陜西省尾礦庫遙感調查與環境影響分析*

強建華

（中國煤炭地質總局航測遙感局）

陜西省尾礦庫遙感調查與環境影響分析*

強建華

（中國煤炭地質總局航測遙感局）

利用SPOT－5、RAPIDEYE等衛星遙感數據對尾礦庫識別方法進行研究，調查出陜西省尾礦庫分布現狀，并對其存在環境問題進行分析。陜西省截止到2012年有尾礦庫270座，集中分布于陜南秦巴山區，類型以鉛鋅礦、鐵礦和鉬礦等為主；尾礦庫對環境的影響表現為占用大量土地，所含的有害成分對河流水體產生污染，部分病庫、危庫存在泥石流隱患。

尾礦庫 遙感調查 環境影響

尾礦庫是礦山企業在采礦、選礦過程中用來堆放尾砂的場所，其中含一定量有用組分、暫不能利用的固體廢棄物［1］。陜西是我國礦產資源大省，陜西北部煤、石油、天然氣資源豐富，關中地區以煤、灰巖等非金屬礦產為主，陜南秦嶺地區富含金、銅、鉬、鉛、鋅、釩等金屬礦產資源。隨著礦山企業開采力度的增大，在礦產品生產過程中，形成大量的尾礦資源，不僅占用大量土地，而且給周圍的生態環境造成一定的危害［2-4］。

本研究采用不同分辨率遙感數據，根據尾礦庫紋理、結構、光譜、形狀等特征進行人機交互解譯，在獲取尾礦庫分布、數量及開發利用狀況基礎上，分析其產生的環境問題，為尾礦資源化利用提供數據依據。

1 遙感數據處理

1.1 遙感數據選擇

礦山開發形成的尾礦庫、廢石場一般體量大，呈現正地形，且尾礦庫具有階梯狀尾礦壩，形狀特殊，在影像上紋理、形狀特征明顯，選擇空間分辨率優于5 m的遙感影像即可滿足目視解譯要求。本次研究采用遙感數據類型為RAPIDEYE和SPOT－5，分辨率分別為5 m和2.5 m，時相為2012年9—12月。

1.2 遙感數據處理

包括幾何校正和增強處理。采用高斯－克呂格6度投影，以1∶5萬地形圖和p5影像生產的DEM數據為基準進行正射糾正，校正后的SPOT－5、RAPIDEYE衛星數據中誤差和套和檢查誤差均小于8 m，滿足1∶5萬制圖精度要求。采用Brovey變換以突出其紋理和色彩信息。

2 尾礦庫遙感識別

（1）地形地貌特征。在礦產品生產過程中，形成大量的尾礦廢渣，一般根據地形特征在匯水面積較大的溝口修筑尾礦壩存放尾礦，形成山谷型尾礦庫，另外受地形限制在地形平坦地區以傍山型和平地型2種形式存在（圖1）。山谷型：在山谷谷口處筑壩形成，庫面放射狀、扇狀紋理明顯。傍山型：在山坡腳下依山筑壩所圍成，特征為一邊緊靠山坡，另外幾側高出溝谷，多呈現近似長方形狀。平地型：在平地四面筑壩圍成，遙感影像特征多呈現近似長方形狀。

圖1 不同形式尾礦庫遙感影像圖

（2）結構特征。尾礦庫是筑壩攔截谷口或圍地構成的用以貯存金屬非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦的場所，一般有庫體、尾礦壩、排砂管、排洪渠及礦山道路等要素，周圍附屬設施有選礦廠、選礦池、沉淀池等礦山建筑。尾礦壩分初期壩和后期壩［5-6］。初期壩即基礎壩，采用土石構筑；后期壩則是利用尾砂在初期壩基礎上不斷加高構筑而成［1］。在影像上表現為階梯狀，特征明顯，容易識別。

（3）紋理形態特征。尾礦排放到尾礦庫后，在排砂管口出露的位置，壓力陡降，面積突然開闊，不同粒度的尾礦經過機械沉積形成放射狀或扇形的紋理特征［7］（圖1（a）），另外受尾礦庫形式控制，尾礦沉積物出現楔形（撮箕狀）、橢圓形和圓形餅狀形態［8］，分別對應于山谷型、傍山型和平地型3種尾礦庫形式（圖1）。

（4）尾礦庫庫面分帶特征。尾礦庫中各處的含沙量分布并不均一，受尾砂的排送方式及尾砂粒度影響，一般近壩端尾砂含量高于其他地方，并隨著離壩體距離的增大而逐漸減少，反之，水體含量則逐漸增加［5］，尾砂對太陽輻射的高反射率和水體對太陽輻射的高吸收率，在影像上庫面的色調呈現由淺及深的漸變特征，近壩端，呈灰白色，距離壩體愈遠色調愈深，呈藍黑色（接近自然水體）（圖2）。

圖2 尾礦庫庫面分帶特征

3 尾礦庫類型及數量分布

根據上述識別特征進行解譯，陜西省現有尾礦庫270座，按利用狀態分，正在利用尾礦庫244座，閉庫26座；從空間分布上，2012年陜南秦嶺山區共有尾礦庫233座，占全省的86%，其中商洛市尾礦庫數量最大，為109座，其次為寶雞市、漢中市和渭南市（表1、圖3）。

表1 尾礦庫分布情況統計

按礦種類型分，以鉛鋅礦、鐵礦、金礦、鉬礦和釩礦為主，各自尾礦庫數量分別為71座、60座、52座、42座和19座；按所處地形特征分，山谷型尾礦庫159座，傍山型尾礦庫76座，平地型尾礦庫35座。

4 尾礦庫環境影響分析

4.1 占用和破壞土地

2012年尾礦庫占地面積1 110.61 hm2，占用土地類型主要是林地、荒草地及耕地。各礦種中以鉬礦尾礦庫占地面積最大，為434.53 hm2，占全部的39.12%，其次為鐵礦、金礦和鉛鋅礦，占地面積分別為225.77 hm2、208.90 hm2和129.95 hm2，主要是洛南鉬礦區是全國鉬礦主產區，礦石開采量巨大，采選規模較大（表2）。對比2010年占地情況，占地增加80.35 hm2，增幅7.8%，主要是鉬礦尾礦庫增大所致。

圖3 陜西省尾礦庫分布

表2 尾礦庫類型及占地情況統計

4.2 環境污染

主要表現為水污染。礦山廢水多以酸性水為主，有毒、有害物質（鉛、砷、鎘、汞、氰化物）以及COD、BOD5、懸浮物等嚴重超標［9-12］。陜南秦嶺山區尾礦庫主要分布于河道兩側的溝谷，排放的廢水對洛河、旬河、丹江、金錢河等產生不同程度的污染，如洛南縣石門鎮沿河而上20 km的石門河兩岸分布37個尾礦庫（圖4），經簡單處理的廢水直接排入河內，河水被染成紅褐色，污染水質（圖5）。

4.3 地質災害隱患分析

尾礦庫具有高勢能，是潛在的人造泥石流危險源［13-19］。尾礦庫建設不宜位于工礦企業、大型居民區上游，不占或少占農田等［1］。以洛南鉬礦區為例，結合DEM、河流等要素對距離工礦企業、居民地、道路、耕地、河流最近的尾礦庫進行統計，距離上述地物200 m內的尾礦庫22個，1個發生滲漏（圖6），已嚴重威脅著尾礦庫周邊居民生命和財產安全，其余20個距離上述地物2 km范圍內，具有一定危險性。

圖4 洛南鉬礦區（部分）尾礦庫分布影像

圖5 尾礦廢水污染河流遙感影像

圖6 尾礦滲漏遙感影像

5 結 論

（1）系統分析尾礦庫結構、與周邊地物的關系及尾礦庫在影像上表現出特殊紋理、形態、色調等特征，能準確識別尾礦庫的位置、數量及類型。

（2）尾礦庫是陜西省一種重要的尾礦資源，查清了其數量、類型、空間分布及利用現狀，尾礦庫主要分布于陜南秦巴山區，類型以鉛鋅礦、鐵礦和鉬礦等為主，對于尾礦資源化利用有重要意義。

（3）尾礦對于環境的影響表現為占用和破壞土地，對水體產生污染，尾礦庫選址的不合理、建設的不規范使其形成重大的泥石流隱患。

（4）尾礦庫對環境的影響廣泛而深遠，尾礦庫環境恢復治理和地質災害防治是一項重大任務，對尾礦庫的環境影響評價方法及生態恢復治理措施還需要進一步探索和研究。

（5）尾礦資源化利用能產生具大的環境效益和經濟效益。隨著科學技術條件的提高，在尾礦的利用途徑和利用水平上應進一步加強研究。

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Remote Sensing Investigation and Environmental Im pact Analysis of Tailing Dam s in Shaanxi Province

Qiang Jianhua
（Remote Sensing Application Institute of ARSC）

With the use of SPOT-5，RAPIDEYE satellite remote sensing data，the identification method for tailings dam is studied.All distribution status of tailings dams in Shaanxi Province is investigated and the environmental problems are analyzed.Till 2012，there are 270 of tailing dams in Shaanxi Province，which aremainly concentrated in Qinling-Bashan Mountain Area in Southern Shaanxiwithmain types of lead-zinc ore，iron ore and molybdenum ore；The impact of tailing dams on the environment indicates as follows：the tailing dams occupies a lot of land.The harmful ingredients contained in tailings pollute the rivers，and some defective or dangerous dams easily result in debris flow hazards.

Tailings dam，Remote sensing survey，Environmental impact

2013-08-09）

*中國地質調查局地質調查項目（編號：1212010911092），陜西省礦山開發遙感調查與監測項目（編號：1212011120030）。

強建華（1982—），男，工程師，碩士，710054陜西省西安市碑林區建西街3號。