尾礦庫對周圍地下水環境影響趨勢研究
——以風水溝尾礦庫為例

孫艷榮

（遼寧省冶金地質勘查研究院有限責任公司，遼寧 鞍山 114038）

尾礦庫排(滲)水會造成庫區周圍地下水環境發生變化,由于地下水具有運動速度小，污染物在地下水中擴散慢的特點，使地下水污染治理變得十分困難。

1 研究區概況

風水溝尾礦庫位于鞍山市東南，距市區13km，該庫區東西長4.5km，南北寬2.5km，匯水面積7.828km2，為鞍鋼集團礦業公司在齊大山地區唯一的尾礦庫，目前接收鞍鋼礦業公司齊大山、調軍臺和鞍千三家選礦廠的尾礦，設計尾礦庫總壩高140m，有效庫容1.68億m3，等級為二等。

2 區域地下水環境現狀

2.1 水文地質

庫區屬遼東“低山丘陵混合巖裂隙水貧水亞區”。地下水賦存類型為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，兩個含水巖組上下疊加相互聯通。

松散巖類孔隙水含水巖性為碎石，厚度0.5m～3.0m，粒徑不均，含水層中含粘性土和碎石透晶體，富水性差，涌水量10m3/d，豐、枯水期水位埋深分別為1.0m～1.2m、1.4m～2.0m。

基巖裂隙水含水介質為混合花崗巖的風化裂隙和構造裂隙，富水性受巖石的風化程度控制，裂隙寬度0.5mm～5mm，風化厚度3.0m～5.0m，自地表向下發育程度逐漸減弱，涌水量0.03357L/S～0.558L/S，滲透系數0.0463m/d～0.4057m/d，屬低透水性巖石，有較強的阻水性能[1]。

2.2 補給、徑流與排泄條件

區內規模性河流不甚發育，對地下水補給甚微，主要靠大氣降水垂向補給（風水溝尾礦庫是補給源之一），以自然徑流、蒸發的方式排泄，局部礦山疏干排水、工農業和生活取水也是地下水排泄通道之一。庫區周圍分布齊大山、鞍千礦等大型礦山，在枯水季節礦坑每天約2萬m3～4萬m3被疏干抽走，開礦前地下靜水位是3m～6m，現在礦區周邊下降至40m～50m。多年來高強度人類活動及其他取水影響，造成了庫區周圍地下水流場變化復雜，失去了原有的規律性。

2.3 水環境功能

本區水化學類型多屬礦化度小于1g/l的重碳酸鈣鈉型水，執行《地下水環境質量標準》GB/T14848-2017Ⅲ類水質標準。

3 尾礦庫排水情況

3.1 排水方式

尾礦庫排水方式主要包括尾礦庫庫底滲漏、壩體地段山體滲透兩種。

3.1.1 尾礦庫庫底滲漏

根據地層揭露和《巖土工程勘察報告》，尾礦庫庫底花崗巖地層完整、節理構造不甚發育，庫區斷裂構造規模不大，電法勘探資料表現為高阻特性，屬含水較低的壓扭性斷層，推斷庫底滲漏量不大，對區域地下水流場不會產生明顯影響[2]。

3.1.2 壩體地段山體滲透

根據風水溝庫區1：1000水文地質與工程地質剖面測量結果，尾礦庫山體殘坡積覆蓋層一般為0.5m～1.5m，山體鞍部5m～10m，最深處可達50m，下部強風化層為0.6m～1.2m，最深達5.5m，其下部為弱風化基巖-原巖。山體上部由于黏性土層連續性稍差，地層防護能力不足，在尾礦庫不斷加高和水頭加壓的情況下，天然山體作為壩體，將沿節理構造發育地段或透水巖脈產生側向滲流，在山體外側形成溢流泉，從而造成庫外地下水位上升，形成補給區[3]。

3.2 排水水質

據統計，風水溝尾礦庫2015年排水量8.8307×106m3，水質采用指數法進行評價，結果見表1。

表1 排水水質評價結果表

由上表可知，排水指標滿足《地下水環境質量標準》（GB/T14848-2017）Ⅲ類標準要求。

4 地下水環境質量評價

現場調查：調查選取庫區周圍民井進行監測，調查點9個，地下水環境質量現狀評價采用標準指數法，評價結果見表2。

圖1 調查布點圖

表2 現狀監測評價結果表

由上表可知：

（1）區域淺層地下水質量較差：9個測點中除8#點齊礦現有地下水井（深水井）外的其他8個測點總大腸菌群超標，細菌總數5個測點超標；1#、2#、3#硝酸鹽氮超標，最大超標倍數1.21；4#高錳酸鹽指標超標，超標倍數0.29，其他測點指標也較高；總硬度指標較高，3#、4#、7#超標，其他點位數值也接近標準，反映了評價區內淺層地下水受自然和人類活動疊加污染的特點。

（2）深層地下水質量較好：對供給齊礦工業、生活用水的現有深層地下水井的監測評價結果表明，深層地下水質各項指標符合《地下水質量標準》（GB/T14848-2017）Ⅲ類水質要求。

（3）區域錳背景值超標：4#、5#、7#3個測點錳超標，超標倍數為0.59、0.37和0.96；根據前人相關文獻分析，鞍山地區部分地段地下水中鐵、錳元素背景較高且有超標現象，調查區這三個測點位置均處在鐵礦富集及開發活動密集的地區，與礦山的地質背景及開發活動有明顯相關。

5 地下水環境影響趨勢分析

5.1 水文地質

風水溝尾礦庫位于侵蝕基準面以上，尾砂逐年向上堆積，增加尾砂孔隙含水層厚度，隨著水頭壓力的升高，使得尾礦庫基底地層地下水滲透強度增加。

5.2 水資源及水位

庫區地下水位受雨水、排礦、回水等影響變化幅度較大，穩定水位較難確定；部分位于尾礦庫外圍山體的相對低洼處，屬山體匯流區和尾礦水滲流排泄區，逢雨季水位約增高0.5m～1.0m。未來在尾礦庫加高的情況下水頭壓力抬高后，將造成尾礦庫壩下及其他受力地質體周邊一定區域內水位相對上升。考慮到周圍齊礦及鞍千礦未來將進入深凹開采階段，在疏干與排水強度增加的條件下，局部地下水將出現明顯下降，并導致地下水流場變化。

5.3 水質

區域內目前淺層地下水已受到污染，深層和中層基巖裂隙水尚未造成污染影響，鑒于該地區地下水經50年的人類活動，現狀污染已經形成，而未來人類活動方式亦以現有生產方式為主，因此，預計該地區淺層地下水在一定時間內將維持現有污染水平，中-深層地下水受到污染的可能性較小。

6 地下水影響防治存在的問題及治理措施探討

地下水自凈和解和解吸是一個長期的過程，其凈化過程必須多個水文周期或更漫長的時間才能完成，防治地下水污染工作已經迫在眉睫。目前尾礦庫地下水防治措施大多以監測預防為主，其他治理工程難度大，且可行性較差，因此，筆者建議。

（1）應從選礦廠工藝角度進行地下水污染防治，應優先選擇環保選礦藥劑，并建設行之有效的措施確保選礦廢水零排放，從源頭上減輕對地下水環境的影響。

（2）在尾礦庫后期擴建的工程中，做好尾礦庫選址及擬建壩體的工程地質、水文地質勘察工作，根據其防滲性能，做好庫區底部及壩體的防滲工作。運營期及時抽排尾礦水，嚴格控制庫區水位，最大限度降低水頭壓力，減少滲漏量。

（3）對于地下水環境影響已經形成區域，在做好監測工作的同時，積極建設現有尾礦排水點的引流設施，建設水質凈化工程，回用于選礦廠用水。