焦家金礦王家尾礦庫地質(zhì)環(huán)境問題及其防控分析

殷傳印，程紹增，楊 新，吳志超

（1. 山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，山東 萊州 261400 ；2. 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430078）

尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排出尾礦或其他工業(yè)廢渣的場所。截止到2018年我國共有14217個尾礦庫，其數(shù)量居世界第一，且主要分布在北方。尾礦庫主要有三種作用：保護(hù)環(huán)境，貯存選礦廠排出的尾礦和含有多種化學(xué)藥劑的廢水；節(jié)約水資源，選礦廠排出的廢水，經(jīng)過尾礦庫的澄清和自然凈化后，可以重新回到選礦廠供其使用；保護(hù)礦場，尾礦中含有礦物成分，有一定的經(jīng)濟(jì)價值[1]。但尾礦庫在使用和閉庫時可能造成許多地質(zhì)環(huán)境問題如地面塌陷、地裂縫、水污染、土地資源占用及土壤污染。因此迫切需要探究其治理方法解決尾礦庫帶來的各類地質(zhì)環(huán)境問題。

本文對焦家金礦王家尾礦庫的主要地質(zhì)環(huán)境問題包括壩體穩(wěn)定性、尾礦庫地下水體污染以及尾礦庫土地資源破壞等問題進(jìn)行分析，并研究相應(yīng)的防控措施，從而為有效解決尾礦庫地質(zhì)環(huán)境問題，以及對我國礦山企業(yè)尾礦庫治理提供參加。

1 研究區(qū)概況

截止到2015年山東省尾礦庫共占地面積4586.72hm2，而其中金礦尾礦庫占用土地面積1738.02hm2。其主要分布于膠東的煙臺市、威海市和青島市。焦家斷裂帶附近典型尾礦庫-王家尾礦庫建于2012年6月份，位于山東省萊州市金城鎮(zhèn)王家村北，萊州和招遠(yuǎn)交界處北端，北臨萊州灣，東部和北部分別為天承集團(tuán)紅布礦區(qū)東尾礦庫和西尾礦庫，東北緊鄰新城金5#尾礦庫，四塊尾礦庫呈田字形，屬典型的四周筑壩平地型尾礦庫。

2 王家尾礦庫相關(guān)地質(zhì)環(huán)境問題分析

2.1 王家尾礦庫壩體穩(wěn)定性問題

影響尾礦庫壩體穩(wěn)定性的因素包括一系列由礦山采礦帶來的地質(zhì)災(zāi)害包括：崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降等。

2.1.1 崩塌滑坡

王家尾礦庫地貌類型主要為沖洪積平原和丘陵，沖洪積平原區(qū)地面平坦，地面無大的陡坎和人工切坡。根據(jù)調(diào)查，評價區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)發(fā)生滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，也無發(fā)生滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害的歷史記載。另外礦山主要為地下開采，不存在采石削坡等活動，引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。

2.1.2 泥石流（渣）

研究區(qū)沖溝不發(fā)育，匯水面積小，地面標(biāo)高一般在+22.0～+60m，地形坡度一般小于15°，沒有陡峭的巖土體和人工切坡等，無較大的高危松散堆積體，附近的水系也為季節(jié)性河流且流量很小，同時礦區(qū)多年來沒有暴雨，自然情況下不具備產(chǎn)生泥石流的條件；據(jù)野外實(shí)地調(diào)查，礦山井下廢石直接就地充填采空區(qū)，產(chǎn)生的尾砂也大多用于充填采空區(qū)，評估區(qū)內(nèi)地表未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的廢石堆。因此評估區(qū)內(nèi)發(fā)生泥石流的物源條件、水源條件、匯水面積以及地形因素均不充分，產(chǎn)生渣石流地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境條件不充分。

2.1.3 地面塌陷

地面塌陷包括：采空塌陷和巖溶塌陷。研究區(qū)礦山采用地下開采方式，形成了大量采空區(qū)，破壞了巖體的原始平衡狀態(tài)，因此該區(qū)具備發(fā)生采空塌陷的地質(zhì)環(huán)境條件。對于巖溶塌陷，研究區(qū)主要巖性為巖漿巖和第四系粘性土、粉土、砂礫石層，未見可溶巖分布，因此，評估區(qū)不具備發(fā)生巖溶塌陷的地質(zhì)環(huán)境條件。

2.1.4 地裂縫

研究區(qū)礦山的地下開采產(chǎn)生采空區(qū)部分未及時充填，因此存在產(chǎn)生采空塌陷引發(fā)的伴生地裂縫地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境條件。

2.1.5 地面沉降

根據(jù)收集到的資料及野外調(diào)查，研究區(qū)第四系厚度一般＜20m，可壓縮土層厚度薄，水位埋深大，透水性差，富水性較弱，周圍居民生活用水現(xiàn)為萊州自來水廠供應(yīng)，當(dāng)?shù)亻_采地下水量較小，因此產(chǎn)生地面沉降的條件不充分。

2.2 王家尾礦庫地下水體污染問題

2.2.1 王家尾礦庫地下含水層結(jié)構(gòu)

王家尾礦庫地下水以基巖裂隙含水層為主，富水性弱，根據(jù)尾礦庫建設(shè)及堆積現(xiàn)狀，對含水層結(jié)構(gòu)的破壞表現(xiàn)為壩體開挖及尾礦占壓，對含水層結(jié)構(gòu)的破壞較輕。

2.2.2 王家尾礦庫地下水水質(zhì)現(xiàn)狀

2020年4月，對王家尾礦庫地下水進(jìn)行了取樣工作。主要監(jiān)測項(xiàng)目為鈉、鎂、銨、氯化物、碳酸氫根、碳酸根、總硬度、耗氧量、礦化度、PH、鎘、銅、鉛、鋅、錳、鉻（六價）、砷、礦化度、揮發(fā)酚共19項(xiàng)。根據(jù)評價結(jié)果，地下水監(jiān)測點(diǎn)各因子單因子指數(shù)均小于1，能夠滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 王家尾礦庫土地資源破壞問題

2.3.1 王家尾礦庫地形地貌景觀破壞

王家尾礦庫處于山前沖洪積平原，占地72hm2，區(qū)內(nèi)無名勝風(fēng)景區(qū)、文物保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)及重要地形地貌景觀和地質(zhì)遺跡保護(hù)區(qū)等敏感區(qū)，礦區(qū)緊鄰村落，人類活動頻繁，尾礦庫建設(shè)改變原生的地形地貌景觀，對原生的地形地貌景觀影響和破壞程度極大，與周圍的地形地貌景觀不協(xié)調(diào)。

2.3.2 王家尾礦庫土壤污染問題

2020年4月，對王家尾礦庫土壤進(jìn)行了取樣檢測工作。主要監(jiān)測項(xiàng)目為PH、銅、鉛、鎘、汞、砷共6項(xiàng)。根據(jù)評價結(jié)果，土壤監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目均能夠滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-2018)標(biāo)準(zhǔn)要求，土壤現(xiàn)狀環(huán)境質(zhì)量良好。

3 王家尾礦庫地質(zhì)環(huán)境問題防控措施及建議

3.1 王家尾礦庫壩體變形防控

根據(jù)前期資料可得焦家金礦的地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估為小，危害程度較輕，考慮經(jīng)濟(jì)原因可不進(jìn)行較大的治理。但主要考慮的是強(qiáng)烈降雨可能導(dǎo)致沖刷堆積壩體導(dǎo)致潰壩的發(fā)生，所以應(yīng)不定期的進(jìn)行壩體變形監(jiān)測，采取一定的預(yù)防措施。

具體預(yù)防措施包括：一、預(yù)防壩體失穩(wěn)，嚴(yán)格安全巡查制度，及時發(fā)現(xiàn)險情，完善并嚴(yán)格執(zhí)行安全監(jiān)督檢查和安全管理的體系、制度；采取濾水圍井、蓄水減滲等技術(shù)降低庫區(qū)水位；加強(qiáng)壩面經(jīng)常性維護(hù)，采用防沖刷措施。二、預(yù)防滲流破壞，采用“上堵”，“下排”，柔性封堵措施。即在壩的上游用適當(dāng)?shù)亩聺B材料堵住滲漏口，在壩的下游采用反濾措施，留住土顆粒，排走水。加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察，查清不良工程地質(zhì)條件；采取工程防漏措施；檢查并維護(hù)排滲設(shè)施工作正常。三、預(yù)防自然災(zāi)害，從源頭根本杜絕隱患包括：放緩下游壩坡，在壩腳設(shè)置減壓井，壩基和壩體內(nèi)設(shè)置排滲設(shè)施，下游壩坡設(shè)置排滲井或加反壓體；聯(lián)系氣象部門，及時預(yù)報(bào)降水和設(shè)置暴雨排洪期的應(yīng)急排洪設(shè)施。

3.2 王家尾礦庫地下水體污染防控

尾礦庫水體污染測定方面主要有綜合水化學(xué)和同位素法[2]、放射光譜法[3]，這兩種方法能有效監(jiān)測尾礦庫中地下水及溢流水中的重金屬及放射性元素。對于尾礦庫水污染的治理主要分為兩種方式，一種是采用防滲材料以達(dá)到防止?jié)B漏及凈化廢水的目的，另一種是使用化學(xué)藥劑或者微生物的方法處理尾礦庫的廢水。目前有效的防滲材料包括聚氯乙烯（PVC）[4]，通過壩的迎水面內(nèi)側(cè)敷設(shè)能有效的達(dá)到凈化廢水[5]。而化學(xué)試劑法及微生物處理法主要包括：厭氧菌和潮濕土壤系統(tǒng)法、鐵氧菌處理法[6]、石灰脫穩(wěn)-絮凝劑沉淀法[7]。

王家尾礦庫水質(zhì)各因子單因子指數(shù)均小于1，能夠滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。且礦山采取污水措施，尾礦庫無外排水，不會對環(huán)境產(chǎn)生影響。因此評估其水污染情況較輕，考慮經(jīng)濟(jì)原因可不進(jìn)行較大治理。但應(yīng)不定期對尾礦庫地表水和地下水進(jìn)行檢測，以防治污染物滲漏對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

3.3 王家尾礦庫土地資源破壞修復(fù)

目前尾礦庫土地資源修復(fù)的方法主要分為兩類，一類是生態(tài)修復(fù)，另一類是植物修復(fù)。生態(tài)修復(fù)技術(shù)是通過人工介入來重建自然生態(tài)系統(tǒng)，以此恢復(fù)礦山區(qū)域的原始面貌。植物修復(fù)技術(shù)是指利用具備富集特性的植物的吸收、積累環(huán)境中的重金屬污染物，通過植物體內(nèi)的各種反應(yīng)，降低其重金屬毒性的生物環(huán)保技術(shù)。當(dāng)前，國內(nèi)外植被修復(fù)尾礦庫技術(shù)主要依靠工程修復(fù)、物理化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)三大手段。其中，植物萃取、植物揮發(fā)、植物固定三種修復(fù)方式是主流應(yīng)用技術(shù)。

根據(jù)前期報(bào)告，焦家金礦尾礦庫區(qū)對地形地貌景觀影響程度較嚴(yán)重。因此未來應(yīng)加大土地復(fù)墾、植被綠化等工程的實(shí)施，使地形地貌景觀得以改善。而對其土壤防治，由于目前尾礦庫及附近的土壤現(xiàn)狀環(huán)境質(zhì)量良好，因此只需不定期的進(jìn)行檢測即可。

4 結(jié)語

本文結(jié)合已有的資料，對焦家金礦王家尾礦庫的主要地質(zhì)環(huán)境問題，包括壩體穩(wěn)定性、尾礦庫地下水體污染以及尾礦庫土地資源破壞問題進(jìn)行了分析，認(rèn)為王家尾礦庫壩體穩(wěn)定性、尾礦庫地下水體污染以及尾礦庫土壤污染問題危害程度較小，僅需進(jìn)行不定期的監(jiān)測即可。而王家尾礦庫地形地貌景觀破壞較為嚴(yán)重，目前可從生態(tài)修復(fù)或植物修復(fù)兩個方面進(jìn)行尾礦庫土地資源破壞的修復(fù)工作。