金屬礦山環境治理及水文地質特征研究

郭有民

（黑龍江省第四地質勘察院，黑龍江 哈爾濱 150036）

金屬礦一般指經冶煉可以從中提取金屬元素的礦產，在國家生存與發展中發揮了重要作用。我國疆域遼闊，金屬礦產資源種類豐富，如黑色金屬鐵、錳、鈦等，有色金屬銅、錫、鋅汞等；貴金屬金、銀、鉑等，此外還有輕金屬礦產、稀有金屬礦產等。這些金屬礦產的開采為我國工業發展，技術進步，經濟繁榮做出了巨大的貢獻，但是隨著需求量的增大，金屬礦產資源的開次范圍和開采深度不斷擴大，不可避免對周邊礦山環境造成了嚴重破壞[1]。金屬礦山環境問題隨著人們環保意識的逐漸增強，已經成為社會重點關注的問題之一，所以做到開采與保護之間的雙贏是金屬礦山開采企業可持續發展唯一的途徑。本次研究從環境破壞前后（治理與預防）兩個方面著手，對金屬礦山環境進行保護。開采前，對金屬礦山水文地質特征進行調查和分析，避免開采時造成過大破壞；開采后，對環境污染和破壞進行針對性治理，提高治理效率。

1 開采前的金屬礦山水文地質特征研究

開采前對水文地質特征進行研究，一方面是為了探測金屬礦安全開采空間，避開危險源，保證開采人員的安全；另一方面更是為了讓開采工程順應礦山的水文地質特征，減少對礦山環境的污染和破壞[2]。水文地質特征研究的是金屬礦山地下水的分布和形成規律以及巖層構造，用到的工具主要是水文地質觀測儀，其優點有便于攜帶、操作簡單，且不需要外接電源，特別適合在金屬礦山這樣的地質條件中作業。此外，它抗干擾性強，觀測精度高。利用觀測儀進行水文地質特征研究的具體過程如下：第一步對地下水存在范圍進行預測，然后在預測范圍內利用鉆孔機進行鉆孔；第二步將觀測儀伸入到鉆孔當中，觀測金屬礦山巖土發育程度和規律以及水層含水性等相關數據。第三步對得到的數據進行處理和分析，得出巖層特性、厚度、結構以及地下水分布情況和水位；第四步綜合所有數據，制定合理金屬礦開采方案，該方案將環保因素考慮在內，在極大保護環境的同時，能夠順利完成金屬礦資源開采任務[3]。

2 開采后金屬礦山環境治理方法分析

金屬礦山開采工程造成的環境破壞主要表現在以下幾個方面：①植被破壞。這是礦產資源開采過程中產生的最直觀的負面影響，主要體現在地面植被被砍伐、清除。造成的后果是水土流失，滑坡、泥石流等地質災害頻發，嚴重威脅周圍人們的生命財產安全。②地質構造破壞。金屬礦產資源開采產生的第二種影響就是原始的地質構造被破壞。地質構造是保證地面上建筑物穩定性的基礎，一旦被破壞，極易引起代表沉降、破裂以及塌陷等現象。此外，地質構造的破壞，還會對地下水分布規律造成影響，容易改變地下水流走向，造成地下水斷流、截流等，影響了周邊住戶水資源的正常供給，破壞了該地區整個生物圈循環。③空氣污染。金屬礦開采需要經過爆破、穿孔、挖掘、運輸等流程，每個環節作業均會產生大量的揚塵和汽車尾氣，嚴重影響了礦山周圍的空氣質量。此外，礦產資源開采必然使用大量的機械化設備，這些設備的使用以及各環節的運行，必然制造巨大的噪音，產生了噪聲影響。④重金屬污染。這是金屬礦資源開采產生的最嚴重污染，也是最難以治理的污染，因為重金屬與其它污染物最大的區別在于它更難以分解，且易通過生物循環堆積在其他生物體內，擴大影響范圍。從礦山開采出來的金屬礦長期暴露在外部環境中，其組成的化學元素易擴散到土壤、空氣以及水中，對土壤、空氣、水造成污染，然后隨著生物循環污染其它生物。

（1）植被恢復技術。植被恢復是解決水土流失的主要措施。植被恢復主要包括以下三個方面的內容：其一，植被種類的選擇。

由于每種植被都有自身獨特的特征，因此其適應性也不同，所以在礦山開采后，選擇的植被種類要盡量選擇與當地氣候相適應，且繁殖能力強的植物，以增加成活率以及盡快改善水土流失情況；其二，植被的養護。適應性再強的植物，在移植初期也需要精心養護一段時間，才能保證存活率。養護過程一般會用到集水技術、地膜或植物材料覆蓋技術、營養袋容器苗技術等。這些養護技術的應用會大大縮短植被移植后的適應時間，提高植被存活率。

（2）地質修復技術。地質修復技術主要是針對地質構造破壞問題而提出的一種解決措施。金屬礦開采結束后，將其地質進行還原是其余生態系統逐漸修復的基礎。經過相關專家的不斷研究，目前地質修復技術主要包括物理工程技術、生物裝置技術以及人工裝置技術三種。生物工程技術又包括漿砌片石骨架、鋼筋混凝土框架等，主要作用是增加被破壞地層的穩定性，避免塌陷；生物裝置技術是指利用植物本身的特點，幫助地質恢復的一種裝置，該技術是三種技術中最常用的一種，不僅成本低，效果還更好，就是安裝過程過于麻煩；人工裝置技術，顧名思義就是通過人工幫助恢復礦山地質，其主要特點是操作簡便，但是在施工過程中，易造成二次環境破壞，如果不是地質構造破壞的過于嚴重，不建議采用這種地質恢復技術。

（3）空氣污染治理技術。由上述金屬礦山環境破壞的原因闡述可知，空氣污染主要是由開采過程造成的揚塵引起的，因此治理措施有以下幾點：①制定嚴格的操作規程，嚴禁現場施工人員亂拋、亂卸；②爆破、穿孔、挖掘、運輸時要在可控的范圍內增加覆蓋措施，如在集中堆放的礦產上加蓋綠色密網格等；③在施工現場及時進行灑水降塵，正常情況下，每天早中晚各一遍，一旦遭遇大風天氣，可以視情況而定，增加灑水遍數；④將施工場地周圍的地面拍實，然后再利用密網格進行表面覆蓋。⑤外運土方、渣土以及金屬礦的車輛要加蓋，不得超量運載，裝載物必須低于槽幫。

（4）重金屬污染治理技術。對于重金屬污染，治理方法有兩種：生物法和化學法。生物法是利用生物中的吸附作用將污染物集中到一起，以達到重金屬污染物與水相分離的目的；生物吸附法是生物法中的典型代表，主要是利用工業發酵后剩余的芽孢桿菌菌體或酵母菌吸附重金屬；化學法主要是利用化學中的分解原理，通過某種物質的介入，將重金屬污染物質分解。沉淀法是化學法中的典型代表，其原理是通過化學反應將可以溶于水的重金屬轉變為不溶于水的重金屬化合物，然后再進行過濾或沉淀就可以了。

3 結語

綜上所述，金屬礦產資源作為生產生活的物質基礎，隨著需求量的增長，其開采力度也在不斷加深，因此對礦山環境的破壞越來越嚴重，導礦山災害頻發。為解決上述問題，本次研究從預防與治理兩個方面著手，對礦山環境進行保護，以期促進礦山開采企業的可持續發展。