吉林遼源市礦山地質環境問題及對策建議

張德強，朱玉生，田 磊

（1.中國地質環境監測院，北京 100081；2.吉林省地質環境監測總站,長春 130021）

吉林遼源市礦山地質環境問題及對策建議

張德強1，朱玉生2，田 磊1

（1.中國地質環境監測院，北京 100081；2.吉林省地質環境監測總站,長春 130021）

遼源市是我國典型的礦業城市，具有悠久的礦業開發歷史，煤炭為主要礦產資源集中分布于市區，近50年來的開采遺留下大量的礦山地質環境問題。本文在資料收集和調查的基礎上，分析總結了吉林遼源市礦山環境地質問題及其危害，提出遼源市礦山地質環境保護與綜合治理對策建議，為資源枯竭城市轉型，提供了基礎數據和技術支撐。

礦山地質環境；資源枯竭；地面塌陷；綜合治理

0 引 言

我國是世界上最大的煤炭生產和消費國，煤炭占全國一次能源生產總量的70%以上，在國民經濟中具有十分重要的地位[1]。遼源市是我國典型的礦業城市，具有悠久的礦業開發歷史，遼源市是日偽時期的煤都，煤炭資源集中分布于市區[2]。作為資源枯竭型城市其歷史遺留的礦山環境問題較多，也較復雜[3]。礦山環境問題已經成為遼源市全面建設小康社會和和諧社會的障礙,國家已將遼源市列為國家礦山資源枯竭城市經濟轉型試點城市。為此，中國地質調查局部署開展了吉林省遼源市礦山地質環境調查工作，以野外實際調查為主，充分利用已有資料，結合物探、RS、GPS、GIS等技術方法，詳細查明了區內礦山環境地質問題，分析礦山環境地質問題的危害；對遼源市礦山水土環境、采空區地面塌陷、土地占用破壞等地質環境問題進行了分析和評價。

1 遼源礦區概況

1.1 自然地理

遼源，因位于東遼河源頭而得名。地處東北腹地，吉林省西南部，為長白山余脈與松遼平原過渡地帶，屬低山丘陵區，平均海拔為250～400m。東遼河自東而西橫穿全區，四周被低山丘陵所環抱，中間為河谷沖積平原。遼源屬半濕潤中溫帶大陸性季風氣候區，多年平均降水量658.5mm，降水多集中于6、7、8三個月份，約占全年降水的80%左右；無霜期125～130d，凍結深度1.80m。遼源地表水系較發育，多呈樹枝狀分布,東遼河大體呈近東西流向，多年平均逕流量1.45×108m3/a。

1.2 地層構造

遼源為中生代盆地，其地層以侏羅系上統含煤地層為主，零星分布奧陶系上統石縫組變質巖、砂巖、大理巖等。含煤地層為中生界侏羅系上統長安組，含煤兩層。上部煤層厚2.0～12.0m，下部煤層厚4.0～40.0m，煤層間距2.9～10.0m。市區位于天山—陰山東西向復雜構造帶的東端，與新華夏構造體系張廣才嶺—那丹哈達嶺隆起帶相交匯地區。

1.3 水文地質

區內地下水類型按含水層組和地下水賦存介質特征，劃分為4種類型。第四系松散巖類孔隙潛水，沿東遼河及其支流河谷漫灘階地呈帶狀或樹枝狀分布；侏羅系碎屑巖類層狀孔隙裂隙水，分布于西北部侏羅、白堊系及盆地侏羅系含煤地層中；奧陶系碳酸鹽巖類裂隙溶隙水，零星分布于市區儀表廠等奧陶系石縫組地段；花崗巖風化網狀裂隙水遍布低山丘陵地區，含水層為華力西晚期花崗巖風化殼。

1.4 巖土體工程地質

區內大致可分為以花崗巖為主的硬質巖區、侏羅白堊系軟質巖區及河谷地帶松散土三個性質不同的工程地質區。硬質巖區為廣大低山丘陵區；軟質巖區主要為侏羅白堊系砂巖、泥頁巖等，抗風化能力較弱，殘坡積層較厚，分布于西部丘陵和煤田盆地；土體主要為第四系松散堆積粘性土及砂礫石，沿河谷漫灘階地分布。

1.5 礦產資源開發利用現狀

遼源以開發煤炭資源聞名中外，煤田南北長8km，東西寬4km，面積32km2。早在1911年當地農民陳德才掘井發現煤層后，歷經幾十年的無序開采，直到1948年成立西安礦務局后開始計劃開采，目前遼源煤炭資源已接近枯竭，到2005年底，市區煤炭資源儲存量僅為1116.89萬噸，可采儲量733.93萬噸。多數礦井已經閉坑，現有11個礦井陸續復采，年開采量40萬噸[3]。建材類礦山主要開采第三系玄武巖，古生界石灰巖、大理巖，磚瓦粘土礦和砂石等。區內現有小型露采礦山23個，年產石材54×104m3。區內小型生產磚廠10座，年生產紅磚約8400萬塊磚，生產空心磚約1200萬塊。

2 主要礦山環境地質問題及其危害

2.1 礦山地質災害

地面塌陷是遼源煤礦區最主要的礦山地質環境問題，主要由于煤炭資源的開采形成采空區，礦坑排水導致地下水疏干，采空區天然應力場失衡，煤層頂板變形，造成地面塌陷，地面塌陷積水增加上覆巖層的重量進一步加劇地面塌陷。遼源煤礦地下采空區面積14.58 km2，地面塌陷面積18.95 km2，塌陷面積是采空區的1.3倍[4]。經調查地面塌陷幅度較大，破壞較嚴重的為太信、西安和西孟三大地面塌陷區，塌陷面積達600.73hm2，塌陷幅度最大達15m。遼源礦區地面塌陷主要分布在市區北部侏羅系含煤地段對應的地面，地面塌陷積水坑呈珠串狀分布，大致同煤層走向一致，可分成四個區域：太信地面塌陷區，西安地面塌陷區，西孟地面塌陷區，東城小學北、安家塌陷區，其上共有大小積水池沼13處，積水總面積61.42hm2。(表1)。

表1 遼源礦區塌陷積水坑一覽表

遼源煤礦地下采空區地面塌陷十分嚴重，在不足20km2范圍內，大小塌陷坑積水成湖，星羅棋布，煤矸石堆積如山，嚴重破壞了民宅、耕地、道路、城市基礎設施，致使遼源生態環境惡化，威脅人民生命財產安全,給當地居民造成極大的危害，嚴重制約了當地經濟的發展，給社會帶來不穩定因素。

2.2 礦山土地資源占用和破壞

礦產資源開發占用和破壞土地，包括采礦活動所占用的土地（如廠房、工業廣場、堆礦場）；采礦生產過程中堆放的大量固體廢棄物所占用的土地；以及因礦山開采而產生地表大面積塌陷破壞的土地等。遼源礦區目前礦山土地占用破壞面積總計23250739m2,其中：

（1）煤矸石壓占：遼源煤礦現有較大的煤矸石堆放場4處，分布在西安礦一區、三區、六區、皮帶井，占煤矸石量的86%，較小的矸石山5處，累計儲存量為539.4萬噸，占用壓沒土地18.68hm2。

（2）地面塌陷占用破壞：遼源煤礦地面塌陷面積18.95 km2，破壞較嚴重的為太信、西安和西孟3大地面塌陷區，塌陷面積達600.73hm2，塌陷幅度最大達15m，其上共有大小積水池沼13處。農田、道路、機關、工廠、學校、城建設施、民宅等不同程度被毀，災區居民被迫搬遷。

（3）煤炭礦山工業廣場占用破壞：以西安礦下屬6個采區為主，周邊局部地塊劃分給10家個體礦山開采，個采區、礦井共占用破壞土地179.6hm2。

（4）采石場占用破壞：區內共有小型采石場23家，閉坑5家，剝離土、尾礦和廢石隨意堆放，占用壓沒土地，破壞植被和自然景觀。共占用壓沒土地163.32hm2，以荒地林地為主，少數露采場剝離土和廢石壓沒耕地。

（5）粘土磚瓦礦破壞：市區粘土磚瓦廠均分布于東遼河及其支流漫灘階地后緣第四系粘土發育地段，現有10家磚廠仍在生產粘土實心磚，年開采粘土15×104m3,占用破壞耕地68.45hm2。

2.3 礦區水土環境污染

礦山在開采和加工過程中，對環境產生污染的主要是廢水、廢渣和廢氣中的有害物質未經處理或處理技術方法落后，導致有害物質進入地表水、土壤、地下水和空氣中，使礦區環境遭受污染。煤矸石露天置放，在風化、揚塵作用下增加了大氣中的總懸浮物微粒，或自燃后產生出大量的有害氣體，都會造成大氣污染[5]。據遼源礦務局的資料，遼源礦坑廢水年排放量約100×104m3/a，除部分循環再利用外，均未經處理直接排入東遼河。遼源市礦業開發歷史悠久，廢渣積存時間長而量又大，遼源礦區煤矸石累計儲存量為539.4萬噸，綜合利用只是在近年剛剛開始，因此廢渣對當地區域環境的影響較嚴重。

根據對礦區土壤及地下水采樣化驗，結果表明西安二區、六區、三區、東三井、西孟塌陷積水坑底泥等地土壤中砷元素含量30.2～71.8μg之間，依據土壤環境質量標準（GB15618-1995）中二級土壤標準，砷元素平均超標1.8倍，最大超標2.87倍（表2）；依據地下水質量標準（GB/T14848-1993）礦區部分地段第四隙孔隙潛水SO42-、NO3-、礦化度等項超地下水三類標準，SO4

2—最大超標2.77倍，NO3—最達超標5.5倍，礦化度最大超標1.7倍，地下水化學類型為SO42-Na.Ca型、NO3-CI-Ca型，水質較差（表3）。

表2 土壤中砷素含量一覽表（單位：μg）

表3 地下水中超標項目一覽表 （單位：μg/L）

3 對策建議

遼源煤礦區由于采掘時間長,歷史包袱重,遺留問題多,地質環境日益惡化,嚴重影響當地群眾生產和生活,制約了地方經濟的發展,威脅部分群眾財產和生命安全。因此,要全面貫徹《礦山地質環境保護規定》,采取強力措施,切實改善地質環境,確保遼源礦區可持續發展。

（1）開展采空區專題調查，詳細調查采空區的分布特征；布設采煤塌陷區地面變形動態監測系統，掌握地面塌陷等礦山地質環境動態變化，研究地面塌陷變形機理，監測、預測其發展趨勢，為合理利用采煤塌陷區土地資源提供依據。

（2）編制遼源市礦山地質環境保護與治理規劃，細化礦山地質環境保護與治理分區，確定礦山地質環境保護與治理工程，統籌安排，有序開展遼源市礦山地質環境恢復治理工作。

（3）限制開采磚瓦粘土，防止耕地破壞。通過各種政策措施，抑制并最終取締實心粘土磚瓦廠。廢棄物的治理，以資源化二次開發利用為重點，盡量減少環境污染，固化和綠化為輔。礦井水與廢污水利用以煤礦排水為重點，加強礦井水的凈化處理。

（4）重視礦山地質環境恢復治理工作，加大礦山地質環境治理資金的投入力度。宣傳、發動廣大人民群眾參與對礦山環境、地質災害的監督，發揮社會監督作用。

參考文獻

[1] 羅一新，黎 昀.我國煤炭生產的環境問題及其對策研究中國礦業[J].中國礦業.2002(4):39～41.

[2] 西安煤礦生產階段地質報告[R].遼源：《西安煤礦生產階段地質報告》修編組，1990.

[3] 朱玉生等.吉林省遼源市環境地質調查評價報告[R].長春：吉林省地質環境監測總站，2008.

[4] 遼源煤田采煤沉陷區沉陷特征及綜合治理研究報告[R].遼源：《遼源市礦產資源規劃》項目組，2003.

[5] 李明立,原振雷,朱嘉偉.礦山固體廢物對環境的影響及綜合利用探討[J].礦產保護與利用.2005（4）：38～41.

Mine Geological Environmental Problems and Countermeasures of Liaoyuan City, Jilin Province

ZHANG Deqiang1, ZHU Yusheng2, TIAN Lei1

(1. China Institute for Geo-Environmental Monitoring, Beijing 100081; 2. Jilin Geo-Environmental Monitoring Station, Changchun 130021)

Liaoyuan City, a typical mining town in China, has a long history of mining development. The coal resources are mainly distributed in the urban area. After nearly 50 years of mining, there are left a large number of geological environment problems .In this paper, based on data collection and investigation on Liaoyuan City, the environmental geological problems and hazards were summarized, the mine geo-environmental protection and comprehensive control strategy for resource-exhausted cities were proposed, which may be as the basis data and technical support for transformation of Liaoyuan City.

Geological environment of mine; Resource-exhausted; Ground collapse; Comprehensive control

TD167

A

1007-1903(2010)03-0013-04

張德強（1976- ），男，博士，高級工程師，主要從事礦山地質環境調查、評價、監測、治理工作。