東川礦區(qū)濫泥坪銅礦環(huán)境問題及防治措施

曾保成，高永祥，王國雄，譚賢功，劉文劍，楊鳳軍，王同榮

（1.云南金砂礦業(yè)股份有限公司，云南昆明654100；2.昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明650093）

東川礦區(qū)濫泥坪銅礦環(huán)境問題及防治措施

曾保成*1，高永祥1，王國雄1，譚賢功1，劉文劍1，楊鳳軍1，王同榮2

（1.云南金砂礦業(yè)股份有限公司，云南昆明654100；2.昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明650093）

針對東川礦區(qū)濫泥坪銅礦日益惡化的地質環(huán)境問題，通過實地調查，首先介紹了東川銅礦濫泥坪銅礦的地形地貌、氣象水文、地質構造、巖性、土壤植被、地震等特殊的地質環(huán)境，礦山長期開采、工程建設、廢渣排放等因素，是引發(fā)地質災害和生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因。并提出依法治理、工程治理、生態(tài)重建和環(huán)境監(jiān)測等防治措施，逐步恢復生態(tài)環(huán)境，使礦產資源開發(fā)與環(huán)境保護可持續(xù)發(fā)展。

老礦山；環(huán)境問題；防治措施

東川礦區(qū)為“一五”期間重點開發(fā)項目，1958年，東川礦務局開始全面建設，下轄因民礦、濫泥坪礦、落雪礦、湯丹礦、白錫臘礦、牛場坪礦、新塘礦、石將軍礦。濫泥坪銅礦己有50多年開發(fā)歷史，地表變形、塌陷及巖體崩塌、地下水位下降、生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益凸顯，嚴重影響了當地居民生活、生產活動和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，通過實地調查，對濫泥坪銅礦環(huán)境問題形成因素進行了分析，提出解決環(huán)境問題的防治措施，為老礦山的環(huán)境治理提供參考。

1　地質環(huán)境背景

1.1地形地貌

東川銅礦區(qū)屬于滇東北烏蒙山系，礦區(qū)地形錯綜復雜、溝谷縱橫、山巒磅礴，為中高山區(qū)，區(qū)內最高峰為雪嶺，海拔4344m，其南有白石巖（海拔4242m）、狐貍房（海拔4200m），形成礦區(qū)高聳入云的南界，濫泥坪銅礦區(qū)緊貼南界。礦區(qū)被啞吧峽與老龍箐溝切割，切割強烈，斜坡形態(tài)以凸形坡為主，常呈單斜山、豬背脊、背斜谷、斷層崖形態(tài)，最高處啞吧峽海拔約為3320m，最低處海拔約為1870m，高差為1450m，坡降為29.5%，溝岸坡度為38°～53°；老龍箐溝最高處海拔約為2190m，最低處海拔約為1735m，高差為455m，坡降為36.8%，溝岸坡度約為40°，區(qū)內沖溝發(fā)育，多為“V”型溝谷，侵蝕作用強烈。

1.2氣象水文

濫泥坪銅礦山高、谷深、高差懸殊大，氣溫相差很大，有“一山分四季，十里不同天”的立體氣候特征，分為酷熱干燥的河谷區(qū)（海拔800～1500m）、四季皆寒的高山區(qū)（海拔2500～4000m）、四季溫和的半山區(qū)（海拔1500～2500m）。現(xiàn)礦區(qū)基本上屬于四季皆寒的中高山區(qū)（海拔2500～3600m），全年平均氣溫7.1℃，極端最高溫度可達28℃，最低-16℃。5～10月為雨季，全年降雨量1321.5mm。11月至次年3月常降雪，降雪深度30mm左右，霜期187d。1～4月份為干季及風季，定時最大風速28m/s。該地區(qū)20年一遇1h最大暴雨量為52.8mm，6h最大暴雨量為78.4mm，24h最大暴雨量為109.8mm。

礦區(qū)位于東川區(qū)小江支流黃水箐溝邊右岸，屬金砂江水系。主要支流有東部的小江，全長110km，西部的普渡河，全長145km。區(qū)內啞吧峽、老龍箐溝內的水匯入黃水箐溝。黃水箐溝向東流入小江，最終匯入金砂江。金砂江屬青年期河流，水流湍急，洪峰流量可達1000m3/s以上，最枯季節(jié)亦可大于5m3/s。

1.3地質構造與巖性

東川礦區(qū)處于楊子板塊西緣，昆陽裂谷內會理—東川裂陷槽東端的一個梯形斷陷盆地，并經歷了多期構造體制的轉換，從伸展（元古代）→擠壓（晉寧運動）→伸展（晚震旦）→擠壓（喜山運動）→伸展（新生代），礦區(qū)斷裂十分發(fā)育、以南北向及東西向兩組為主干斷裂，規(guī)模巨大，控制了礦區(qū)構造格局，使礦區(qū)呈斷塊狀展布，北東、北西向的斜交斷裂，將礦區(qū)切成網狀塊體［1-2］。濫泥坪礦區(qū)主要褶皺構造為白錫臘—啞巴峽復式倒轉背斜，斷層主要有兩組，即NE30°～50°的縱向斷層和NW20°～30°的橫斷層，斷距5～20m，其北東端和南西端分別被南北向的白錫臘斷層、吊水井斷層所切。地表巖石節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎、松散，山體的穩(wěn)定性較差。

礦區(qū)出露地層有第四紀松散堆積物有3類，一是砂質土壤，主要分布于山間坡地、盆地，易被流水沖蝕，二是沖洪積，分布于黃水箐及其支溝兩岸，溝內為卵礫石層，上部有薄層砂礫石覆蓋，厚一般0～5m；三是人工堆積物，主要分布于啞吧峽和老龍箐溝溝內礦洞附近，主要為硐口前期開采出廢渣和井巷開拓產生的廢石；基巖有震旦紀燈影組、陡山陀組青灰—淺灰色相間薄層條帶狀白云巖；昆陽群黑山組炭質碎屑板巖，落雪組中至厚層狀白云巖，因民組中至厚層狀白云巖，侵入巖主要為基性輝長巖。

1.4土壤與植被

（1）土壤。礦區(qū)地帶性土壤隨海拔高度變化，垂直分布差異明顯。海拔1500m以下為燥紅土；海拔1500～1700m地區(qū)為褐紅壤；海拔1700～2200m地區(qū)為紅壤；海拔2200～2550m地區(qū)為黃紅壤；海拔2550～2900m地區(qū)為黃棕壤；海拔2900～3550m地區(qū)為棕壤、暗棕壤；海拔3300m以上地區(qū)為亞高山草甸土。

表1　濫泥坪礦區(qū)地表地質災害類型

（2）植被。礦區(qū)內植被以亞高山植被帶為主，區(qū)內植被系統(tǒng)主要由天然植被組成，主要是荒草地，植被覆蓋率在60%左右。海拔2600～3300m間有以羊茅為優(yōu)勢的亞高山草甸、高山檜灌叢、高山杜鵑灌叢等植物群落；海拔3300m以上有馬櫻花灌叢及雪松灌叢等植物群落。

1.5地震

礦區(qū)處于小江地震帶西側，據史料記載，東川區(qū)共發(fā)生烈度達Ⅵ度以上破壞地震20余次，地震基本烈度為Ⅸ度，地震動峰值加速度為0.40g，地震動反應譜特征周期為0.4s，礦區(qū)所在的東川區(qū)地震基本烈度屬大于或等于Ⅸ度區(qū)，為不穩(wěn)定區(qū)域［3］。地震直接破壞山體穩(wěn)定性，相繼發(fā)生了不同規(guī)模的山體崩塌，當地居民損失慘重［4］。

2　礦山開發(fā)引發(fā)的環(huán)境問題

2.1礦業(yè)開發(fā)引發(fā)的工程環(huán)境問題

礦區(qū)內主要有“濫泥坪式”銅礦和“東川式”銅礦，“濫泥坪式”銅礦賦存于陡山沱組第一層基底角礫巖中，濫泥坪式銅礦自西向東分為3個礦段，黑礦尖子、蓑衣坡和上老龍礦段，經過幾十年開采，現(xiàn)僅剩蓑衣坡礦段，呈單斜—掀斜構造，巖層走向N35°～50°W，傾向南西，傾角平緩，為8°～30°；陡山沱組下伏層昆陽群褶皺強烈，二者呈角度不整合接觸關系，“東川式”銅礦賦存于白錫臘礦段昆陽群落雪組中，呈似層狀、透鏡狀產出，總的走向為60°，傾向北西，傾角70°～80°。

“濫泥坪式”銅礦礦體賦存標高3150～1770m，“東川式”銅礦礦體標高2805～1560m?，F(xiàn)狀采空區(qū)面積約250×104m3，白錫臘礦段2630m以上已基本采空，

蓑衣坡礦段2680m以上已基本采空。隨著采空區(qū)崩落、塌陷，地應力重新調整，在井下形成礦井塌方、冒頂、片幫、鼓底等危害。在地表形成形狀各異，規(guī)模大小不一的拉張地裂縫，而地裂縫又導致潛在不穩(wěn)定斜坡，以及工程建設常對山體開挖，形成大坡腳及松散的巖土體，和廢渣排放，引起山體失穩(wěn)而發(fā)生滑坡、泥石流等災害，在地表主要有9種地質災害類型，見表1。

2.2礦業(yè)開發(fā)引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題

礦區(qū)地下水主要靠大氣降水補給，由于礦區(qū)內最低侵蝕基準面較低，地形比差大，一部份大氣降水沿坡面匯集后直接順溝谷流走；另一部份形成“大氣降水下滲→第四系松散層下滲→基巖裂隙管網匯集→斷層破碎帶運移→礦坑→礦井”的礦床充水排水模式，隨著開采深度的增加，地下水的深降強排，產生了巨大的水頭差，構造破碎帶被坑道揭露后，高達0.5m3/s攜帶泥砂大量的礦坑突水沖淤坑道，給生產帶來嚴重威脅，加劇了地面沉降、塌陷、地裂縫、滑坡等工程災害。同時，地下水降落漏斗逐漸增大，地下水位下降，包氣帶變厚，水分供應不足，導致植被衰退，而且，水蝕、風蝕雙重交替作用（雨季以水蝕為主，旱季以風蝕為主），表土裸露且缺乏水分粘結，易遭風蝕，從而造成水土流失，土地荒漠化［5］。

經過長期的開采，形成了眾多采礦點，其廢石在采礦點周圍隨意堆積，主要為采礦鑿碎的白云巖，堆積松散，受降雨、下方牽引等擾動極易發(fā)生滑動失穩(wěn)，所到之處植被破壞，大量溝谷地被壓埋，土地復墾難度大，從而出現(xiàn)多條荒漠化溝谷，見圖1。

圖1　溝谷中堆積的廢石

3　生態(tài)環(huán)境防治措施

3.1健全組織機構，強化落實主體責任和社會監(jiān)督機制

根據2014年12月1日施行的《中華人民共和國安全生產法》和2009年5月1日，國土資源部正式頒布實施了《礦山地質環(huán)境保護規(guī)定》等，“堅持安全發(fā)展，堅持安全第一、預防為主、綜合治理的方針，強化和落實生產經營單位的主體責任，建立生產經營單位負責、職工參與、政府監(jiān)督、行業(yè)自律和社會監(jiān)督的機制”。明確責任主體，健全相關組織機構，健全地災預警和防治體制，依法保護和治理生態(tài)環(huán)境。

3.2防災治理工程

如采空塌陷坑與辦公生活區(qū)上方裂縫，用粘土和碎石配置漿液封堵裂縫，防治地表水下滲，加速裂縫的擴展；廢渣堆邊坡整治（削坡、建擋土墻等）消除滑坡、泥石流隱患；對下部采空區(qū)進行支護，加強采空區(qū)的管理，采用采礦廢石對塌陷坑進行回填和尾砂充填，閉坑后廢棄的建筑物、礦井拆除、填埋、平整。

3.3生態(tài)重建工程

礦山開發(fā)直接壓占或破壞土地資源11.78hm2，其中，直接占壓、毀損林地8.67hm2、荒地3.11hm2。地面移動盆地變形影響范圍內潛在受威脅和破損的土地資源總量約5.21km2，其中，旱地0.1448km2，有林地0.6706km2，灌木林地1.6241km2，其他草地2.7705km2。采用礦坑水灌溉工程、覆土、生物化學工程，實施土壤重構，采用喬、灌、草結合進行復墾，喬木選杉樹，灌木選杜鵑，草本選用扭黃茅及三葉草混播，實現(xiàn)植被重建。

3.4環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)工程和應急處理體系

針對礦山開發(fā)可能誘發(fā)地質災害的特點，對礦區(qū)不同部位的地質災害、水資源、地貌景觀、土地資源進行監(jiān)測，以及治理措施效果進行監(jiān)測，力求經濟、適用、可操作。監(jiān)測點主要布設在工程建設對原地貌及植被破壞交嚴重，容易產生塌陷、棄渣，可能引起水環(huán)境污染、水土流失、地質災害的區(qū)域。及時對各種監(jiān)測數據進行綜合整理歸納和分析研究。找出監(jiān)測數據間的內在聯(lián)系和規(guī)律性，及其與自然條件、地質環(huán)境、采礦活動之間相互關系，對地面塌陷、地裂縫、泥石流、含水層破壞等地質環(huán)境問題做出預報和預警，并對各類地質災害制定有效的預防與應急處理體系。

4　結論

（1）東川礦區(qū)具有“天南銅都”的美譽，開發(fā)歷史悠久，在長期的銅礦開采過程中，森林植被破壞程度嚴重，而且地質構造發(fā)育、地震頻繁、地表巖石破碎松散、山體風化剝落強烈、地形高差懸殊，以及雨量集中且暴雨強度大等因素，東川的小江兩岸形成了國內著名的“泥石流天然博物館”。

（2）礦山開發(fā)歷史較長，而隨著礦山向深部開發(fā)，地下水位下降和空區(qū)增多，滑坡、泥石流、地面塌陷及巖體崩塌等災害也同時增加，土地荒漠化、水土流失、土地與植被破壞進一步加劇，其恢復將需要相當長時間。

（3）為實現(xiàn)礦產資源合理開發(fā)與環(huán)境保護和諧發(fā)展的綠色礦山目標，礦山企業(yè)需堅持安全第一、預防為主、綜合治理的方針，認真貫徹執(zhí)行有關法律法規(guī)，明確責任主體，采取地質災害控制技術、控制措施和控制工程，以及生態(tài)重建技術，使礦產資源開發(fā)與環(huán)境保護可持續(xù)發(fā)展。

［1］龔琳，何毅特.云南東川元古宙裂谷型銅礦［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

［2］孔華，段嘉瑞，何紹勛.云南東川金砂江變質雜巖的地球化學特征［J］.桂林工學院學報，1999（1）：28-33.

［3］西南有色昆明勘測設計（院）股份有限公司.濫泥坪銅礦礦山地質環(huán)境保護與恢復治理方案［R］.2008.

［4］杜玉龍，方維萱，柳玉龍.東川銅礦區(qū)泥石流特征與成因分析［J］.西北地質，2010，43（1）：130-136.

［5］陳循謙.云南小江流域土地荒漠化及其防治對策［J］.中國地質災害與防治學報，1999，10（4）：56-601.

P66

A

1004-5716（2016）05-0154-04

2015-04-22

曾保成（1966-），男（漢族），湖南雙峰人，高級工程師，現(xiàn)從事地質工程技術工作。