矿区地质环境问题与防治研究

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1矿区开采概况

浏阳市永和镇七宝山矿区开采历史悠久，清朝嘉庆年间的《浏阳县志》记载，其开采始于明代。已探明Cu、S、Pb、Zn、Au、Ag、Fe等多种矿产[5]。矿床浅部老窿遍布，深度达80m。新中国成立后，当地政府组建采矿工区，逐步提高开采能力。近十几年来，经历多次的矿山关闭与整合，目前主要为七宝山硫铁矿，其由原七宝山硫铁矿、七宝山乡磺矿、铁锰黑土型金银矿、铁帽型金银矿四个矿山整合而成，采用露天-地下联合开采方式。

2矿区地质

2.1地形地貌。七宝山矿区为剥蚀丘陵与溶蚀堆积谷地地貌，地势为一向西开阔的狭长谷地。矿山中部（铁山地段）为大面积壶天灰岩分布的溶蚀堆积谷地地貌，因风化、溶蚀强烈，形成一向西撒开的狭长谷地，南北宽为1000～2200m，为第四系冲积层覆盖。区内最高点为七宝山顶峰，标高为476m，最低处是七宝山河床，标高为116m，最大高差达360m，相对高差一般为50～150m。丘陵地区地形坡度一般为15°～30°。区内地形为浅切割的小起伏山地，植被覆盖率高，地形条件中等。2.2地层与构造。七宝山矿区位于扬子准台地南缘江南地轴中部的连云山断隆带，属浏阳～衡东新华厦系断褶带与安化～浏阳东西向构造带复合部位，位于次级构造永和向斜东端。断裂构造发育，出露地层由新到老主要有：第四系、石炭系、震旦系和冷家溪群。七宝山矿区区域地质略图如图1所示。2.3矿体顶底板。矿体直接顶板为石英斑岩、灰岩。石英斑岩多被风化，部分呈黏土状，灰岩岩溶发育，溶洞内充填黏土和碎石充填物等，矿体顶板岩石稳定性较差。矿体底板为千枚岩、板岩及石英斑岩。千枚岩、板岩岩石完整，稳定性较好，除裂隙相对发育地段外，一般不需要支护，无垮塌现象。石英斑岩，风化强烈，岩体完整性差，稳定性差，坑道中常见冒顶、底鼓、片帮等不良工程地质问题，坑道需要加强支护。

3主要地质环境问题与防治

20世纪70年代中期始，数百家大小矿山采取掠夺式粗放型经营，将环境成本外部化，积累了一系列地质环境问题。3.1土地资源。矿山企业的矿部、工业广场、公路等地面建设及4个废石堆、3个露采场、3座尾矿库占用土地总面积约117hm2，主要占用采矿用地、林地及住宅用地。矿区生产主要固体废物为采矿剥离废石和尾矿[6]。整个矿山区域以砷污染最为突出，污染严重地带土壤砷（As）含量超过三级标准，平均量达到57.9mg/kg，为三级标准的4倍。土壤铜（Cu）含量平均值为122.9mg/kg，己达到三级污染标准。土壤镉（Cd）、汞含量平均值分别为0.49mg/kg和0.51mg/kg，土壤锌（Zn）、铅（Pb）含量平均值分别为247.6mg/kg和287.4mg/kg。3.2水资源。1997年以来，石桥冲小溪流经的浮田段因岩溶地面塌陷曾出现溪水漏失、断流，溪水倒灌井下，造成淹井。2001年4月，因停电停止抽排水造成淹井后，水位曾恢复到+136m标高，已干涸的井泉恢复，塌陷区大面积积水。2005年9月矿井恢复生产后，鸡公湾矿段开采到+75m标高，矿井排水量为130m3/h，井泉再次出现干涸，塌陷区积水消失，局部水田变旱地。目前，七宝山硫铁矿开拓至-40m中段，矿井排水量一般为175～204m3/h，最大为294m3/h[7]。矿井排水使地下水位超常降低，最大降深达176m，形成以矿井为中心的降落漏斗，影响半径约为1500m。在靠近降落漏斗西侧的石桥冲谷地、浮田塅一带，第四系松散岩类孔隙水与壶天灰岩岩溶裂隙水直接接触，组成统一含水层。矿井排水使岩溶水渗入开采巷道，致使浮田塅一带南北长约700m、东西宽约600m范围地表井泉干涸，而且地表形成大面积岩溶地面塌陷，造成当地人民群众饮水困难。3.3水环境。该矿区废水包括矿坑水、选厂废水、废石淋滤水、尾矿水及生活废水等。矿坑水及选厂废水呈酸性，pH为3.5～4.0，含重金属离子及其他污染物。几十年来，各矿山废水未经有效处理直接排入宝山河，夹带的硫精砂和淤泥使河床抬高，河道内已淤积达1.5m厚的污染沉泥。河底中Cu、Zn、Pb、As等重金属大量超标，入大溪河后迅速降低。在河流底泥峰值地段，Cd在水体中含量超过饮用水和灌溉水标准，Zn超过饮用水标准；宝山河下游已符合饮用水标准[5]。3.4采空区地面。沉陷（变形）经调查，老虎口矿段4～11线间已采空区上方及鸡公湾矿段地面局部地段曾发生过采空区地面塌陷变形。变形塌陷区内无居民点和耕地，也无重要基础设施，危害对象为灌木林地和荒草地。矿山及时组织机械设备充填恢复，消除了安全隐患。3.5岩溶地面塌陷。因抽排地下水，矿区自20世纪70年代相继发生过小规模的点状岩溶地面塌陷，井巷相对稳定。1996年以来，采矿井巷多次遇灰岩溶（裂）隙、溶洞突水。1997年后，产生地面塌陷、沉降的频率及规模日趋加大[8]。在浮田塅～大坡坳一带，岩溶地面塌陷区面积为37hm2，塌坑直径范围为1～8m，可见深度为2～5m。塌坑多分布于农田、旱土中，还有的在宝升公路上及居民房屋旁。这曾造成72栋居民房屋受损，但未造成人员伤亡；石桥冲小溪断流，300多亩农田漏失、地面沉裂，多处公路、桥梁受损。

4以往防治工作与成效

针对开采地质环境问题，当地政府和矿山积极采取了防治措施。特别是2010年以来，投入了大量防治资金。20世纪90年代，当地政府和矿山共同建设了浏阳河上游的小溪河红庄段至矿区的水渠+管道输送饮水工程，同时给周边分散的村民接山泉水，解决村民用水问题及部分灌溉用水，投资190万元。2000年前后，对部分地段河道进行清淤，并采用钢筋砼结构累计改建渠道约1200m，新修灌溉山塘，新修水渠2.2km，整治农田整治100多亩，并按400kg/亩的标准，根据国家粮食保护价补偿农业生产。对地面塌陷坑及时回填和复垦，租赁受损耕地，复垦为油茶种植示范基地，已开始产生经济效益。2010年前后，矿山累计投资约1500万元，建设废水处理系统。主要流程为“酸性废水→中和反应池→五级沉淀→重金属离子爆气氧化→泥浆压缩过滤→泥饼回填采区→实时监测系统→合格排放”。同时，矿山启动井下废水和硫化钠活化选硫工艺，直接循环利用井下废水选矿，减少对外排放。废水处理后，75%以上循环利用于选矿，每年减少井下酸性水排放90万t，减少地面生产用水120万t，节约生产成本220万元。总排出口配有自动检测仪，处理效果明显，宝山河水质明显好转，入口处及下游水质较清，经监测，水质达到排放标准。2002年，投资330万元对受地面岩溶塌陷和成灾地区进行治理。农田覆土176.91亩，覆土厚为0.3～0.5m；修建排污沟297m；塌陷坑填方6800m3，对238亩土地进行治理，填平塌陷坑154处，修建石桥冲小溪标准输水渠道579m等。2009-2014年，对29户土砖房屋一律进行了拆除补偿，地基注浆加固15户，维修补偿36户，重建安置27户，修建桩基础6户，设置观测点56户。同时，对受影响的公路4km、桥梁1座进行加固处理，累计投资约1200万元。目前，加固的地基已基本稳定，裂缝没有明显变化，2016年对稳定的地面裂缝进行修补。2014年开展废石堆治理、废石淋滤水收集泵站建设，修建挡墙、水泥硬化600m2，覆盖覆土绿化7310m2，播种草籽，栽种杉树苗1200多株，并新修排水沟285m。对铁锰黑土型金银矿露天采场69678m3废渣堆、铁帽型金银矿露采场98672m3废渣堆进行了复垦恢复，对七宝山河道650m进行了清淤、修建护墙等，累计投资达3000万元。2013-2014年，对已闭库的庙冲尾矿库和塘窝里尾矿库进行覆土，修建截排水沟，加固坝体，种植树木，开展草皮绿化复垦，投资约500万元。2016年在新建的新山冲尾矿库坝下方设废水沉淀池，选厂尾矿浆与尾矿废水泵入尾矿库，经沉淀净化处理，废水循环利用。此外，矿山积极参与周边村组路面硬化，设置路灯、新建桥梁、新建配电排、新建农田灌溉水塘等，资助费用180万元。

5存在问题与建议

本矿区的地质环境问题，既有开采历史遗留原因，也有矿山企业防治意识不强等因素，长期积累形成。虽然已经采取引水措施，但矿山继续开采，仍会抽排地下水，对水资源枯竭局部影响依然严重。土壤污染问题尚未得到有效解决，建议加强矿井水防治工作，并对宝山河道进行全面疏浚清淤。实施工程治理与生物治理，可增强土壤入渗能力，改善土质，减少地表径流，减轻土壤侵蚀，减小水土流失对下游的影响[9]。

6结论

在采取大量防治措施后，七宝山矿区地质环境问题得到有效缓解，但也仍然存在一些问题，如水资源枯竭、土壤污染等，今后防治工作依然严峻。本矿区地质环境问题可归纳为2大类，一是抽排水引发的地下水资源枯竭和地面塌陷，二是废水废物排放造成的水土污染问题。对地质环境问题的防治投入，不仅有很好的社会效益，也可为企业间接创造经济效益，如本矿区的废水治理。今后，矿山企业应按照“早重视、早投入、早处置”的原则，开采与防治同步开展，确保资源开发与周边生态环境保护相协调。

参考文献

1李玉倩.新常态下矿山地质环境的生态修复[J].中国资源综合利用，2017，35（5）：69-71.

2何坏峰，安静国.矿产资源勘查开发不能无限以牺牲环境为代价[J].中国矿业，2012，21（10）：49-52.

3胡存智，董祚继，鞠建华，等.全国矿产资源规划研究[M].北京：地质出版社，2009.

4周爱国，周建伟，梁合诚，等.矿山地质环境评价[M].武汉：中国地质大学出版社，2008.

5戴塔根，刘星辉，童潜明.湖南浏阳七宝山矿区宝山河不同时期环境污染对比研究[J].矿冶工程，2005，25（6）：9-13.

6凌志敏.大宝山矿环境地质问题评价及成因分析[J].西部探矿工程，2009，164（9）：134-136.

7湖南省煤炭地质勘查院.湖南省七宝山硫铁矿矿山地质环境综合防治方案[R].长沙：湖南省煤炭地质勘查院，2017.

8林中湘，曹文华.七宝山矿区岩溶地面塌陷成因分析及防治对策[J].西部探矿工程，2004，101（6）：96-97.

9曾敏，彭红霞，刘凤梅.安远新龙稀土矿山地质环境综合治理[J].金属矿山，2011，417（3）：136-139.

作者:易菲霆 吴湘炬 卿艳彬 敬静 何辉 单位:1.湖南省煤炭地质勘查院 2.湖南省地质院 3.怀化市地质环境监测站