矿山生态保护中水文地质循环技术的优化研究

2020-12-09蒋厚辉廖荣春邓瑞敏

世界有色金属 2020年17期

蒋厚辉，何胜，王涛，廖荣春，邓瑞敏

（1.广西壮族自治区二七一地质队，广西桂林 541100；2.青海九零六工程勘察设计院，青海西宁 810008）

水文地质循环技术是介于自然生态系统中的物质能量循环技术，强调探索矿产资源生产和生态环境保护和谐发展的模式，减少矿山开发给生态环境造成的影响。技术的核心为地下水资源的循环与再利用，解决由于矿山资源开采造成的污水问题，提高资源利用率，保护矿山生态环境，促进持续化发展。

1 矿山开采对地下水资源的影响分析

1.1 矿山开采对水资源与水资源循环的影响

根据实践总结，矿山开采给水资源和水资源循环造成的影响如下：

（1）对水资源量的影响。开采作业会给开采区的表结构造成影响，引发地表下陷或者裂缝，影响水资源循环系统，使其难以有效自我更新。例如，矿坑排水，加之地表开采造成的变化，使得地表水资源和地下水资源流失，给开采区的水平衡造成不利影响，使得水资源量减少，降低整体利用率以及存储量。

（2）对水资源循环的影响。以影响水资源自我更新为主，造成破坏影响。矿山开采环节，水资源循环系统再造，形成违背自然规律的水循环系统，造成生态破坏。例如，开采前的地下水抽排，造成水平衡系统被打破，使得地表水资源以及水蒸发消耗量减少。

1.2 对含水层水位与地下水水质的影响

矿山开采作业，地表结构会出现变化，使得原来的力学平衡受到影响，若地质结构产生不稳定，则会造成上覆岩层位移甚至断裂，含水层内的水产生流动，整个矿区的地下水位降低，引起连锁反映，给水井水位造成不利影响，甚至影响区域农业和居民生活。除此之外，矿山开采环节废石与尾矿等，会造成水资源污染。由于缺少有效的管理，水资源污染问题未得到有效处理，引发更为严重的生态问题。例如，废石受到雨水或其他水源的浸泡，将会产生氧化反应，并且分解大量的酸性物质，若混入到水资源系统，则会给周围的居民造成极大的伤害。除此之外，开采产生的矿坑水，含有有机物，存在的细菌以矿物质，若进入到地表或者地下水，必然会造成水污染。受到水资源自循环的影响，使得水污染加剧，产生更大的影响。基于矿山生态与地下水资源的关系，为避免产生地下水资源减少或者变质、污染等问题，要做好矿山生态保护。

2 基于矿山生态保护下的水文地质循环技术优化

2.1 水文地质循环技术的原则

基于矿山开采对地下水资源的影响，提出采用水文地质循环技术，通过减少开采量和提高利用率等方式，使得资源高效利用。实际应用中要坚持以下技术原则：

（1）减量化。围绕矿产资源开发，控制矿物质与矿产资源的流失，采取预防手段，而非废物治理手段，实现对废物产出的有效控制。

（2）再利用原则。实现资源的再利用，具有较强的过程性。资源再利用，促进开采的产品和服务期限得到延长，最大程度上增加使用次数，或者以多样化形式利用，避免产品过早成为废物。

（3）再循环。矿山开采的尾期，注重废品的治理，将其再次以资源的形式利用，进而减少废物量，实现废弃物的合理回收与综合利用。例如，实现水位地质资源的高效循环利用，防范污水的产生，给生态环境带来极大的为害。

2.2 水文地质循环技术的优化方法

根据矿山生态保护实践，水文地质循环技术的优化，可采取以下措施：

（1）减少流入矿区的水量。上文已经分析矿区生产对地下水资源的影响，贯彻水文地质循环技术的核心理念，围绕流入矿区水量实施控制，通过切断流入路径，控制进入矿区的地下水资源。实践中选择采矿区适宜的位置，开挖用于排水或者引流的沟渠，使得地下水难以进入矿区和露天采场等，避免地下水流入矿井内。采矿区废弃的凹地和废弃钻孔以及裂缝，必须做好排水与填补处理。对矿坑实施封闭处理和疏干排水措施等，实现全面治理，最大程度上控制进入矿区的地下水量。组织开展矿产资源开采作业，选择不会造成顶板裂缝的工艺手段，以免地下水经过裂缝渗透到矿井内。若为露天开采，采取边坡保护措施，保留矿壁，防范地下水流入，设置排水沟。矿山开采作业尽量避免使用或者少用可能会造成污染的材料与工艺，防范地下水污染。选矿作业，优选污染水平较低的方法，使用高性能的药剂，控制药剂的使用量，降低生态污染风险。

（2）污水再利用。采用水文地质循环技术，实施矿山生态保护，要以不影响矿山资源开采为基本前提，充分利用串接供水系统，在开采作业期间，将地下水多次串接与利用，以此减少废水排放，控制地下水的使用量。对选矿排水，采取污水处理工艺进行加工处理，达到标准后再利用，例如用作道路抑尘水。从污水再利用的角度分析，可运用的技术与方法较多，要围绕矿山生产实践和特点，积极探索有效的措施，防止污水的产生；当产生污水后，对污水进行高效处理，以免造成水资源与水环境污染。

（3）污水和污染物再循环。矿山污水中含有的污染物，以矿产资源生产环节实用的工业原材料和半成品为主，多为有害物质，给水资源与水环境造成威胁。基于水文地质循环技术的理念和原则提出，矿山生产环节要做好物质回收与再利用，实现对有害物质的处理，使其成为对生产有利用价值的产物，实现再次利用。开展回收操作时，做好污水类型的分类，根据污水的特点回收，实现物质回收的同时，减少对生态环境造成的污染。

（4）增强水文地质系统的柔性。矿山开采现场的水文地质系统，有着很多不确定因素，为避免意外情况的发生，给现场环境造成隐性，促进矿山持续化发展，要考虑到水文地质系统。若想增强系统的柔性，要围绕各环节入手，打造矿区和外部之间稳定的疏通关系。若水文地质系统内部出现空缺，通过外部输入。若内部出现多于的情况，则采取输出方案进行处理，保证水文地质系统的缓冲效果，维持矿山生态环境稳定，实现可持续化发展目标[1]。

3 基于矿山生态保护下的水文地质循环技术应用管理策略

3.1 做好地质调查

按照矿山生态保护任务和要求，引入水文地质循环技术，发挥技术的价值与作用，要注重做好地质调查，掌握整体情况，为后续相关工作的开展提供依据和支持。这需要组建高素质水平的地质调查队伍，配置所需的物资，为矿山开采作业方案的设计与实施，采集所需的资料与数据。对获得的地质资料与数据，结合矿山开采作业进行综合分析，评估开采可能带来的风险，提出防范水资源和水污染问题的策略，落实到矿山开采实践，减少对矿山生态的影响。从地质调查的角度分析，要面向预防风险的要求，加大地质工作的投入，为开采前和开采期间的地下水勘测、监测工作的开展，提供强有力的支持与保障，有效防范问题的发生。这需要根据地下水调查所需的技术和其他资源等需求，投入所需的资源，满足工作要求，为矿山开采作业的推进和落实，提供强有力的支持与保障[2]。积极吸纳更多的专业人才，壮大地质队伍，为矿山生态保护工作的开展提供人力资源支持与保障。对参与地质调查的人员，进行安全与技能培训，提高整体素质水平，严格把控业务的质量与安全，助力矿山生产达到安全、环保要求，创造更多的效益。

3.2 提高地下水资源综合利用率

组织开展矿山开采作业，要积极防范开采给地下水资源造成的不利影响，必须要采取有效的保护措施。通过采取科学有效的方式，促使矿用水得到高效利用[3]。组织矿山开采作业期间，围绕产生的废水与污水以及矿坑排水，采取有效的处理措施，实现对水资源的回收再利用，提高废水资源利用率。积极探索更多有效的地下水资源保护与利用的方法，实现高效保护，改善矿山生态环境，促进持续化发展。

3.3 构建水资源影响补偿机制

矿山开采与地下工程建设会给地下水资源造成影响，为实现对生态的有效保护，必须要做好全面的控制。现行的《中华人民共和国水法》，对此类生产与建设可能造成的地下水枯竭与水位下降等，在作出了详细的说明与规定。若开采作业产生上述问题，要采取相应的措施加以补救。结合矿山的实际情况和开采工艺特点，构建完善的地下水资源补偿机制。通过合理调节，满足矿山开采需求，同时实现对水资源与水环境的有效保护，创造更多的效益与价值[4]。

3.4 推广应用水资源保护性开采技术

基于生态保护的目的，围绕矿山开采作业，积极探索有效的开采技术和工艺，加大对水资源的保护力度。例如，开采矿藏时，按照保护性开采的原则，只开采部分矿藏，利用剩余矿藏，对顶板岩层运动实施控制，以此降低导水裂带高度，达到水资源保护的目的。一般来说，多采取房式开采法与条带开采法等。若大规模开采，必然会形成很多裸露山体，由于土壤贫瘠，受到雨水冲刷后，极易造成垮塌和土壤沙化，需开展生态治理。推广运用植物修复方法，恢复矿山植被，发挥植被的保护作用，保护地下水资源。综合运用各种修复手段，进行生态环境治理与修复，提高资源利用率，促进持续化发展[5]。