陜西礦山地質(zhì)環(huán)境問題淺析

向茂西，賀衛(wèi)中，李永紅

(陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，陜西 西安710054)

陜西屬我國礦產(chǎn)資源大省，地域南北長870 km、東西寬200～430 km，面積20.56×104km2，自北而南可分為三個各具特色的地貌單元，即:陜北高原、關(guān)中斷陷盆地、陜南秦巴山地，陜北和渭北以煤、石油、天然氣、水泥灰?guī)r、粘土類及鹽類礦為主;關(guān)中以金、鉬、建材礦為主;陜南以黑色金屬、有色金屬、貴金屬及各類非金屬礦為主。

礦業(yè)是陜西經(jīng)濟的主要產(chǎn)業(yè)之一，2011年陜西省共有礦山企業(yè)5 337個［1］。其中能源礦山649個(煤炭礦山527個，石油、天然氣開采企業(yè)2個，其它礦山120個)、黑色金屬149個、有色金屬154個、貴金屬94個、冶金輔助原料非金屬49個、化工原料130個、建材及其他非金屬礦山4 088個、水氣礦山24個。2011年生產(chǎn)固體礦產(chǎn)礦石總量43 316.72×104t，液體礦產(chǎn) 3 314.08 ×104t，氣體礦產(chǎn) 112.61 ×108m3。

陜西省礦山開采方式主要為露天開采和地下開采，能源、黑色金屬、貴金屬與有色金屬礦產(chǎn)以地下開采為主;冶金輔助材料用非金屬、化工原料非金屬、建材及其他非金屬礦產(chǎn)以露天開采為主，部分采用地下開采方式。

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟及科學技術(shù)水平的飛速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求和消耗日益增加，大范圍、高強度的礦業(yè)活動，使礦山地質(zhì)環(huán)境的演變愈來愈烈。陜西礦產(chǎn)資源開采歷史悠久，改革開放以來隨著西部能源基地的建設(shè)，陜西省煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展，神府煤田的大規(guī)模開發(fā)和渭北煤田老礦區(qū)的進一步挖潛以及陜南金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)力度的增強，引發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題也日益突出。

1 主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題

多年來，國土、地質(zhì)、煤炭等系統(tǒng)的科技工作者調(diào)查研究認為，陜西省礦山地質(zhì)環(huán)境問題種類全，分布廣，危害大。通過對前人以往研究成果［2－3］和外業(yè)調(diào)查資料的研究分析認為:陜西主要礦山環(huán)境地質(zhì)環(huán)境問題有礦山地質(zhì)災(zāi)害、礦區(qū)土地資源的占用與破壞、礦區(qū)地下水系統(tǒng)的破壞與礦區(qū)環(huán)境污染四大類，危害較嚴重。

1.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害

礦山在建礦開礦過程中強烈破壞礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，引發(fā)了大量的礦山地質(zhì)災(zāi)害造成了嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。陜西礦業(yè)開發(fā)，共引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害663處［4］，其中地面塌陷299處、地裂縫132處，滑坡111處、泥石流78處、崩塌43處，地質(zhì)災(zāi)害共造成40 241.26萬元的直接經(jīng)濟損失，死亡201人;能源類礦山引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害461處，金屬類礦山引地質(zhì)災(zāi)害127處，其它類礦山引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害75處。危害最大的災(zāi)害是:1994年7月12日2～4時，潼關(guān)縣桐峪鎮(zhèn)突降暴雨，引起山洪暴發(fā)，在桐峪鎮(zhèn)西峪上游，洪水與礦山棄渣形成泥石流［5］，吞沒了溝道中的所有工棚和一些工礦設(shè)施，造成51人死亡、兩千多人失蹤的特大災(zāi)害，經(jīng)濟損失巨大。

1.2 土地資源占用與破壞

礦業(yè)開發(fā)占用破壞土地是難以避免的。一方面采礦場、廢石(土)、尾礦等固體廢棄物壓占破壞土地資源，另一方面無論地下開采和露天開采都不同程度地破壞當?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境條件，形成采空區(qū)或高陡邊坡，進一步使土地資源破壞。

陜西省礦山累計占用破壞土地達62 822.16 ha。采礦場占用破壞土地約27 991.77 ha、礦山固體廢料占用破壞土地約2 529.02 ha、尾礦庫占用破壞土地約 5 493.00 ha、采空區(qū)地面塌陷破壞土地約26 808.37 ha;按礦山類型統(tǒng)計能源、金屬、非金屬礦山分別占用破壞土地約 45 379.18、8 322.10、9 120.88 ha。礦區(qū)林草地的占用破壞使植被減少，水土流失加劇，生態(tài)環(huán)境惡化。

1.3 地下水系統(tǒng)的影響與破壞

礦山在建礦、采礦過程中抽排地下水降低礦區(qū)地下水位，采空區(qū)上覆巖石土體裂隙帶、地面裂縫、塌陷使地下水、地表水下滲漏失，破壞了地下含水系統(tǒng)，改變了地下水的徑流排泄方式，使礦區(qū)地下水系統(tǒng)的受到嚴重影響與破壞，其表現(xiàn)是多方面的。

1.3.1 地下水資源流失

礦業(yè)開發(fā)過程在地下水較豐富的礦區(qū)一般都要強制性抽排地下水保證采礦安全，抽排的地下水除少量綜合利用外，其余大部作為廢水排放，造成地下水資源大量流失。陜西省礦山礦坑水2004年產(chǎn)出量5 686.56×104m3，年排放量3 874.51×104m3，其中煤礦分別占到礦坑水的年產(chǎn)出量和排放量的78%和77%，這說明礦山每年使3 874.51×104m3的地下水資源流失，特別是陜北煤炭開采對地下水資源量的浪費與消耗是較大的。

1.3.2 礦區(qū)水源枯竭

礦業(yè)開發(fā)導致地下水位持續(xù)下降，地下水水源地供水量減少、泉水流量減少甚至斷流，煤炭礦山開采區(qū)表現(xiàn)最為突出。如，2006年7～9月調(diào)查的神木縣境內(nèi)煤田開采區(qū)56處水井，煤田開發(fā)前均為居民生活生產(chǎn)所用，煤田開發(fā)后55處已干涸。母河溝泉平均流量5 961 m3/d，最大流量達10 627 m3/d，為神東公司開發(fā)初期礦區(qū)供水水源。2002年4月，實測泉流量只有1 680 m3/d，泉流量衰減72%，至2006年7月，完全干涸。保水采煤問題在陜北非常突出，2005年范立民提出了合理選擇開采區(qū)域和采用合適采煤方法的實現(xiàn)途徑［6］，最近幾年開展了工程實踐，取得成效［7］。

1.4 礦山環(huán)境污染

礦山多分布于溝谷、河流邊等地表水系的中上游，采礦形成的礦坑水、選礦廢水等多就近向溝谷、河流排放;采礦廢石、煤矸石、尾礦多沿溝坡堆放，尾礦庫多建于河流支溝溝口;煤礦瓦斯排放、各種礦井通風、礦石粉碎、冶煉、煤矸石自燃，礦山廢水有毒組分揮發(fā)等，產(chǎn)生排放出大量有害氣體和礦塵。這些廢水、廢渣、廢氣、粉塵大部分都含有害物質(zhì)，處置不當都將成為污染源。

陜西省礦山環(huán)境污染最典型和嚴重的是小秦嶺潼關(guān)金礦區(qū)。1990年潼關(guān)區(qū)域大氣汞濃度監(jiān)測全部超標［8］，最大超標38倍。2002年潼關(guān)縣蒿岔峪河水上段的鉛、汞、鐵超過Ⅰ類水標準;下游河段鉛、汞分別超過Ⅳ類標準。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布特征及成因

2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布特征

2.1.1 不同地域礦山地質(zhì)環(huán)境問題各異

根據(jù)對陜西省3756個礦山的調(diào)查統(tǒng)計，礦山地質(zhì)環(huán)境問題具有廣泛分布、局部集中的特點，其分布規(guī)律與礦產(chǎn)資源的空間分布特點有關(guān)。

(1)陜北主要開發(fā)能源礦產(chǎn)，其煤炭開采區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題是大面積采空區(qū)誘發(fā)地面塌陷、破壞地下水系統(tǒng)，使生態(tài)環(huán)境進一步惡化。集中分于神木、府谷、黃陵、銅川北部焦坪、耀州西侏羅系煤層開采區(qū)，橫山、榆陽區(qū)、彬縣、旬邑侏羅系煤層開采區(qū)零星分布。

(2)關(guān)中北部煤礦老開采區(qū)主要開采石炭—二疊系煤層，長期大規(guī)模開采產(chǎn)生的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題，除地面塌陷、地裂縫、地下水系統(tǒng)破壞外，還有多年來積存的大量煤矸石等。黃土臺塬區(qū)磚瓦粘土礦，北部及南部邊緣灰?guī)r水泥、建筑石料礦區(qū)，崩塌、滑坡較突出。

(3)陜南開發(fā)金屬、煤炭、非金屬三大類礦山產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題種類較多，較為突出的問題是金屬、石材等礦產(chǎn)開發(fā)產(chǎn)生大量的廢石、尾礦、選礦廢水亂堆亂放產(chǎn)生泥石流與礦山環(huán)境污染等。

2.1.2 不同礦產(chǎn)類型開采區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題各異

不同礦產(chǎn)資源類型的礦山因其礦業(yè)活動對地質(zhì)環(huán)境條件破壞的強度、開采方式與地質(zhì)環(huán)境條件的不同，產(chǎn)生的礦山地質(zhì)環(huán)境問題有所差。

(1)陜西煤礦數(shù)量眾多，開發(fā)歷史較長，采礦方式主要是地下開采，礦業(yè)活動形成大面積的采空區(qū)，采空區(qū)上覆巖土體多為沉積碎屑巖和第四系松散堆積物，力學強度較低。在調(diào)查的951座煤礦山中，最突出的礦山地質(zhì)環(huán)境問題是采空引發(fā)的地面塌陷、地裂縫，其次是煤矸石占地和礦區(qū)排水對水資源的破壞，這與陜西煤層埋藏較淺，煤層厚有關(guān)。

(2)陜西金屬礦產(chǎn)資源豐富，尤其是金礦、鉛鋅礦開發(fā)利用程度高，礦產(chǎn)資源多分布于基巖山區(qū)，圍巖一般為堅硬巖。在調(diào)查的428座金屬礦山中，最突出的礦山地質(zhì)環(huán)境問題是采礦棄渣、尾礦的不合理堆放占壓或破壞土地并引發(fā)泥石流等。由于金屬礦山廢水、廢渣中重金屬離子等有毒有害物質(zhì)含量高，因此易引發(fā)污染問題。

(3)建材及其它非金屬礦產(chǎn)主要開發(fā)水泥用灰?guī)r、建筑用石料、磚瓦用粘土等礦產(chǎn)。據(jù)對2 160處礦山調(diào)查資料分析，以露天開采為主的建材類礦山，在開采過程中產(chǎn)生的礦山地質(zhì)環(huán)境問題突出表現(xiàn)為崩塌、滑坡等;以地下開采為主的石膏、石墨礦山，最突出的礦山地質(zhì)環(huán)境問題是地面塌陷。

(4)化工、冶金原料非金屬礦產(chǎn)開發(fā)對地質(zhì)環(huán)境影響破壞強度較高的有硫鐵礦、磷礦、螢石、冶金用白云巖等。在調(diào)查的169中，主要地質(zhì)環(huán)境問題是地下開采引起的地面塌陷、地裂縫、滑坡等。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題成因分析

礦山地質(zhì)環(huán)境問題是人類礦業(yè)活動對地質(zhì)環(huán)境破壞形成的結(jié)果。就目前的礦山開采技術(shù)而言，無論露天開采或地下開采都不可避免地、或多或少地改變或破壞原有的地質(zhì)環(huán)境條件，礦山建設(shè)不可避免地要占用土地資源，礦山生產(chǎn)過程中不可避免地要產(chǎn)生廢渣、廢水。所以礦業(yè)活動必然導致占用或破壞土地資源、礦山地質(zhì)災(zāi)害、礦區(qū)地下水系統(tǒng)的影響與破壞、礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境污染等礦山地質(zhì)環(huán)境問題。但是某個礦區(qū)產(chǎn)生的礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型和危害與其地質(zhì)環(huán)境背景息息相關(guān)，只有具備相應(yīng)的地質(zhì)環(huán)境條件，才可能產(chǎn)生相關(guān)的地質(zhì)環(huán)境問題［9］。陜西省煤礦、金屬礦、非金屬礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境件差異較大，導致礦山地質(zhì)環(huán)境問題成因不同。

(1)煤礦多分布于陜北、渭北地區(qū)，主要開采侏羅系、石炭—二疊系煤層，其煤層厚度大，一般2～10 m，埋藏淺，一般小于300 m，產(chǎn)狀平緩，煤層頂板以砂巖、泥巖為主，上覆第四系黃土和砂層。由于其深厚比較小，不同地區(qū)差異較大，頂板和地表巖土體強度小。開采導致礦區(qū)產(chǎn)生了大量的地面塌陷、地裂縫，黃土陡崖溝坡體上崩塌、滑坡時有生，區(qū)內(nèi)地下水位下降、泉水干涸，土地沙化、水土流失加劇、土地破壞等一系列礦山地質(zhì)環(huán)境問題和生態(tài)環(huán)境惡化。

(2)金屬礦多處于秦巴山區(qū)，成礦區(qū)自然地質(zhì)條件復雜，礦產(chǎn)資源多呈脈狀，圍巖多為堅硬的基巖，力學強度大，開采引發(fā)的地面塌陷、地裂縫較少。但由于降水量大，開采形成的大量廢石、尾礦易產(chǎn)生泥石流。地表巖土體風化強烈，易產(chǎn)生滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害。

(3)非金屬礦以建材礦為主，多為露天開采，關(guān)中、陜北以磚瓦粘土礦、灰?guī)r礦為主，陜南以花崗巖、瓦板巖礦等建筑用石料為主。非金屬礦的露天開采直接破壞土地資源、形成人工邊坡，易產(chǎn)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。巖性決定了關(guān)中、陜北易產(chǎn)生黃土類崩塌、滑坡，陜南易產(chǎn)生巖質(zhì)崩塌，同時受降水影響，廢渣易成為泥石流的物源。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境問題防治措施

3.1 從源頭上預(yù)防礦山地質(zhì)環(huán)境問題的發(fā)生

礦產(chǎn)資源的開采對地質(zhì)環(huán)境的破壞目前是難以避免的。全省礦產(chǎn)資源資源規(guī)劃、礦權(quán)設(shè)置時應(yīng)充分考慮礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用對地質(zhì)環(huán)境破壞問題。制定礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案或開采設(shè)計時，應(yīng)因地制宜，結(jié)合陜南、陜北、關(guān)中不同礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和不同的礦產(chǎn)資源類型，采用最為合理的采礦方式和采礦方法，大限度減輕對地質(zhì)環(huán)境的影響和破壞。

3.2 認真落實礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理各項制度

采礦權(quán)申請人或采礦權(quán)人要按國土資源部和陜西省政府有關(guān)規(guī)定，執(zhí)行礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理編制制度、礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理保證金制度、礦山閉坑地質(zhì)環(huán)境管理制度;認真執(zhí)行國家和地方有關(guān)環(huán)境保護的法律法規(guī)對礦山廢水、廢渣等各類廢物棄物科學處置。保障減少礦山地質(zhì)環(huán)境問題的形成，出現(xiàn)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題及時治理。

3.3 建立健全礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理長效機制

對已形成的礦山地質(zhì)環(huán)境問題堅持“誰破壞誰治理，誰受益誰治理”的原則進行治理，對于政策性關(guān)閉、歷史遺留、濫采濫挖等形成的治理責任人已滅失，需要政府出資治理的問題，各級主管部要積極籌措資金立項治理。按照建設(shè)生態(tài)文明和環(huán)境友好型社會的要求，堅持“采前預(yù)防、采中治理、采后恢復”等原則，不斷探索建立健全礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理長效機制。全面推進礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理工作。最大限度地減輕礦業(yè)活動對環(huán)境和土地的破壞，促進陜西礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護相和諧，發(fā)展綠色礦業(yè)。

3.4 提高礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理科技水平

礦山地質(zhì)環(huán)境問題的預(yù)防治理難度較大，有待加強科學研究，提供先進有效的技術(shù)和方法。建議從地質(zhì)環(huán)境保護預(yù)防礦山地質(zhì)環(huán)境問題產(chǎn)生的角度，開展采礦方法技術(shù)研究;開展地下水系統(tǒng)破壞、環(huán)境污染修復技術(shù)研究。開展提高礦山廢水廢渣綜合利用新方法研究。為陜西礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理提供科技支撐。

4 結(jié)語

(1)陜西礦業(yè)開發(fā)引發(fā)的礦山地質(zhì)災(zāi)害、礦區(qū)土地資源的占用或破壞、地下水系統(tǒng)的影響與破壞、礦區(qū)環(huán)境污染等礦山地質(zhì)環(huán)境問題，危害較嚴重;

(2)礦山地質(zhì)環(huán)境問題與礦業(yè)活動密不可分，其類型、分布主要取決于礦山地質(zhì)環(huán)境條件，礦山地質(zhì)環(huán)境問題是礦業(yè)開發(fā)與礦山地質(zhì)環(huán)境條件的綜合作用的結(jié)果;

(3)陜西礦山地質(zhì)環(huán)境問題防治，應(yīng)從源頭上預(yù)防，認真落實礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理各項制度，建立健全礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理長效機制，提高礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理科技水平。

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