萊蕪市地下巖溶水超采探究

劉雪芹 劉志國 尹延群

萊蕪市地下巖溶水超采探究

劉雪芹 劉志國 尹延群

萊蕪市地處魯中南低山丘陵碳酸鹽巖類為主水文地質區，肥城—沂源單斜斷陷水文地質亞區，萊蕪盆地裂隙巖溶、孔隙弱—強富水地段。地下水類型有孔隙水、裂隙水、層間巖溶裂隙水、裂隙巖溶水四大類。萊蕪市近幾年地下水觀測資料表明：萊蕪市已開采的地下水中，孔隙水無超采，在資源開發利用方面亦不存在超采現象。目前，萊蕪市局部地區存在地下巖溶水超采現象，導致各種環境地質災害頻頻發生。主要原因系地下采礦疏干排水引起，分別位于葉馬曹—谷家臺礦區和牛泉鎮西上莊（附近有萊新鐵礦）地區。環境地質災害主要表現為礦井周圍地下水形成降落漏斗，礦區周邊村莊機井大量干涸，引發周邊農村人畜飲水困難，農業生產更是無從保證。此外，大量礦井水的抽排，還導致巖溶塌陷等地質災害，主要表現為礦區附近農村房屋皸裂、倒塌，地面、道路出現塌坑等。

一、超采區水文地質概述

葉馬曹—谷家臺礦區為隱伏灰巖裂隙巖溶水分布區，面積14.5km2，東部葉馬曹水源地松散層以粘質砂土為主，下部有砂質粘土或粘土層分布，厚度一般20～30m，孟家莊至曹西村有“天窗”存在，粘土層隔水性較好，除“天窗”部位外，松散層孔隙水與下部灰巖裂隙巖溶水水力聯系較差。灰巖裂隙巖溶發育段深度一般在300m以上，裂隙巖溶發育，富水性強，單井涌水量3000～5000m3/d。西北部谷家臺礦區松散層以中粗砂含卵礫石為主，厚度一般在10～20m，多數地段灰巖之上有第三系砂巖起隔水作用，在谷家臺礦井北200m至孟公頃地段有“天窗”存在，增強了松散層孔隙水與下伏灰巖裂隙巖溶水的水力聯系。灰巖裂隙巖溶發育段一般在350m深以上，裂隙巖溶發育，富水性強，單井涌水量3000～5000 m3/d。該區灰巖裂隙巖溶水主要接受牟汶河以南灰巖地下水徑流補給，自然狀況下通過“天窗”排泄，目前情況下以人工開采為主。

牛泉西上莊地區地下水以裂隙巖溶水為主，含水層為奧陶系及上寒武統石灰巖、白云質灰巖，灰巖巖溶裂隙發育。本地區灰巖多裸露地表，出露地勢較高，受地形地貌及構造的控制，富水性不均、單井涌水量多小于500 m3/d，萊新鐵礦開采以前，當地地下水主要用于周邊農村生活及農業生產用水。

二、超采區地下水開發利用情況

葉馬曹—谷家臺礦區主要分布有葉馬曹水源地和谷家臺水源地。其中葉馬曹水源地為奧陶系灰巖裂隙巖溶水水源地，控制面積25 km2，天然補給量7萬m3/d，開采資源量4萬m3/d，主要為葉馬曹鐵礦及谷家臺礦區礦坑排水，排水量一般在2萬～3萬m3/d；其次為泰鋼及部分小企業開采用水，用水量為8000 m3/d。多年來葉馬曹水源地超采，出現水位降落漏斗和巖溶塌陷等環境地質問題，經復核地下水開采資源量為3.5萬m3/d。

牛泉鎮西上莊地區為萊蕪市地下水分散式開發利用區，控制面積20km2，天然補給量3萬m3/d，開采資源量2 萬m3/d，單井出水量在80～120 m3/d。萊新鐵礦未投產以前，地下水主要用于當地13個村莊農村生活和生產，年開采總量在500萬m3左右，萊新鐵礦投產以后，僅萊新鐵礦每年疏干排水就達400萬m3以上，致使該地區西上莊周邊13個村地下水井干涸，生活用水極度困難。

三、地下水動態變化情況

葉馬曹—谷家臺礦區灰巖裂隙巖溶水水位動態，1991年初水位標高133.02m，埋深36.97m，至2005年底水位標高為102.62m，埋深67.38m。(1991～2005年)歷年最高水位135.35m，最小埋深34.65m（2004年10月），歷年最低水位52.10m，最大埋深117.90m（2002年10月）。多年平均水位埋深105.75m，水位變幅83.25m。但自從2005年以來，隨著附近采礦業的發展，水位埋深持續增加，水位埋深在80～130m。牛泉鎮西上莊地區在萊新鐵礦投產以前根據省第一地質礦產勘查院提供資料，該地區地下水位埋深在60m左右，隨著2005年8月萊新鐵礦的正式投產運營，地下疏干排水逐年加大，致使地下水位埋深達到130～150m，先前周邊村莊所打機井全部干涸。

四、環境地質災害情況現狀

葉馬曹—谷家臺礦區和牛泉鎮西上莊地區近年來發生的環境地質災害主要以礦坑疏干排水形成地下水超采漏斗和巖溶塌陷為主。其中葉馬曹水源地地下水多年來處于超采狀態，在礦井及抽水井周圍形成降落漏斗，面積一般在6～9 km2。巖溶塌陷在1974年葉家莊鐵礦抽水試驗時已發生，1992～2006年，由于葉家莊鐵礦及該區內抽水單位的增加，幾乎每年都發生，塌坑最大直徑12m、深11m。造成孟家莊、曹西村、西泉河村近千間房屋板裂，多間房屋倒塌。根據山東省第一地質礦產勘查院最新調查資料，2011年9月15日葉馬曹水源補給區牛泉西泉河村發生多處巖溶塌陷，塌坑直徑約為2m、深2m；谷家臺礦區公清一帶巖溶地下水近年也基本處于超采（礦排水為主）狀態，水位埋深在60～90m。該區域巖溶塌陷亦是頻頻發生，2010年8月31日，耿公清村一村民家院中發現直徑約1.5m、深約1.5m的巖溶塌陷坑；2011年

9月15日下午3時，方下鎮孟公清村，發生直徑約為2m的巖溶塌陷坑，深約0.5m；下午5時附近又出現直徑約為0.6m，深約0.3m的塌坑。

牛泉鎮西上莊地區近年來由于萊新鐵礦采礦規模的不斷擴大，疏干排水量也在逐年加大，現狀年排水量達到1.5萬m3/d。致使周邊13個村莊機井出現干涸，人畜飲水困難。附近村莊也出現了巖溶塌陷現象，根據山東省第一地質礦產勘查院調查資料，2011年5月25日牛泉鎮侯家溝村委院內出現直徑約1.5m、深3m的塌陷坑。

五、災害發生原因

以上環境地質災害的發生均與采礦有直接關系，即采礦疏干排水引起地下水水位急劇變化，地下水水位變幅過大是產生塌陷的主要原因。當大量抽水或抽水量不穩定引起地下水位劇烈震蕩時、人為或天然作用引起地下水位頻繁反復升降時以及地下水位降至第四系與基巖接觸面附近并不斷上下波動時，則易形成巖溶塌陷。造成地下水水位變幅過大、大量抽水或抽水量不穩定的主要原因就是馬莊、葉家莊、谷家臺、萊新鐵礦等礦坑疏干排水。

六、治理對策措施

一是加強地下水管理與保護的政策法規體系建設。重點加大對礦業疏干排水的管理力度，將礦井水從立法角度依法納入管理。

二是加強地下水及環境地質災害監測工作。優化調整萊蕪市地下水動態監測網絡，及時向社會公布地下水動態信息；加強對因地下水超采（采礦疏干排水）等引發的地質災害點和隱患點的監測工作，特別是谷家臺礦區公清、牛泉鎮西泉河、侯家溝一帶，最大程度地減少地質災害帶來的損失。

三是加強萊蕪市地下水超采區評價工作。依據地下水超采區、采補平衡區和潛力區，劃分地下水禁采區、限采區、開發利用區。進一步明確地下水管理的目標和任務，完成全市地下水功能區劃定工作。

四是強化取水許可制度實施，嚴格控制地下水開采。依據水利部和國家發改委聯合制定的《建設項目水資源論證管理辦法》，進一步規范、強化取水許可審批，推行地下水開采總量控制和計劃管理。

五是加強地下水超采區治理工作。政府積極組織出臺超采區壓采政策，編制地下水超采區壓采方案，針對采礦排水問題積極組織有關部門開展礦山地質環境綜合調查，充分利用礦坑水機廢石渣，有效治理礦山地質環境，并對影響區域地下水的礦山進行堵水治理■

（作者單位：山東省萊蕪市喬店水庫管理處 271108）

（專欄編輯：張 婷）