張品楠,雷柱平,祝 愿

(安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,安徽 合肥 230001)

淮北市礦山地質(zhì)環(huán)境問題及防治對(duì)策研究

張品楠,雷柱平,祝 愿

(安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,安徽 合肥 230001)

淮北市礦產(chǎn)能源分布集中,以煤炭為主,其煤質(zhì)優(yōu)良,是華東地區(qū)重要的能源基地,從礦山地質(zhì)災(zāi)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(duì)環(huán)境影響四個(gè)方面入手,對(duì)淮北市礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀進(jìn)行論述并提出防治對(duì)策。

礦山地質(zhì)環(huán)境;礦山地質(zhì)災(zāi)害;土地資源破壞;含水層破壞

淮北地處安徽省北部,區(qū)內(nèi)交通便利,屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),區(qū)內(nèi)河流屬淮河水系,大部分地區(qū)為沖積平原,地勢(shì)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(qū)晉冀魯豫地層區(qū)淮河地層分區(qū)淮北地層小區(qū),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(gòu)造單元屬中朝準(zhǔn)地臺(tái)淮河臺(tái)坳,次級(jí)單元為淮北陷褶斷帶中部的宿縣凹斷褶束?；幢钡V集區(qū)位于新華夏系與東西構(gòu)造的復(fù)合部位,煤田受其控制總體走向?yàn)楸睎|東向,地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,褶皺、斷裂較發(fā)育,并伴有不同程度的巖漿活動(dòng)[1]。煤系地層為石炭系和二疊系。

1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

淮北市現(xiàn)有在冊(cè)礦山70余個(gè),其中大中型礦山30余個(gè)。煤是淮北市最具優(yōu)勢(shì)的礦產(chǎn)資源,煤炭?jī)?chǔ)量豐富、煤種齊全、煤質(zhì)優(yōu)良、分布廣泛,礦床規(guī)模較大,全市共有煤炭礦山40余個(gè)。金屬礦產(chǎn)主要有鐵、銅、金等,零星分布;非金屬礦產(chǎn)主要有水泥用灰?guī)r和高嶺土,礦石質(zhì)量好,資源潛力大,全市有非金屬礦山30余個(gè)[2-3]。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

受采礦活動(dòng)影響,造成礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要有四方面:礦山地質(zhì)災(zāi)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(duì)環(huán)境影響。

2.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害

礦區(qū)由礦山開采引發(fā)的礦山地質(zhì)災(zāi)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(nèi)因采礦引發(fā)的地面塌陷共計(jì)49處,其規(guī)模特大型17處,大型7處,中小型26處;塌陷區(qū)總面積170 km2,塌陷深度2～15 m。由于多次重復(fù)塌陷,塌陷坑大多連成一體,呈北東向集群式或長(zhǎng)列式展布,其形狀呈不規(guī)則的多邊形(圖1)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),地面塌陷造成被迫搬遷的村莊近300個(gè),涉及16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),135個(gè)行政村50多萬人;塌陷公路40.8 km(不含鄉(xiāng)村公路);損壞公路橋梁15座,造成部分河段堤壩毀壞;導(dǎo)致城市道路、給水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)、電力線路、通訊線路等城市基礎(chǔ)設(shè)施損毀;直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)十幾億元。

2.1.2 巖溶塌陷

淮北市自2000年以來,共發(fā)生巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害3處,規(guī)模均小型。主要分布于烈山區(qū)烈山鎮(zhèn)青谷、濉溪縣劉橋鎮(zhèn)王堰村趙樓和周口村姜洼,塌陷坑形態(tài)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(zhǎng)條狀集中分布組成巖溶塌陷區(qū),累計(jì)影響面積0.10 km2。

2.1.3 崩塌

自2005年以來,區(qū)內(nèi)由礦山開采誘發(fā)的崩塌地質(zhì)災(zāi)害共計(jì)4處;主要分布于烈山、杜集區(qū)境內(nèi),地處低山丘陵區(qū),地面標(biāo)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(xiàn)狀塌陷區(qū)。

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(duì)土地資源的影響與破壞面積達(dá)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(qū)內(nèi)地勢(shì)低凹,地形高低不平,部分塌陷區(qū)常年積水區(qū)或季節(jié)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(qū)域,地表處于地下水(水位埋深2～3 m)侵蝕面以上,除地面發(fā)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(qū),呈季節(jié)性積水,部分耕地在枯水期的秋冬季節(jié)可季節(jié)性耕種;地面塌陷深度>2.5 m的塌陷區(qū),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(xiàn)在礦山工業(yè)廣場(chǎng)、煤矸石堆場(chǎng)、廢石堆場(chǎng)、石料場(chǎng)、礦山道路等礦山建設(shè)工程所占用的土地資源,累計(jì)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(shí),也不可避免地在很大程度上影響和破壞植被資源及生態(tài)環(huán)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(nóng)作物。露天采場(chǎng)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(yán)重;工業(yè)廣場(chǎng)、煤矸石堆、廢石堆等壓占土地,改變?cè)械匦蔚孛簿坝^。

2.3 含水層影響與破壞

淮北市內(nèi)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(jié)構(gòu)的礦業(yè)活動(dòng)主要是巷道開拓和地下采掘。煤礦開采形成采空區(qū)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(fā)生在煤系碎屑巖巖層中,對(duì)該含水巖組結(jié)構(gòu)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(huì)造成含水層彎曲變形,受影響較嚴(yán)重;對(duì)下部碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組結(jié)構(gòu)一般不會(huì)產(chǎn)生影響與破壞。含水層結(jié)構(gòu)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(lián)系,改變了原有地下水動(dòng)力平衡,造成局部水文地質(zhì)條件發(fā)生變化[5]。地下水涌入采礦坑道,增大礦坑排水量,易導(dǎo)致上覆含水層地下水水位大幅下降,引發(fā)地面沉降地質(zhì)災(zāi)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(dá)170～240 m,漏斗面積達(dá)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(duì)環(huán)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(chǎn)生的礦坑水、洗煤水。礦山礦坑水產(chǎn)出水量約5 564.8萬t/a,治理率100%,循環(huán)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(huán)利用零排放;礦坑水排放量2 104.13萬t/a。礦區(qū)大中型礦山均建有相應(yīng)規(guī)模的污水處理站,廢水經(jīng)處理后均達(dá)標(biāo)排放到礦區(qū)附近的塌陷積水區(qū)及地表水體;小型礦山幾乎未建污水處理站,廢水未經(jīng)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(qū)內(nèi)共有矸石山20余處,粉煤灰場(chǎng)3處。煤矸石年綜合利用量占產(chǎn)出量的85.03%,粉煤灰年綜合利用量占產(chǎn)出量的100%。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的矸石堆、粉煤灰場(chǎng)、尾礦堆基本上都設(shè)置有擋土墻、集水溝池等防護(hù)措施,并且對(duì)淋濾水采取了收集并循環(huán)利用措施,同時(shí)對(duì)煤矸石、粉煤灰的綜合利用率較高,部分矸石山已清運(yùn)完畢,使得矸石堆、粉煤灰場(chǎng)、尾礦堆的數(shù)量和占用面積逐漸減少。

2.4.3 廢水、廢渣對(duì)周邊環(huán)境的影響

采集礦山影響范圍內(nèi)的河流地表水樣7個(gè),Ⅳ類水3個(gè),Ⅴ類水4個(gè);采集礦山排放廢水口的水樣12個(gè),Ⅲ、Ⅳ類水各3個(gè),Ⅴ類水占取樣總數(shù)的6個(gè);地表水超標(biāo)的化學(xué)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(qū)工業(yè)廢水污染所造成。采集礦坑水水樣10個(gè),Ⅲ、Ⅳ類水共3個(gè),Ⅴ類水7個(gè);淺層地下水水樣10個(gè),Ⅲ、Ⅳ類水共4個(gè),Ⅴ類水6個(gè);中深層地下水水樣8個(gè),Ⅲ、Ⅳ類水5個(gè),Ⅴ類水3個(gè)。地下水超標(biāo)的化學(xué)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(xì)菌為主。采集礦山影響范圍內(nèi)的土壤樣品20件,除楊莊煤礦和任樓煤礦取樣點(diǎn)為Ⅲ類土壤外,其余均達(dá)Ⅱ類土壤標(biāo)準(zhǔn),其結(jié)果與區(qū)域土壤化學(xué)指標(biāo)相近,各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)均在正常值范圍內(nèi)。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理對(duì)策建議

(1) 加強(qiáng)地方法規(guī)制度建設(shè),完善礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理相關(guān)政策與制度,使礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理工作有法可依,有章可循,依法保護(hù)與治理礦山地質(zhì)環(huán)境,使礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理步入法制軌道,并進(jìn)一步明確各級(jí)政府、職能部門及礦山企業(yè)的責(zé)任義務(wù),全面推動(dòng)礦山地質(zhì)環(huán)境治理保護(hù)與治理工作。

(2) 完善礦山地質(zhì)環(huán)境管理體系,加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)、調(diào)查、治理項(xiàng)目的管理和監(jiān)督。健全礦山地質(zhì)環(huán)境管理結(jié)構(gòu),明確礦山地質(zhì)環(huán)境治理活動(dòng)中的責(zé)任主體,對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)治理項(xiàng)目多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理。

(3) 完善礦山地質(zhì)環(huán)境治理項(xiàng)目的投資、融資渠道,著力探索構(gòu)建“政府主導(dǎo)、政策扶持、社會(huì)參與、開發(fā)式治理、場(chǎng)化運(yùn)作”的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理新模式,充分體現(xiàn)“誰投資、誰受益”的政策性措施。全面落實(shí)礦山企業(yè)環(huán)境治理備用金制度,完善保證金有效的投入機(jī)制,提高礦山企業(yè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理的主動(dòng)性和積極性,促進(jìn)礦山企業(yè)開發(fā)伴隨的礦山廢棄物的處理、回收、綜合利用技術(shù)以及水土環(huán)境污染防治和生態(tài)恢復(fù)等技術(shù)廣泛應(yīng)用,使保證金真正有效地發(fā)揮作用。

(4) 盡快開展礦山地質(zhì)環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作,重點(diǎn)監(jiān)測(cè)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害和地下水環(huán)境,建立健全監(jiān)測(cè)網(wǎng),定期采集、分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),為合理開發(fā)礦產(chǎn)資源、保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境、實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)督管理提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

(5) 加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的宣傳教育,充分利用電視、廣播、報(bào)紙等新聞媒體,大力宣傳礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)、治理成效以及取得的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益,提高全民保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境的意識(shí)。

(6) 將采煤塌陷區(qū)治理與城市發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機(jī)聯(lián)系在一起,因地制宜。穩(wěn)沉區(qū)采用挖深墊淺、回填等工程措施進(jìn)行治理,盡可能恢復(fù)土地資源,開發(fā)高效農(nóng)業(yè);非穩(wěn)沉區(qū)采用簡(jiǎn)單整理,改變植物種殖方式、種類,充分利用塌陷區(qū)土地資源[6]。

4 結(jié)束語

淮北市作為華東地區(qū)重要的能源基地,在開采煤炭資源為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)的同時(shí),也極大地破壞了生態(tài)環(huán)境,現(xiàn)階段地面塌陷礦山地質(zhì)環(huán)境問題最為嚴(yán)重,民用建筑、交通、電力、水利、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施損毀,大量土地資源遭到破壞,預(yù)計(jì)到2020年地面塌陷面積將達(dá)230 km2。因此,在淮北市開展礦山地質(zhì)環(huán)境問題調(diào)查評(píng)價(jià)及防治對(duì)策研究有著積極的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程,只有在充分分析礦山地質(zhì)環(huán)境問題的基礎(chǔ)上,認(rèn)清礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作的緊迫性,摸清礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作中存在的問題,在資金、政策及技術(shù)方面給予相應(yīng)的支持,充分調(diào)動(dòng)礦山業(yè)主的積極性和主動(dòng)性,鼓勵(lì)企業(yè)、社會(huì)及個(gè)人齊參與,才能促進(jìn)走“生態(tài)礦山”、“綠色礦山”建設(shè)之路,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 丁海亮,薛孔還,沈泮欣,等.安徽省兩淮地區(qū)煤礦開采環(huán)境地質(zhì)論證報(bào)告[R].合肥:安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,1993.

[2] 安徽省國(guó)土資源廳.安徽省礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃(2006—2015年)[Z].合肥:安徽省國(guó)土資源廳,2006.

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

[4] 黃江華,王少龍,王建國(guó),等.淮北市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃(2006—2020)[Z].淮北:淮北市國(guó)土資源局,2006.

[5] 楊兆軍,田進(jìn)忠,吳紹君,等.安徽省淮北市供水水文地質(zhì)勘察報(bào)告[R].合肥:安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì),1989.

[6] 許雪潔,黃江華,鄭立博,等.淮北市(城市規(guī)劃區(qū))礦山地質(zhì)環(huán)境治理規(guī)劃(2009—2020年)[Z].淮北:淮北市國(guó)土資源局,2009.

(責(zé)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(huán)地質(zhì)專業(yè),從事礦山地質(zhì)環(huán)境方面的工作。E-mail:37175435@qq.com

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20170824.1748.042.html數(shù)字出版日期2017-08-24 17:48

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.05.012