寧纏煤田東部礦山開發(fā)對水環(huán)境影響分析及對策

李海偉 武成周 李利娟

【摘 要】青海門源縣寧纏煤田勘探區(qū)屬高原大陸性氣候，地廣人稀，生態(tài)環(huán)境幾乎沒有遭到破壞?？辈閰^(qū)內(nèi)地表水體清澈透明，礦化度低，水質(zhì)良好，尤其含有對人體有益的鍶元素，超過飲用天然礦泉水的6倍。為保障勘探區(qū)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，在礦井開始建設(shè)時就要堅持預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則，將礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的重點放在礦山地質(zhì)環(huán)境問題發(fā)生前的防止上，積極治理和恢復(fù)已經(jīng)造成的礦山地質(zhì)環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】高原高寒區(qū)；礦區(qū)水環(huán)境；生態(tài)脆弱；環(huán)境監(jiān)測

中圖分類號： P632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）24-0225-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.108

1 水文地質(zhì)概況

青海門源縣寧纏煤田勘探區(qū)屬高原大陸性氣候、以冰凍期長（冰凍期為10月至翌年5月），晝夜溫差大，高寒多雨為特征。根據(jù)門源縣氣象局資料，年最低氣溫-25.8℃，年最高氣溫24.3℃。年平均氣溫-0.4℃，日溫差大，四季不明。區(qū)內(nèi)的年蒸發(fā)量為150mm左右，年降雨量一般在300～400mm之間，海拔大于4000m以上地段，年均降雨量520mm，雨季在6～8月份，9月下旬結(jié)凍，每年5月上旬解凍，向拉瓦爾瑪河最大凍深為可達(dá)40m，在高山沼澤地帶之下有永凍層。區(qū)內(nèi)光能充足，多大風(fēng)、冰雹、霜凍等自然災(zāi)害。高山地區(qū)巖石的物理風(fēng)化嚴(yán)重，風(fēng)化的巖塊在重力的作用下形成特有的倒石錐地貌。區(qū)內(nèi)海撥高、氣溫低，僅生長草本植物及低矮灌木叢，無農(nóng)業(yè)。但夏季草原茂盛，為良好的草原牧場，6～8月有牧民在此游牧。

勘探區(qū)內(nèi)發(fā)有一條河六條溪溝。一條河為向拉瓦爾瑪河，河流為常年流水，冬季上部凍結(jié)，下部有流水流動，發(fā)育于南部冷龍嶺高山區(qū)域，以大氣降水冰雪融水為補(bǔ)給來源，流經(jīng)工作區(qū)。河水流量0.07～2.95m3/s，礦化度0.35～0.55g/L，2014.9.20在D06點河流斷面測得河水流量為1.99m3/s，礦化度為0.38g/L，水化學(xué)類型為SO4·HCO3-Ca·Na型。六條溪溝分別為拉爾合才溝、阿盼溝、瓦尕宰溝、阿仁溝、下玉石溝及玉石溝，其中前五條溪溝屬向拉瓦爾瑪河流域，后一條屬區(qū)倒陽河流域。勘探區(qū)內(nèi)向拉瓦爾瑪河西側(cè)發(fā)育有三條溪溝分別為拉爾合才溝、阿盼溝、瓦尕宰溝，溪水自西向東注入向拉瓦爾瑪河。其中阿盼溝、瓦尕宰溝溪流較大，溪水流量分別為0.017m3/s（2014.9.18）、0.022m3/s（2014.9.24），水化學(xué)類型分別為SO4-Ca型、SO4· HCO3-Ca·Na型，礦化度分別為0.73g/L和0.27g/L；勘探區(qū)內(nèi)向拉瓦爾瑪河?xùn)|側(cè)發(fā)育有二條溪溝分別為阿仁溝、下玉石溝，溪水自東向西注入向拉瓦爾瑪河。溪水流量分別為0.025m3/s（2014.9.19）、0.011m3/s（2014.9.20），水化學(xué)類型分別為HCO3·SO4-Ca·Na型及SO4·HCO3-Ca·Mg型，礦化度分別為0.19g/L和0.27g/L?？碧絽^(qū)內(nèi)另外一條溪溝玉石溝發(fā)源于勘探區(qū)東部屬倒陽河流域，溪水自南向北注入倒陽河，溪水流量為0.11m3/s（2014.9.25），水化學(xué)類型分別為SO4·HCO3-Ca·Mg型，礦化度為0.56g/L。

緊鄰勘探區(qū)東北部的倒陽河其支流由于受采礦影響，水質(zhì)受到了污染，顏色為棕黃色，水化學(xué)類型為SO4-Ca·Mg型，礦化度為1.45g/L。在其下游1.15Km由于地層的凈化作用及沿途地下水排泄補(bǔ)給稀釋作用，其水化學(xué)類型變?yōu)镾O4-Mg·Na·Ca型，礦化度銳減到0.42g/L，即一公里減少62%。水由棕黃色衰變?yōu)闇\黃色。

2 工作區(qū)環(huán)境概況

2.1 地表水環(huán)境

勘探區(qū)位于高原高寒地區(qū)，氣候異常，地廣人稀，生態(tài)環(huán)境幾乎沒有遭到破壞。區(qū)內(nèi)有1條主要河流，其余為溪溝。在冬季全部封凍，勘探區(qū)地表水資源豐富，勘探區(qū)沒有工業(yè)，只有少量的牧民生活，對地表水體的影響較小。天然狀態(tài)下水中有毒有害元素含量較低，清澈透明，礦化度低，水體良好

2.2 地下水環(huán)境

勘探區(qū)主要可采煤層直接充水含水層劃分為2個含水巖組，即太原組上部煤層（M3上）頂板凍結(jié)層下水（碳酸鹽類裂隙水）和太原組下部凍結(jié)層下水。太原組下部含水層為M4煤層下部含水巖組，區(qū)域上巖性以厚層—巨厚層狀含礫粗砂巖或細(xì)礫巖為主，是主要可采煤層M4底板直接充水含水巖層組。ZK8-3鉆孔抽水試驗取樣化驗，pH值為6.0，水化學(xué)類型屬于為HCO3·SO4- Na型，礦化度為0.14g/L。無有毒有害物質(zhì)，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)屬Ⅰ類水，水質(zhì)良好，適合飲用及洗滌衣物。

2.3 勘探區(qū)有害、有益元素

本次工作重點對勘探區(qū)內(nèi)水質(zhì)、土壤中可能存在的有害元素進(jìn)行了化驗分析（見表1）。水質(zhì)屬Ⅰ、Ⅱ類水，土壤環(huán)境良好。

根據(jù)地面水環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)劃分，勘探區(qū)有害元素均低于標(biāo)準(zhǔn)值，水體良好。而且含有對人體有益的鍶元素，含量為225～1903μg/L，超過飲用天然礦泉水的指標(biāo)（≥200μg/L），5樣本的平均值1203μg/L，均值超過標(biāo)準(zhǔn)的6倍。

3 采礦造成的環(huán)境破壞

3.1 采礦對地表水體的污染

我國有許多礦山地質(zhì)和水文地質(zhì)條件很復(fù)雜，采礦時對地下水必須進(jìn)行疏干排水，甚至要深降強(qiáng)排，由此而出現(xiàn)了一系列的地質(zhì)環(huán)境問題，給礦山生產(chǎn)帶來許多災(zāi)害。礦山井下開采，由于巖石的冒落，地面發(fā)生大面積開采沉降、塌陷（沉陷），老窯積水引起的礦井突水，地面塌陷；采礦所誘發(fā)的地震等災(zāi)害；礦山排出大量矸石及尾礦的堆放，除嚴(yán)重污染水土資源及大氣外，還可能發(fā)生塌方、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。在勘探區(qū)北部煤層露頭附近有土法開采的小煤窯，廢棄固體中的微量有害元素通過降水的溶濾，對地表水體有污染。地表水的顏色變?yōu)樽攸S色，視覺感官差，較渾濁。區(qū)外經(jīng)廢棄礦井溶濾污染的地表水與本勘探區(qū)無污染地表水其有毒有害元素含量相差很大，Mn含量相差139.75倍，Zn含量相差100倍，Cu含量相差2.96倍。具體情況（見表2）。

采礦改變了環(huán)境地質(zhì)條件，原因是本勘探區(qū)地形標(biāo)高多在3600～4200m之間，冰川地貌甚為發(fā)育，系著名的祁連山現(xiàn)代冰川，位于我國大陸性冰川的東緣。3600m以上地帶常發(fā)育島狀永凍層，形成雪線以下滿布池沼或濕地的特殊山區(qū)地貌景觀。區(qū)內(nèi)海撥高、氣溫低，僅生長草本植物及低矮灌木叢，無農(nóng)業(yè)。但夏季草原茂盛，為良好的草原牧場，6-8月有牧民在此游牧。由于植被茂盛，腐殖質(zhì)豐富，加之夏季降水量大，濕度大，在該環(huán)境中，Mn、Zn、Cu等元素被有機(jī)膠體吸附，隨水流大量遷移。溶解在地表水中，水體中這三種元素的濃度分別為9762μg/L、540μg/L和28.9μg/L，致使礦化度增大，SY11水樣礦化度1.45g/L，是無污染的3倍多。在下游1.15Km取樣SY12礦化度0.42g/L ，水體通過1.15Km的徑流，經(jīng)地層自凈吸附作用和地下水的滲出補(bǔ)給稀釋作用，Mn、Zn、Cu的濃度分別降到5227μg/L、136μg/L和11.15μg/L，每公里減少46.5%、74.8%和61.4%，礦化度減少71%，水體顏色由棕黃色變?yōu)闇\黃色。礦化度與2009年在該地段取樣化驗的結(jié)果0.43g/L相當(dāng)?？碧絽^(qū)內(nèi)地表水體的礦化度在0.11～0.73g/L之間。

3.2 采礦對草場的破壞

勘探區(qū)地處高寒草原生態(tài)區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)較脆弱，易破壞難修復(fù)。礦山開采對環(huán)境的破壞作用是不容置疑的，工作區(qū)高山植被生長緩慢，一旦遭受破壞很難恢復(fù)，故在地質(zhì)勘查和今后的礦井建設(shè)時一定要保持生態(tài)平衡，以免造成泥石流及山體滑坡等自然災(zāi)害。煤礦的開采過程中由于地面建筑物的增多地面負(fù)荷的增加加之井下通風(fēng)等因素的影響，地面將發(fā)生不同程度的沉陷，山體陡峭部位、斜坡地帶亦有可能坍塌、滑坡；礦井開采中地下采空區(qū)的冒頂回落會導(dǎo)致地面裂縫、沉陷，危及人身安全。故將來進(jìn)行礦山規(guī)劃時應(yīng)綜合考慮以上因素，以確保礦山安全及環(huán)境污染。

4 環(huán)境治理對策

在未來礦井開采中對環(huán)境的影響和破壞是嚴(yán)重的。在礦井開始建設(shè)時就要堅持預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則，將礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的重點放在礦山地質(zhì)環(huán)境問題發(fā)生前的防止上，同時要積極治理和恢復(fù)已經(jīng)造成的礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞上，通過對礦區(qū)現(xiàn)狀和預(yù)測的評估，可以確定礦山地質(zhì)環(huán)境防治工程的方法和措施。

（1）定期對礦山排放“三廢”進(jìn)行監(jiān)測，采取有效措施防止污染大氣、地表水體及地下水和土壤。

（2）對開采沉陷區(qū)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測、警示，或采取臨時工程措施，消除安全隱患。

（3）對地貌景觀采用邊坡加固、種草或者掛網(wǎng)噴播等工程措施，以修復(fù)生態(tài)保護(hù)環(huán)境。

（4）未來礦井生產(chǎn)時要對煤層進(jìn)行注水降塵，凈化工作面工作環(huán)境，降低工業(yè)廣場空氣中的粉塵，從而減少工人塵肺病的發(fā)病率。

綜上所述，勘探區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量良好，水文地質(zhì)條件簡單，工程地質(zhì)條件中等，地質(zhì)環(huán)境中等。采礦可能發(fā)生一些災(zāi)害，但只要礦山設(shè)計合理，有預(yù)防措施，總體上對環(huán)境破壞不大；區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)重大的污染源，沒有發(fā)現(xiàn)地?zé)岙惓?，地表水、地下水水質(zhì)較好，煤層及矸石尾礦中有害元素含量較小，對地表環(huán)境影響甚微，矸石化學(xué)成分基本穩(wěn)定，礦體開采不會引發(fā)大的環(huán)境問題。開采時應(yīng)當(dāng)合理規(guī)劃，廢物利用，減少污染物，同時注意改善生態(tài)環(huán)境，促使生態(tài)環(huán)境向有利方向發(fā)展。