淮北市礦山地質環境問題及防治對策研究

張品楠,雷柱平,祝 愿

(安徽省地質環境監測總站,安徽 合肥 230001)

淮北市礦山地質環境問題及防治對策研究

張品楠,雷柱平,祝 愿

(安徽省地質環境監測總站,安徽 合肥 230001)

淮北市礦產能源分布集中,以煤炭為主,其煤質優良,是華東地區重要的能源基地,從礦山地質災害,占用損毀土地資源地形地貌景觀破壞,含水層影響與破壞,礦山廢水、廢渣對環境影響四個方面入手,對淮北市礦山地質環境影響現狀進行論述并提出防治對策。

礦山地質環境;礦山地質災害;土地資源破壞;含水層破壞

淮北地處安徽省北部,區內交通便利,屬暖溫帶半濕潤季風氣候區,區內河流屬淮河水系,大部分地區為沖積平原,地勢由西北向東南傾斜,地形平坦,高程為22.5～37.0 m,地形坡降1/5 000～1/8 000,受煤礦采空塌陷影響,局部地面塌陷形成湖泊和濕地。地層屬華北地層大區晉冀魯豫地層區淮河地層分區淮北地層小區,主要為震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、第三系、第四系,除第三系地層隱伏于第四系之下外,其余地層在地表均有不同程度的出露。其大地構造單元屬中朝準地臺淮河臺坳,次級單元為淮北陷褶斷帶中部的宿縣凹斷褶束。淮北礦集區位于新華夏系與東西構造的復合部位,煤田受其控制總體走向為北東東向,地質構造較復雜,褶皺、斷裂較發育,并伴有不同程度的巖漿活動[1]。煤系地層為石炭系和二疊系。

1 開發利用現狀

淮北市現有在冊礦山70余個,其中大中型礦山30余個。煤是淮北市最具優勢的礦產資源,煤炭儲量豐富、煤種齊全、煤質優良、分布廣泛,礦床規模較大,全市共有煤炭礦山40余個。金屬礦產主要有鐵、銅、金等,零星分布;非金屬礦產主要有水泥用灰巖和高嶺土,礦石質量好,資源潛力大,全市有非金屬礦山30余個[2-3]。

2 礦山地質環境問題

受采礦活動影響,造成礦山地質環境問題主要有四方面:礦山地質災害,占用損毀土地資源與地形地貌景觀破壞,含水層影響與破壞,礦山廢水、廢渣對環境影響。

2.1 礦山地質災害

礦區由礦山開采引發的礦山地質災害類型主要有采空塌陷、巖溶塌陷、崩塌等[4]。

2.1.1 采空地面塌陷

淮北市內因采礦引發的地面塌陷共計49處,其規模特大型17處,大型7處,中小型26處;塌陷區總面積170 km2,塌陷深度2～15 m。由于多次重復塌陷,塌陷坑大多連成一體,呈北東向集群式或長列式展布,其形狀呈不規則的多邊形(圖1)。據不完全統計,地面塌陷造成被迫搬遷的村莊近300個,涉及16個鄉鎮,135個行政村50多萬人;塌陷公路40.8 km(不含鄉村公路);損壞公路橋梁15座,造成部分河段堤壩毀壞;導致城市道路、給水管網、排水管網、電力線路、通訊線路等城市基礎設施損毀;直接經濟損失達十幾億元。

2.1.2 巖溶塌陷

淮北市自2000年以來,共發生巖溶塌陷地質災害3處,規模均小型。主要分布于烈山區烈山鎮青谷、濉溪縣劉橋鎮王堰村趙樓和周口村姜洼,塌陷坑形態多為近圓形或橢圓形,直徑2～10 m,坑壁近于直立,塌陷深度一般0.5～7 m,塌陷坑一般呈長條狀集中分布組成巖溶塌陷區,累計影響面積0.10 km2。

2.1.3 崩塌

自2005年以來,區內由礦山開采誘發的崩塌地質災害共計4處;主要分布于烈山、杜集區境內,地處低山丘陵區,地面標高50～200 m。崩塌體積80～1 500 m3,均為小型崩塌。

圖1 采空塌陷分布圖Fig.1 Mined collapse distribution map1.煤礦;2.金屬礦山;3.非金屬礦山;4.現狀塌陷區。

2.2 占用損毀土地資源與地形地貌景觀破壞

淮北市礦山開采對土地資源的影響與破壞面積達185 km2,影響與破壞土地資源的方式主要有三種:一是地面塌陷破壞土地資源;二是挖損土地資源;三是壓占土地資源。

2.2.1 地面塌陷破壞土地資源

塌陷區內地勢低凹,地形高低不平,部分塌陷區常年積水區或季節性積水,造成土地資源失去原有功能。地面塌陷深度<1.5 m的區域,地表處于地下水(水位埋深2～3 m)侵蝕面以上,除地面發生變形傾斜、坡度增大、易造成水土流失外,仍可以耕種;地面塌陷深度在1.5～2.5 m的塌陷區,呈季節性積水,部分耕地在枯水期的秋冬季節可季節性耕種;地面塌陷深度>2.5 m的塌陷區,呈常年性積水變成水面,原有土地資源的功能全部改變,全部成為坑塘水面。

2.2.2 挖損土地資源

淮北市挖損土地資源的礦山主要為露天開采礦山,分布在北部丘陵地帶,以開采建筑石料為主,其直接開挖剝離表層土,是露天開采礦山破壞土地資源的典型方式。

2.2.3 壓占土地資源

淮北市礦山壓占土地資源主要表現在礦山工業廣場、煤矸石堆場、廢石堆場、石料場、礦山道路等礦山建設工程所占用的土地資源,累計壓占土地資源面積約14 km2。

礦山開采破壞土地資源及地形地貌的同時,也不可避免地在很大程度上影響和破壞植被資源及生態環境,采空地面塌陷造成地面變形,影響與破壞的植被主要為農作物。露天采場直接挖損破壞原有地形地貌景觀,相山北段、烈山、青龍山、大山頭、老貓洞、龜山等山體挖損嚴重;工業廣場、煤矸石堆、廢石堆等壓占土地,改變原有地形地貌景觀。

2.3 含水層影響與破壞

淮北市內煤礦均為井工開采,全面陷落法管理頂板,影響與破壞含水層結構的礦業活動主要是巷道開拓和地下采掘。煤礦開采形成采空區后,其上部形成冒落帶、碎裂帶、彎曲下沉帶;冒落帶、碎裂帶一般發生在煤系碎屑巖巖層中,對該含水巖組結構破壞性最大;而彎曲下沉帶則處于上部松散巖類孔隙含水層組,會造成含水層彎曲變形,受影響較嚴重;對下部碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組結構一般不會產生影響與破壞。含水層結構遭受破壞以后,崩落帶、碎裂帶則成為地下水通道,溝通了上、下含水層的水力聯系,改變了原有地下水動力平衡,造成局部水文地質條件發生變化[5]。地下水涌入采礦坑道,增大礦坑排水量,易導致上覆含水層地下水水位大幅下降,引發地面沉降地質災害。淮北市南部臨渙、海孜、童亭、楊柳、青東等大中型煤礦,中心水位達170～240 m,漏斗面積達300 km2;淮北市中部和北部劉橋礦、任樓煤礦等大中型煤礦,中心水位降深190～380 m,影響范圍超過400 km2。

2.4 礦山廢水、廢渣對環境的影響

2.4.1 礦山廢水排放及綜合利用概況

礦山廢水主要為采煤礦山產生的礦坑水、洗煤水。礦山礦坑水產出水量約5 564.8萬t/a,治理率100%,循環利用率約63.4%,主要用于井下降塵、消防、洗煤和地面綠化等。其中,修建洗煤廠的洗煤水全部閉路循環利用零排放;礦坑水排放量2 104.13萬t/a。礦區大中型礦山均建有相應規模的污水處理站,廢水經處理后均達標排放到礦區附近的塌陷積水區及地表水體;小型礦山幾乎未建污水處理站,廢水未經處理直接排放。

2.4.2 礦山廢渣排放及綜合利用概況

礦山廢渣主要為煤矸石、粉煤灰。區內共有矸石山20余處,粉煤灰場3處。煤矸石年綜合利用量占產出量的85.03%,粉煤灰年綜合利用量占產出量的100%。區內現有的矸石堆、粉煤灰場、尾礦堆基本上都設置有擋土墻、集水溝池等防護措施,并且對淋濾水采取了收集并循環利用措施,同時對煤矸石、粉煤灰的綜合利用率較高,部分矸石山已清運完畢,使得矸石堆、粉煤灰場、尾礦堆的數量和占用面積逐漸減少。

2.4.3 廢水、廢渣對周邊環境的影響

采集礦山影響范圍內的河流地表水樣7個,Ⅳ類水3個,Ⅴ類水4個;采集礦山排放廢水口的水樣12個,Ⅲ、Ⅳ類水各3個,Ⅴ類水占取樣總數的6個;地表水超標的化學成分主要為總磷、溶解性總固體、總硬度、游離二氧化碳、氟化物、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、耗氧量BOD5等,多為生活、礦坑水殘留及礦區工業廢水污染所造成。采集礦坑水水樣10個,Ⅲ、Ⅳ類水共3個,Ⅴ類水7個;淺層地下水水樣10個,Ⅲ、Ⅳ類水共4個,Ⅴ類水6個;中深層地下水水樣8個,Ⅲ、Ⅳ類水5個,Ⅴ類水3個。地下水超標的化學成分以懸浮物、溶解性總固體、硫酸鹽、硫化物、氟化物、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、錳離子、細菌為主。采集礦山影響范圍內的土壤樣品20件,除楊莊煤礦和任樓煤礦取樣點為Ⅲ類土壤外,其余均達Ⅱ類土壤標準,其結果與區域土壤化學指標相近,各項化學指標均在正常值范圍內。

3 礦山地質環境保護與治理對策建議

(1) 加強地方法規制度建設,完善礦山地質環境保護與治理相關政策與制度,使礦山地質環境保護與治理工作有法可依,有章可循,依法保護與治理礦山地質環境,使礦山地質環境保護與治理步入法制軌道,并進一步明確各級政府、職能部門及礦山企業的責任義務,全面推動礦山地質環境治理保護與治理工作。

(2) 完善礦山地質環境管理體系,加強礦山地質環境的監測、調查、治理項目的管理和監督。健全礦山地質環境管理結構,明確礦山地質環境治理活動中的責任主體,對礦山地質環境監測治理項目多個環節進行管理。

(3) 完善礦山地質環境治理項目的投資、融資渠道,著力探索構建“政府主導、政策扶持、社會參與、開發式治理、場化運作”的礦山地質環境恢復和綜合治理新模式,充分體現“誰投資、誰受益”的政策性措施。全面落實礦山企業環境治理備用金制度,完善保證金有效的投入機制,提高礦山企業對地質環境恢復治理的主動性和積極性,促進礦山企業開發伴隨的礦山廢棄物的處理、回收、綜合利用技術以及水土環境污染防治和生態恢復等技術廣泛應用,使保證金真正有效地發揮作用。

(4) 盡快開展礦山地質環境動態調查與監測工作,重點監測地面塌陷地質災害和地下水環境,建立健全監測網,定期采集、分析監測數據,為合理開發礦產資源、保護礦山地質環境、實施礦山地質環境監督管理提供基礎資料和依據。

(5) 加強礦山地質環境保護的宣傳教育,充分利用電視、廣播、報紙等新聞媒體,大力宣傳礦山地質環境保護法律法規、治理成效以及取得的社會、經濟、環境效益,提高全民保護礦山地質環境的意識。

(6) 將采煤塌陷區治理與城市發展、生態環境建設、工業生產、現代農業生產有機聯系在一起,因地制宜。穩沉區采用挖深墊淺、回填等工程措施進行治理,盡可能恢復土地資源,開發高效農業;非穩沉區采用簡單整理,改變植物種殖方式、種類,充分利用塌陷區土地資源[6]。

4 結束語

淮北市作為華東地區重要的能源基地,在開采煤炭資源為國家經濟發展作出突出貢獻的同時,也極大地破壞了生態環境,現階段地面塌陷礦山地質環境問題最為嚴重,民用建筑、交通、電力、水利、通訊等基礎設施損毀,大量土地資源遭到破壞,預計到2020年地面塌陷面積將達230 km2。因此,在淮北市開展礦山地質環境問題調查評價及防治對策研究有著積極的社會、經濟和環境效益。礦山地質環境治理工作是一項長期的、復雜的系統工程,只有在充分分析礦山地質環境問題的基礎上,認清礦山地質環境治理工作的緊迫性,摸清礦山地質環境治理工作中存在的問題,在資金、政策及技術方面給予相應的支持,充分調動礦山業主的積極性和主動性,鼓勵企業、社會及個人齊參與,才能促進走“生態礦山”、“綠色礦山”建設之路,實現經濟可持續發展。

[1] 丁海亮,薛孔還,沈泮欣,等.安徽省兩淮地區煤礦開采環境地質論證報告[R].合肥:安徽省地質環境監測總站,1993.

[2] 安徽省國土資源廳.安徽省礦山地質環境保護與治理規劃(2006—2015年)[Z].合肥:安徽省國土資源廳,2006.

[3] 江來利,邱瑞容,王曉梅,等.安徽省礦產資源總體規劃(2008—2015年)[Z].合肥:安徽省國土資源廳,2010.

[4] 黃江華,王少龍,王建國,等.淮北市地質災害防治規劃(2006—2020)[Z].淮北:淮北市國土資源局,2006.

[5] 楊兆軍,田進忠,吳紹君,等.安徽省淮北市供水水文地質勘察報告[R].合肥:安徽省地質礦產局第一水文地質工程地質隊,1989.

[6] 許雪潔,黃江華,鄭立博,等.淮北市(城市規劃區)礦山地質環境治理規劃(2009—2020年)[Z].淮北:淮北市國土資源局,2009.

(責任編輯：陳姣霞 于繼紅)

Study on Mine Geological Environment Problems andCountermeasures in Huaibei City

ZHANG Pinnan,LEI Zhuping,ZHU Yuan

(AnhuiInstituteofGeo-environmentMonitoring,Hefei,Anhui230001)

Huaibei City mineral energy distribution concentrated on coal with excellent quality,is an important energy base in East China.This paper discusses the current situation of mine geological environment in Huaibei and puts forward the countermeasures,from the four aspects,such as mine geological hazards,occupation of damaged land resources and devastation of landforms and landscape,aquifer influence and destruction,mine wastewater and waste residue on environmental impact.

mine geological environment; mine geological hazards; land resources damage; aquifer damage

P642.26; X141

A

1671-1211(2017)05-0568-03

2017-05-15;改回日期2017-06-13

張品楠(1984-),女,工程師,水工環地質專業,從事礦山地質環境方面的工作。E-mail:37175435@qq.com

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20170824.1748.042.html數字出版日期2017-08-24 17:48

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.05.012