唐山市礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題分析及其分布特征

陳瑤，田寶柱，李昌存，韓秀麗

(河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山 063009)

0 引言

唐山市地處河北省東部，礦產(chǎn)資源十分豐富，是河北省乃至全國(guó)的重要的礦業(yè)產(chǎn)地。礦產(chǎn)資源的大量開(kāi)采給唐山市帶來(lái)了一系列的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)唐山市的礦業(yè)資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作應(yīng)該積極施行。對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查研究分析工作，是預(yù)防及治理礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的有效手段，它可以為唐山市的政府決策部門(mén)對(duì)不同區(qū)域的的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的治理提供針對(duì)性強(qiáng)、目的明確、方法合理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此具有非常重要的理論和實(shí)際的指導(dǎo)意義。

1 唐山市礦產(chǎn)資源概括及其開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1 唐山市礦產(chǎn)資源概括

唐山市礦產(chǎn)資源豐富，截至2009年底，唐山市已發(fā)現(xiàn)各類(lèi)礦產(chǎn)49種，主要包括煤、鐵、金、鋁土礦、銅、鋅、白云巖等。在已發(fā)現(xiàn)的礦種中，已上礦產(chǎn)儲(chǔ)量表的固體礦產(chǎn)有20種，礦產(chǎn)地184處，其中煤炭產(chǎn)地43處，鐵礦產(chǎn)地70處，金礦產(chǎn)地16處，非金屬礦產(chǎn)地55處，石油及天然氣產(chǎn)地7處。未上礦產(chǎn)儲(chǔ)量表的礦產(chǎn)地132處，其中煤炭產(chǎn)地2處，鐵礦產(chǎn)地85處，金礦產(chǎn)地14處，非金屬礦產(chǎn)地31處。累計(jì)探明固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量133.13 ×108t，保有資源儲(chǔ)量115.58 ×108t，其中基礎(chǔ)儲(chǔ)量 77.44 ×108t，可(預(yù))采儲(chǔ)量 36.14 ×108t，資源量38.16 ×108t。石油地質(zhì)儲(chǔ)量 1.03 ×108t，天然氣79.51 ×108m3(主要礦產(chǎn)儲(chǔ)量見(jiàn)表 1)［1］。

表1 唐山市主要礦產(chǎn)儲(chǔ)量

唐山市礦產(chǎn)資源品種雖多，但是從其開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)地?cái)?shù)量來(lái)看，其中能源礦產(chǎn)以煤炭資源為主，金屬礦產(chǎn)以鐵礦和金礦為主，非金屬礦產(chǎn)以冶金輔助材料、建材及化工原料、陶瓷原料礦產(chǎn)為主。

1.2 唐山市礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

本次調(diào)查顯示，唐山市到2009年底已開(kāi)發(fā)利用的礦產(chǎn)有40余種，開(kāi)發(fā)利用率比較高，主要礦產(chǎn)煤、鐵、金和巖石共有礦山企業(yè)1192個(gè)，其中煤礦企業(yè)116個(gè)，鐵礦企業(yè)355個(gè)，金礦企業(yè)30個(gè)，非金屬采石場(chǎng)692個(gè)。

1.2.1 唐山市煤炭資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

唐山市共有煤礦企業(yè)116家，其中大型企業(yè)9家，中型企業(yè)2家，小型企業(yè)105家，私營(yíng)的小煤窯很多。煤田分別位于唐山市的路南區(qū)、路北區(qū)、古冶區(qū)、開(kāi)平區(qū)、豐南區(qū)、豐潤(rùn)區(qū)及西部玉田縣境內(nèi)。

1.2.2 唐山市鐵礦資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

唐山市共有鐵礦企業(yè)355家，其中大型企業(yè)1家，中型企業(yè)4家，小型企業(yè)350家，私營(yíng)的小型企業(yè)占了很大的比例。鐵礦密集成群或呈有規(guī)律的帶狀分布于唐山市北部遵化市、遷西縣、遷安市、灤縣境內(nèi)。

1.2.3 唐山市金礦資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

唐山市共有金礦企業(yè)30家，其中大型企業(yè)1家，小型企業(yè)29家，開(kāi)采企業(yè)不多，小型為主。金礦主要分布于唐山市北部遵化市、遷西縣境內(nèi)，遷安市亦有零星分布，以巖金為主，也有少量砂金。

1.2.4 唐山市非金屬(巖石)資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

目前，唐山市已發(fā)現(xiàn)非金屬礦產(chǎn)32種，其中制堿灰?guī)r及水泥灰?guī)r、溶劑灰?guī)r、冶金白云巖為優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)，共有非金屬采石場(chǎng)692家，其中大型3家，中型3家，小型686家，私營(yíng)小的采石場(chǎng)數(shù)量很大，唐山市北部和東部均有分布。

1.3 唐山市礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀特點(diǎn)

1)唐山市礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)成地域性分布，煤炭資源大多分布在唐山市的中部地區(qū)開(kāi)平古冶附近一帶，鐵礦和金礦集中分布在北部山區(qū)，而近三分之二的建材及非金屬礦分布在東部地區(qū)。

2)各種礦種開(kāi)礦企業(yè)較多，但是大中型企業(yè)很少，多數(shù)是小型的私營(yíng)企業(yè)，而且大中型企業(yè)以煤礦為主，其次有鐵礦，小型企業(yè)主要以各種類(lèi)的采石場(chǎng)為主，他們規(guī)模比較小，產(chǎn)量很低，但是卻很密集的分布在唐山市東部地帶。

3)采石企業(yè)和大部分遷安地區(qū)的鐵礦企業(yè)采用的是露天開(kāi)采的方式，遷西、遵化地區(qū)的鐵礦企業(yè)采用的是露天、井下相結(jié)合的方式，而金礦和煤礦企業(yè)大都采用的是井下開(kāi)采的方式［2］。

2 唐山市主要的礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

2.1 唐山市礦山主要的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

本次調(diào)查顯示，目前唐山市礦山開(kāi)采引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:礦山開(kāi)發(fā)引起的資源損壞、礦山開(kāi)發(fā)引起的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、礦山開(kāi)發(fā)的“三廢”排放對(duì)環(huán)境的影響(唐山市主要礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題表2)。

表2 唐山市主要礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

2.1.1 唐山市礦山開(kāi)發(fā)引起的資源損壞

1)唐山市地區(qū)采礦活動(dòng)對(duì)水資源的破壞主要是對(duì)地下水均衡系統(tǒng)破壞。采礦活動(dòng)中抽排的大量礦井水會(huì)使地下水位下降。唐山市中心地區(qū)因開(kāi)灤煤礦采煤活動(dòng)存在著一個(gè)相當(dāng)大的地下水位降落漏斗，玉田林南倉(cāng)煤礦區(qū)也有一個(gè)地下水位降落漏斗，很顯然與其采煤排水有關(guān)。

2)采礦占用和破壞土地是一個(gè)普遍性的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。唐山市采礦活動(dòng)對(duì)土地資源的破壞主要表現(xiàn)在采場(chǎng)的形成、費(fèi)尾堆積和地面塌陷。截止到2009年底，唐山市礦山開(kāi)發(fā)對(duì)土地資源的占用以及破壞，以林地面積比例最大，達(dá)到9194.8hm2，耕地面積約占4417.6hm2，草地面積50.0hm2，其它類(lèi)型土地約占308.2hm2(唐山市礦山占用破壞土地見(jiàn)表3)。

表3 唐山市礦山占用破壞土地統(tǒng)計(jì)表(單位:hm2)

2.1.2 唐山市礦山開(kāi)發(fā)引起的資源損壞環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害

據(jù)調(diào)查，唐山市共發(fā)現(xiàn)并登記崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、巖溶塌陷及地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害375處，其中崩塌69處、滑坡66處、泥石流198處、采空塌陷38處、巖溶塌陷群2處、地裂縫2處。由于礦山開(kāi)發(fā)引起的崩塌4處，滑坡7處，泥石流12處，采空塌陷27處，地裂縫2處(唐山市礦山開(kāi)發(fā)引起的地質(zhì)災(zāi)害所占比例見(jiàn)圖1)。

圖1 唐山市礦山開(kāi)發(fā)引起的地質(zhì)災(zāi)害所占比例

1)崩塌

唐山市礦山開(kāi)采引發(fā)崩塌災(zāi)害是由于露天開(kāi)采礦山遺留的采礦場(chǎng)和廢渣堆放場(chǎng)邊坡失穩(wěn)引起的，例如發(fā)生在遷安市馬蘭莊鎮(zhèn)北馬鐵礦的崩塌災(zāi)害。

2)滑坡

唐山市礦山滑坡一是由于開(kāi)采活動(dòng)導(dǎo)致巖土體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，在其它自然與人為因素影響下導(dǎo)致的巖土體滑動(dòng)，如遷安市馬蘭莊鎮(zhèn)印子峪鐵礦由于地下采空而引起的滑坡;二是露天開(kāi)采過(guò)程中，上部的風(fēng)化土體由于開(kāi)采面過(guò)陡，在雨水、自重和機(jī)械爆破振動(dòng)下失穩(wěn)，發(fā)生滑移而形成土質(zhì)滑坡，如遷安市夏官營(yíng)鎮(zhèn)趙店子鐵礦由于坡腳開(kāi)采形成的滑坡。

3)泥石流

唐山市發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害的原因主要是排土場(chǎng)和尾礦布局不合理，特別是有些采礦廢渣堆放在高陡邊坡上，強(qiáng)降雨造成巖土體飽和，喪失粘結(jié)能力，從而在重力作用下，沿溝或斜坡迅速下瀉形成泥石流。如發(fā)生在遷西縣金廠(chǎng)峪鎮(zhèn)黑石峪西溝泥石流。

另外，由于采礦活動(dòng)破壞了地表原有的植被，加上唐山市北部地區(qū)降雨量大并且降雨時(shí)段集中、低山丘陵區(qū)表層風(fēng)化土層厚且松散，易遇水飽和，局部地區(qū)礦山成片開(kāi)采，從而沿具備一定坡度的溝谷形成泥石流，如遷西縣灤陽(yáng)鎮(zhèn)胡家店點(diǎn)村垯草峪泥石流。

4)采空塌陷

唐山市采空地面塌陷主要產(chǎn)生于地下開(kāi)采的煤礦、金屬礦區(qū)，主要原因是礦體采空導(dǎo)致拱頂巖石在自重和降雨下滲或人為荷載加大的情況下產(chǎn)生地面塌陷。例如:灤陽(yáng)鎮(zhèn)黃石哨采空塌陷是較為典型的鐵礦開(kāi)采采空塌陷。

5)巖溶塌陷

與采礦有關(guān)或在礦區(qū)內(nèi)及其附近的巖溶塌陷，主要集中在唐山市區(qū)，唐山市由于開(kāi)灤煤礦疏干水和過(guò)量開(kāi)采地下水，造成了較大規(guī)模的巖溶地下水位下降，形成了20多處巖溶塌陷。

6)地裂縫

區(qū)內(nèi)采礦引起的地裂縫主要有巍山山體地裂縫和開(kāi)平—卑家店一帶的煤礦采空地裂縫。地裂縫的形成是陡立的巖層產(chǎn)狀、山腳處開(kāi)采鋁土礦等形成的采坑、山前煤礦群采形成的采空帶，以及山坡上采石放炮的震動(dòng)等綜合作用的結(jié)果。隨著煤礦、巖石礦的繼續(xù)開(kāi)采，以及降雨沿山坡進(jìn)入裂縫的作用，推測(cè)兩處地裂縫還將繼續(xù)發(fā)展［3］。

2.1.3 唐山市礦山開(kāi)發(fā)的“三廢”排放對(duì)環(huán)境的影響

礦山廢渣、廢水、廢氣等大量排放是造成礦區(qū)環(huán)境污染的主要污染源。

1)唐山市北部山區(qū)，大多為河流的上游，采礦活動(dòng)排出的廢水造成一定程度的河流污染。煤礦和各種金屬、非金屬礦山的廢水多以酸性為主，常含大量有毒、有害物質(zhì)，許多礦山廢水未經(jīng)達(dá)標(biāo)處理任意排放，有的礦山甚至不處理就直接排入河流、湖泊中，使當(dāng)?shù)赝寥?、地表水、地下水、農(nóng)作物不同程度地受到污染(唐山市礦山廢水排放見(jiàn)表4)。

表4 唐山市礦山廢水排放統(tǒng)計(jì)表(單位:104t)

2)采礦所剩廢石、煤矸石、尾礦庫(kù)等壓占土地，全唐山市廢石、煤矸石、尾礦庫(kù)86處［4］，各種固體廢棄物累積存量達(dá)到20.37 ×108t，年產(chǎn)出量1.49 ×108t，年排放量1.04 ×108t，(唐山市礦山廢水排放見(jiàn)表 5)。

表5 唐山市礦山廢固排放統(tǒng)計(jì)表(單位:108t)

3)采礦選礦粉塵、礦石冶煉廢氣、煤粉灰和煤層自燃、煤矸石自燃釋放的SO2等有害氣體均對(duì)大氣造成不同程度的污染。唐山市鐵礦采場(chǎng)、采石場(chǎng)露天作業(yè)以及灰窯都會(huì)產(chǎn)生大量煙塵，這些煙塵大多會(huì)隨風(fēng)彌漫在空中，造成一定程度上的空氣污染。另外，煤矸石露天堆放也會(huì)造成煤塵污染，古冶一帶就是一個(gè)煤塵空氣污染較嚴(yán)重區(qū)。

2.2 唐山市礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題特征

1)就礦種而言，不同的礦種產(chǎn)生不同的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。唐山市煤礦產(chǎn)生的“問(wèn)題及災(zāi)害”有地面塌陷、地裂縫、三廢排放等;鐵礦產(chǎn)生的“問(wèn)題及災(zāi)害”有采場(chǎng)占地、三廢排放、土地沙化、崩塌滑坡泥石流等;石料開(kāi)采產(chǎn)生的“問(wèn)題及災(zāi)害”有采場(chǎng)占地、地裂縫、崩塌滑坡等;金礦有塌陷、三廢排放、泥石流等。

2)就開(kāi)采方式而言，露天開(kāi)采產(chǎn)生的“問(wèn)題及災(zāi)害”有采場(chǎng)占地、地裂縫、崩塌滑坡等;地下開(kāi)采產(chǎn)生的“問(wèn)題及災(zāi)害”有地面塌陷、地裂縫等。

3 結(jié)論

由于唐山市礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)礦種和開(kāi)采方式具有地域性特點(diǎn)，這就決定了唐山市礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布也具有一定的區(qū)位特征:地面塌陷相對(duì)集中地分布于唐山市的中部地區(qū)和遵化市西部及遷西縣東北部;崩塌滑坡主要分布于遵化市中部、遷西縣西北部和遷安市西部;泥石流在遵化市北部和遷西縣東部地區(qū)尤為發(fā)育，在遵化市東南部和遷安市北部較發(fā)育;地裂縫主要位于巍山和開(kāi)平—卑家店一帶;采場(chǎng)占地則主要位于東部灤縣一帶(唐山市礦山地質(zhì)災(zāi)害分布見(jiàn)圖2)。

圖2 唐山市礦山地質(zhì)災(zāi)害分布

［1］唐山市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃［R］.2003:21-120.

［2］唐山市地質(zhì)礦產(chǎn)管理局唐山市礦產(chǎn)資源及開(kāi)發(fā)利用情況調(diào)研報(bào)告［R］.2000:12-56.

［3］唐山市礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀圖說(shuō)明書(shū).2001:3-51.

［4］唐山市人民政府1997－2010年唐山市土地利用總體規(guī)劃［R］.2000:34-68.