(山東省地質礦產勘查開發(fā)局第三水文地質工程地質大隊,山東 濟寧 250000)
金嶺礦區(qū)位于山東省淄博市張店、桓臺、臨淄的交界部位,大地構造位置屬于魯中隆斷區(qū)之北緣,屬魯西臺背斜。金嶺礦區(qū)南接湖田向斜,北鄰齊河—廣饒斷裂,礦區(qū)區(qū)域東西向構造為一短軸背斜,核部由金嶺巖體(燕山期閃長巖)組成,兩翼地層為奧陶系和石炭系,其中奧陶系以灰?guī)r為主[1,2]。區(qū)內成礦地質條件良好,具有巨大的成礦潛力,區(qū)內廣發(fā)發(fā)育的燕山期中酸性巖體如閃長巖等侵位于奧陶系灰?guī)r中時,在巖體與灰?guī)r的接觸帶附近形成矽卡巖型礦床,目前已發(fā)現(xiàn)的如辛莊、北金召北、鐵山、侯莊、北金召、東召口、王旺莊等20多處矽卡巖型磁鐵礦床,累計探明儲量多達2億噸,均體現(xiàn)出區(qū)內良好的找礦潛力。
根據對金嶺礦區(qū)水文地質條件的調查研究發(fā)現(xiàn),金嶺礦區(qū)四周由阻水構造組成,即礦區(qū)由西側的張店斷層、東側的金嶺斷層、北側的高陽斷層、南側的湖田向斜共同組成了金嶺礦區(qū)的阻水構造[1]。因此,總體來說區(qū)域性的地下水不容易透過阻水構造而直接向金嶺礦區(qū)補給,可以簡單地說金嶺礦區(qū)所在范圍為一個獨立的水文地質單元,受區(qū)域地下水的補給影響極小。根據水文地質調查發(fā)現(xiàn),金嶺礦區(qū)以大氣降水為主要補給來源。
礦區(qū)地層及巖性可分為含水層和隔水層兩部分[1,2]。其中,含水層主要有奧陶系溶隙水和第四系孔隙水,前者主要指的是奧陶系灰?guī)r分布區(qū)域,奧陶系灰?guī)r常作為礦體的頂?shù)装?,但灰?guī)r又為易溶巖石,因此對礦床的開采利用帶來了威脅,主要表現(xiàn)在礦坑充水等災害,因此在開采過程中要加強對奧陶系灰?guī)r區(qū)域的排水工作;后者主要指的是第四系松散堆積物形成的第四系孔隙水,在礦床開采利用過程中將其排干即可,對礦坑的充水等影響不大。隔水層主要為第四系松散堆積物下部的一層相對穩(wěn)定的亞黏土層,該層在礦區(qū)內局部地段缺失,但總體上相對穩(wěn)定,為一隔水層。
截至目前為止,金嶺礦區(qū)正在開發(fā)利用的礦山有侯莊礦床、鐵山礦床、北金召礦床和王旺莊礦床等。在礦山開采過程中,需要進行礦山的防治水勘查工作,并對開采利用時可能造成影響的地下水通過一定的防治措施將其排掉,導致礦山范圍內因采礦而造成地下水的大量疏排,致使金嶺礦區(qū)的地下水水文發(fā)生大幅度下降,并且在一定的區(qū)域范圍內形成了相對穩(wěn)定的降落漏斗,如兩個正在開采的礦床之間區(qū)域內,常因礦山開采范圍內大量疏排,而導致礦床之間的區(qū)域進行補給,造成兩個礦床之間形成相對穩(wěn)定的降落漏斗。此外,還面臨的一個重要的問題是地下水隨著開采利用逐漸排掉,地下水水位明顯下降,而位于相對穩(wěn)定亞黏土層之上的第四系堆積物含水層中的水位基本保持不變。上述水位之間的變化,最終影響了地下水水質的變化特征。
統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn):鐵山礦床的地下水中的礦化度由664mg/l持續(xù)增長至1906mg/l,氟化物由0.75mg/l先增后減再增至1.00mg/l,氯化物由52.1mg/l持續(xù)增長至238.6mg/l,硫酸鹽由146.1mg/l持續(xù)增長至815.1mg/l,硝酸鹽由7.40mg/l以略有增減的幅度變化至32.5mg/l,其Ph值總體上呈持續(xù)降低的特征,總硬度由437.3mg/l持續(xù)增長至1101.6mg/l。由上述統(tǒng)計數(shù)據結果不難看出,礦山的開采利用對礦區(qū)范圍內地下水的影響作用十分明顯,并具有明顯的開采利用程度越大,礦區(qū)地下水水質破壞程度越嚴重,其水質質量也越差。
為了更為直觀的反映鐵山礦床所在范圍內地下水水質變化趨勢,本文對評價水質質量的指標進行了變化趨勢分析。從各類變化趨勢圖(圖1)中可以清晰的看出,鐵山礦床的地下水從1997年至2010年之間,氯化物增長量為初始值的3.5倍,硫酸鹽的增長量為初始值的4.5倍,硝酸鹽的增長量為初始值的3.4倍,總硬度的增長量為初始值的1.5倍,僅有氟化物的的增長量略有增加,但總體上變化不大,Ph值變化幅度也較小,但總體上呈現(xiàn)出向弱酸性環(huán)境轉變的趨勢。上述變化趨勢可以直觀的反映因開采程度的逐步加大而導致礦山地下水水質變化的規(guī)律??偟膩碚f,礦床的開發(fā)利用程度與地下水水質的變化呈反比,開采利用程度越大,地下水水質也越差。因此,在后期礦山開采利用過程中應加強對地下水水質變化的治理工作,制定一定的治理措施,防治地下水水質的繼續(xù)惡化趨勢。
圖1 各類水質指標變化趨勢圖
面對日益嚴重的礦山地下水水質惡化,必須引起相關部門的高度重視,并監(jiān)督礦山企業(yè)進行地下水水質的治理工作。地下水的循環(huán)是一個長期的、復雜的過程,一旦被污染,將在很長一段時間內無法消除,直接影響著礦區(qū)周圍甚至更遠區(qū)域范圍內的居民用水等。鑒于此,在礦山開采過程中可以在采礦安全的前提下限制采礦排水量,對礦山工業(yè)污水和生活污水進行單獨處理,并建立長期的地下水水質監(jiān)測網點,以便及時的發(fā)現(xiàn)問題并解決問題,此外還可以利用地下水回灌、強化用水管理等手段,以達到控制地下水水質惡化及治理的最終目的。