差

5.5≤P <8.0 矿山地质环境质量中等

P <5.5 矿山地质环境质量较好

根据单矿山地质环境质量综合评价结果及综合评价分区方法，最终将全区划分为46个矿山地质环境综合评价区，其中14个环境质量差区（681.83km2）、32个环境质量中等区（393.23km2）（图4）。

5 矿山地质环境保护对策建议

矿山地质环境保护与治理工作是一项利国利民的大事，直接关系到矿山的可持续发展和国家生态文明建设的成败。矿山地质环境保护与治理应分步进行，从根源上解决存在的问题，首先要针对水源保护区、环境保护区、重要的工程设施和交通干线及其周边城镇、土地等加以重点保护;其次要通过加强监测，生态复绿，综合整治地面塌陷灾害，修建矿坑水沉淀池，矿坑水达标后排放;最后应运用先进的科学技术加以指导，提高认识，加强矿山地质环境保护的科普工作，以增强矿山生态环境保护的紧迫感和责任感，严把矿山开采准入关，防止矿山生态环境破坏，强化采矿权人的治理责任，加强技术投入，整体提高矿山复垦水平等方面的保护。

6 结论

（1）长株潭地区矿山抽排水量较大，主要是大、中型的煤矿和锰矿。由此引发的环境地质问题主要是诱发地面变形等地质灾害、影响与破坏地下水资源、造成水土污染。建议加强矿山管理、加强矿坑水循环利用、修建排水沟和沉淀池。

（2）大部分矿山都存在固体废弃物，占调查矿山总数的91.2%，固体废弃物主要为煤矸石。由此引发的环境地质问题主要是破坏土石环境、污染水土环境、引发矿渣流。建议综合利用固体废弃物、对堆放处进行覆土复绿、采用工程措施治理。

（3）对已经发生的崩塌、滑坡、地面塌陷、地面变形、地下水系统破坏等地质灾害点进行综合治理，加强地质灾害监测，制定防灾预案。

参考文献

何芳，刘瑞平，徐友宁，等， 2018. 基于遥感的木里煤矿区矿山地质环境监测及评价[J]. 地质通报， 37（12）： 2251-2259.

湖南省地质调查院， 2009. 湖南省湘潭市矿山地质环境调查评价报告[R].

湖南省地质工程勘察院， 2009. 湖南省长沙市矿山地质环境调查评价报告[R].

湖南省地质工程勘察院， 2008. 湖南省株洲市矿山地质环境调查评价报告[R].

胡荣荣，陈炳，王保欣， 2019. 宁波市镇海区废弃矿山生态环境治理及矿地综合利用研究[J]. 城市地质， 14（2）： 78-84.

蒙永辉，颜堂，罗梅，等， 2018. 论山东省矿山地质环境现状及存在问题[J]. 山东国土资源， 34（9）： 36-41.

王德利，李玉倩，寇婷，等， 2017. 首都周边地区矿山地质环境治理与生态修复思路[J]. 城市地质， 12（4）： 24-29.