礦區地質環境問題與防治研究

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1礦區開采概況

瀏陽市永和鎮七寶山礦區開采歷史悠久，清朝嘉慶年間的《瀏陽縣志》記載，其開采始于明代。已探明Cu、S、Pb、Zn、Au、Ag、Fe等多種礦產[5]。礦床淺部老窿遍布，深度達80m。新中國成立后，當地政府組建采礦工區，逐步提高開采能力。近十幾年來，經歷多次的礦山關閉與整合，目前主要為七寶山硫鐵礦，其由原七寶山硫鐵礦、七寶山鄉磺礦、鐵錳黑土型金銀礦、鐵帽型金銀礦四個礦山整合而成，采用露天-地下聯合開采方式。

2礦區地質

2.1地形地貌。七寶山礦區為剝蝕丘陵與溶蝕堆積谷地地貌，地勢為一向西開闊的狹長谷地。礦山中部（鐵山地段）為大面積壺天灰巖分布的溶蝕堆積谷地地貌，因風化、溶蝕強烈，形成一向西撒開的狹長谷地，南北寬為1000～2200m，為第四系沖積層覆蓋。區內最高點為七寶山頂峰，標高為476m，最低處是七寶山河床，標高為116m，最大高差達360m，相對高差一般為50～150m。丘陵地區地形坡度一般為15°～30°。區內地形為淺切割的小起伏山地，植被覆蓋率高，地形條件中等。2.2地層與構造。七寶山礦區位于揚子準臺地南緣江南地軸中部的連云山斷隆帶，屬瀏陽～衡東新華廈系斷褶帶與安化～瀏陽東西向構造帶復合部位，位于次級構造永和向斜東端。斷裂構造發育，出露地層由新到老主要有：第四系、石炭系、震旦系和冷家溪群。七寶山礦區區域地質略圖如圖1所示。2.3礦體頂底板。礦體直接頂板為石英斑巖、灰巖。石英斑巖多被風化，部分呈黏土狀，灰巖巖溶發育，溶洞內充填黏土和碎石充填物等，礦體頂板巖石穩定性較差。礦體底板為千枚巖、板巖及石英斑巖。千枚巖、板巖巖石完整，穩定性較好，除裂隙相對發育地段外，一般不需要支護，無垮塌現象。石英斑巖，風化強烈，巖體完整性差，穩定性差，坑道中常見冒頂、底鼓、片幫等不良工程地質問題，坑道需要加強支護。

3主要地質環境問題與防治

20世紀70年代中期始，數百家大小礦山采取掠奪式粗放型經營，將環境成本外部化，積累了一系列地質環境問題。3.1土地資源。礦山企業的礦部、工業廣場、公路等地面建設及4個廢石堆、3個露采場、3座尾礦庫占用土地總面積約117hm2，主要占用采礦用地、林地及住宅用地。礦區生產主要固體廢物為采礦剝離廢石和尾礦[6]。整個礦山區域以砷污染最為突出，污染嚴重地帶土壤砷（As）含量超過三級標準，平均量達到57.9mg/kg，為三級標準的4倍。土壤銅（Cu）含量平均值為122.9mg/kg，己達到三級污染標準。土壤鎘（Cd）、汞含量平均值分別為0.49mg/kg和0.51mg/kg，土壤鋅（Zn）、鉛（Pb）含量平均值分別為247.6mg/kg和287.4mg/kg。3.2水資源。1997年以來，石橋沖小溪流經的浮田段因巖溶地面塌陷曾出現溪水漏失、斷流，溪水倒灌井下，造成淹井。2001年4月，因停電停止抽排水造成淹井后，水位曾恢復到+136m標高，已干涸的井泉恢復，塌陷區大面積積水。2005年9月礦井恢復生產后，雞公灣礦段開采到+75m標高，礦井排水量為130m3/h，井泉再次出現干涸，塌陷區積水消失，局部水田變旱地。目前，七寶山硫鐵礦開拓至-40m中段，礦井排水量一般為175～204m3/h，最大為294m3/h[7]。礦井排水使地下水位超常降低，最大降深達176m，形成以礦井為中心的降落漏斗，影響半徑約為1500m。在靠近降落漏斗西側的石橋沖谷地、浮田塅一帶，第四系松散巖類孔隙水與壺天灰巖巖溶裂隙水直接接觸，組成統一含水層。礦井排水使巖溶水滲入開采巷道，致使浮田塅一帶南北長約700m、東西寬約600m范圍地表井泉干涸，而且地表形成大面積巖溶地面塌陷，造成當地人民群眾飲水困難。3.3水環境。該礦區廢水包括礦坑水、選廠廢水、廢石淋濾水、尾礦水及生活廢水等。礦坑水及選廠廢水呈酸性，pH為3.5～4.0，含重金屬離子及其他污染物。幾十年來，各礦山廢水未經有效處理直接排入寶山河，夾帶的硫精砂和淤泥使河床抬高，河道內已淤積達1.5m厚的污染沉泥。河底中Cu、Zn、Pb、As等重金屬大量超標，入大溪河后迅速降低。在河流底泥峰值地段，Cd在水體中含量超過飲用水和灌溉水標準，Zn超過飲用水標準；寶山河下游已符合飲用水標準[5]。3.4采空區地面。沉陷（變形）經調查，老虎口礦段4～11線間已采空區上方及雞公灣礦段地面局部地段曾發生過采空區地面塌陷變形。變形塌陷區內無居民點和耕地，也無重要基礎設施，危害對象為灌木林地和荒草地。礦山及時組織機械設備充填恢復，消除了安全隱患。3.5巖溶地面塌陷。因抽排地下水，礦區自20世紀70年代相繼發生過小規模的點狀巖溶地面塌陷，井巷相對穩定。1996年以來，采礦井巷多次遇灰巖溶（裂）隙、溶洞突水。1997年后，產生地面塌陷、沉降的頻率及規模日趨加大[8]。在浮田塅～大坡坳一帶，巖溶地面塌陷區面積為37hm2，塌坑直徑范圍為1～8m，可見深度為2～5m。塌坑多分布于農田、旱土中，還有的在寶升公路上及居民房屋旁。這曾造成72棟居民房屋受損，但未造成人員傷亡；石橋沖小溪斷流，300多畝農田漏失、地面沉裂，多處公路、橋梁受損。

4以往防治工作與成效

針對開采地質環境問題，當地政府和礦山積極采取了防治措施。特別是2010年以來，投入了大量防治資金。20世紀90年代，當地政府和礦山共同建設了瀏陽河上游的小溪河紅莊段至礦區的水渠+管道輸送飲水工程，同時給周邊分散的村民接山泉水，解決村民用水問題及部分灌溉用水，投資190萬元。2000年前后，對部分地段河道進行清淤，并采用鋼筋砼結構累計改建渠道約1200m，新修灌溉山塘，新修水渠2.2km，整治農田整治100多畝，并按400kg/畝的標準，根據國家糧食保護價補償農業生產。對地面塌陷坑及時回填和復墾，租賃受損耕地，復墾為油茶種植示范基地，已開始產生經濟效益。2010年前后，礦山累計投資約1500萬元，建設廢水處理系統。主要流程為“酸性廢水→中和反應池→五級沉淀→重金屬離子爆氣氧化→泥漿壓縮過濾→泥餅回填采區→實時監測系統→合格排放”。同時，礦山啟動井下廢水和硫化鈉活化選硫工藝，直接循環利用井下廢水選礦，減少對外排放。廢水處理后，75%以上循環利用于選礦，每年減少井下酸性水排放90萬t，減少地面生產用水120萬t，節約生產成本220萬元?？偱懦隹谂溆凶詣訖z測儀，處理效果明顯，寶山河水質明顯好轉，入口處及下游水質較清，經監測，水質達到排放標準。2002年，投資330萬元對受地面巖溶塌陷和成災地區進行治理。農田覆土176.91畝，覆土厚為0.3～0.5m；修建排污溝297m；塌陷坑填方6800m3，對238畝土地進行治理，填平塌陷坑154處，修建石橋沖小溪標準輸水渠道579m等。2009-2014年，對29戶土磚房屋一律進行了拆除補償，地基注漿加固15戶，維修補償36戶，重建安置27戶，修建樁基礎6戶，設置觀測點56戶。同時，對受影響的公路4km、橋梁1座進行加固處理，累計投資約1200萬元。目前，加固的地基已基本穩定，裂縫沒有明顯變化，2016年對穩定的地面裂縫進行修補。2014年開展廢石堆治理、廢石淋濾水收集泵站建設，修建擋墻、水泥硬化600m2，覆蓋覆土綠化7310m2，播種草籽，栽種杉樹苗1200多株，并新修排水溝285m。對鐵錳黑土型金銀礦露天采場69678m3廢渣堆、鐵帽型金銀礦露采場98672m3廢渣堆進行了復墾恢復，對七寶山河道650m進行了清淤、修建護墻等，累計投資達3000萬元。2013-2014年，對已閉庫的廟沖尾礦庫和塘窩里尾礦庫進行覆土，修建截排水溝，加固壩體，種植樹木，開展草皮綠化復墾，投資約500萬元。2016年在新建的新山沖尾礦庫壩下方設廢水沉淀池，選廠尾礦漿與尾礦廢水泵入尾礦庫，經沉淀凈化處理，廢水循環利用。此外，礦山積極參與周邊村組路面硬化，設置路燈、新建橋梁、新建配電排、新建農田灌溉水塘等，資助費用180萬元。

5存在問題與建議

本礦區的地質環境問題，既有開采歷史遺留原因，也有礦山企業防治意識不強等因素，長期積累形成。雖然已經采取引水措施，但礦山繼續開采，仍會抽排地下水，對水資源枯竭局部影響依然嚴重。土壤污染問題尚未得到有效解決，建議加強礦井水防治工作，并對寶山河道進行全面疏浚清淤。實施工程治理與生物治理，可增強土壤入滲能力，改善土質，減少地表徑流，減輕土壤侵蝕，減小水土流失對下游的影響[9]。

6結論

在采取大量防治措施后，七寶山礦區地質環境問題得到有效緩解，但也仍然存在一些問題，如水資源枯竭、土壤污染等，今后防治工作依然嚴峻。本礦區地質環境問題可歸納為2大類，一是抽排水引發的地下水資源枯竭和地面塌陷，二是廢水廢物排放造成的水土污染問題。對地質環境問題的防治投入，不僅有很好的社會效益，也可為企業間接創造經濟效益，如本礦區的廢水治理。今后，礦山企業應按照“早重視、早投入、早處置”的原則，開采與防治同步開展，確保資源開發與周邊生態環境保護相協調。

參考文獻

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3胡存智，董祚繼，鞠建華，等.全國礦產資源規劃研究[M].北京：地質出版社，2009.

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5戴塔根，劉星輝，童潛明.湖南瀏陽七寶山礦區寶山河不同時期環境污染對比研究[J].礦冶工程，2005，25（6）：9-13.

6凌志敏.大寶山礦環境地質問題評價及成因分析[J].西部探礦工程，2009，164（9）：134-136.

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8林中湘，曹文華.七寶山礦區巖溶地面塌陷成因分析及防治對策[J].西部探礦工程，2004，101（6）：96-97.

9曾敏，彭紅霞，劉鳳梅.安遠新龍稀土礦山地質環境綜合治理[J].金屬礦山，2011，417（3）：136-139.

作者:易菲霆 吳湘炬 卿艷彬 敬靜 何輝 單位:1.湖南省煤炭地質勘查院 2.湖南省地質院 3.懷化市地質環境監測站