金屬礦山環(huán)境治理及水文地質(zhì)特征研究

郭有民

（黑龍江省第四地質(zhì)勘察院，黑龍江 哈爾濱 150036）

金屬礦一般指經(jīng)冶煉可以從中提取金屬元素的礦產(chǎn)，在國(guó)家生存與發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。我國(guó)疆域遼闊，金屬礦產(chǎn)資源種類豐富，如黑色金屬鐵、錳、鈦等，有色金屬銅、錫、鋅汞等；貴金屬金、銀、鉑等，此外還有輕金屬礦產(chǎn)、稀有金屬礦產(chǎn)等。這些金屬礦產(chǎn)的開采為我國(guó)工業(yè)發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)繁榮做出了巨大的貢獻(xiàn)，但是隨著需求量的增大，金屬礦產(chǎn)資源的開次范圍和開采深度不斷擴(kuò)大，不可避免對(duì)周邊礦山環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞[1]。金屬礦山環(huán)境問題隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，已經(jīng)成為社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的問題之一，所以做到開采與保護(hù)之間的雙贏是金屬礦山開采企業(yè)可持續(xù)發(fā)展唯一的途徑。本次研究從環(huán)境破壞前后（治理與預(yù)防）兩個(gè)方面著手，對(duì)金屬礦山環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。開采前，對(duì)金屬礦山水文地質(zhì)特征進(jìn)行調(diào)查和分析，避免開采時(shí)造成過大破壞；開采后，對(duì)環(huán)境污染和破壞進(jìn)行針對(duì)性治理，提高治理效率。

1 開采前的金屬礦山水文地質(zhì)特征研究

開采前對(duì)水文地質(zhì)特征進(jìn)行研究，一方面是為了探測(cè)金屬礦安全開采空間，避開危險(xiǎn)源，保證開采人員的安全；另一方面更是為了讓開采工程順應(yīng)礦山的水文地質(zhì)特征，減少對(duì)礦山環(huán)境的污染和破壞[2]。水文地質(zhì)特征研究的是金屬礦山地下水的分布和形成規(guī)律以及巖層構(gòu)造，用到的工具主要是水文地質(zhì)觀測(cè)儀，其優(yōu)點(diǎn)有便于攜帶、操作簡(jiǎn)單，且不需要外接電源，特別適合在金屬礦山這樣的地質(zhì)條件中作業(yè)。此外，它抗干擾性強(qiáng)，觀測(cè)精度高。利用觀測(cè)儀進(jìn)行水文地質(zhì)特征研究的具體過程如下：第一步對(duì)地下水存在范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后在預(yù)測(cè)范圍內(nèi)利用鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔；第二步將觀測(cè)儀伸入到鉆孔當(dāng)中，觀測(cè)金屬礦山巖土發(fā)育程度和規(guī)律以及水層含水性等相關(guān)數(shù)據(jù)。第三步對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出巖層特性、厚度、結(jié)構(gòu)以及地下水分布情況和水位；第四步綜合所有數(shù)據(jù)，制定合理金屬礦開采方案，該方案將環(huán)保因素考慮在內(nèi)，在極大保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，能夠順利完成金屬礦資源開采任務(wù)[3]。

2 開采后金屬礦山環(huán)境治理方法分析

金屬礦山開采工程造成的環(huán)境破壞主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①植被破壞。這是礦產(chǎn)資源開采過程中產(chǎn)生的最直觀的負(fù)面影響，主要體現(xiàn)在地面植被被砍伐、清除。造成的后果是水土流失，滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重威脅周圍人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。②地質(zhì)構(gòu)造破壞。金屬礦產(chǎn)資源開采產(chǎn)生的第二種影響就是原始的地質(zhì)構(gòu)造被破壞。地質(zhì)構(gòu)造是保證地面上建筑物穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，一旦被破壞，極易引起代表沉降、破裂以及塌陷等現(xiàn)象。此外，地質(zhì)構(gòu)造的破壞，還會(huì)對(duì)地下水分布規(guī)律造成影響，容易改變地下水流走向，造成地下水?dāng)嗔?、截流等，影響了周邊住戶水資源的正常供給，破壞了該地區(qū)整個(gè)生物圈循環(huán)。③空氣污染。金屬礦開采需要經(jīng)過爆破、穿孔、挖掘、運(yùn)輸?shù)攘鞒?，每個(gè)環(huán)節(jié)作業(yè)均會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵和汽車尾氣，嚴(yán)重影響了礦山周圍的空氣質(zhì)量。此外，礦產(chǎn)資源開采必然使用大量的機(jī)械化設(shè)備，這些設(shè)備的使用以及各環(huán)節(jié)的運(yùn)行，必然制造巨大的噪音，產(chǎn)生了噪聲影響。④重金屬污染。這是金屬礦資源開采產(chǎn)生的最嚴(yán)重污染，也是最難以治理的污染，因?yàn)橹亟饘倥c其它污染物最大的區(qū)別在于它更難以分解，且易通過生物循環(huán)堆積在其他生物體內(nèi)，擴(kuò)大影響范圍。從礦山開采出來(lái)的金屬礦長(zhǎng)期暴露在外部環(huán)境中，其組成的化學(xué)元素易擴(kuò)散到土壤、空氣以及水中，對(duì)土壤、空氣、水造成污染，然后隨著生物循環(huán)污染其它生物。

（1）植被恢復(fù)技術(shù)。植被恢復(fù)是解決水土流失的主要措施。植被恢復(fù)主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容：其一，植被種類的選擇。

由于每種植被都有自身獨(dú)特的特征，因此其適應(yīng)性也不同，所以在礦山開采后，選擇的植被種類要盡量選擇與當(dāng)?shù)貧夂蛳噙m應(yīng)，且繁殖能力強(qiáng)的植物，以增加成活率以及盡快改善水土流失情況；其二，植被的養(yǎng)護(hù)。適應(yīng)性再?gòu)?qiáng)的植物，在移植初期也需要精心養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間，才能保證存活率。養(yǎng)護(hù)過程一般會(huì)用到集水技術(shù)、地膜或植物材料覆蓋技術(shù)、營(yíng)養(yǎng)袋容器苗技術(shù)等。這些養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用會(huì)大大縮短植被移植后的適應(yīng)時(shí)間，提高植被存活率。

（2）地質(zhì)修復(fù)技術(shù)。地質(zhì)修復(fù)技術(shù)主要是針對(duì)地質(zhì)構(gòu)造破壞問題而提出的一種解決措施。金屬礦開采結(jié)束后，將其地質(zhì)進(jìn)行還原是其余生態(tài)系統(tǒng)逐漸修復(fù)的基礎(chǔ)。經(jīng)過相關(guān)專家的不斷研究，目前地質(zhì)修復(fù)技術(shù)主要包括物理工程技術(shù)、生物裝置技術(shù)以及人工裝置技術(shù)三種。生物工程技術(shù)又包括漿砌片石骨架、鋼筋混凝土框架等，主要作用是增加被破壞地層的穩(wěn)定性，避免塌陷；生物裝置技術(shù)是指利用植物本身的特點(diǎn)，幫助地質(zhì)恢復(fù)的一種裝置，該技術(shù)是三種技術(shù)中最常用的一種，不僅成本低，效果還更好，就是安裝過程過于麻煩；人工裝置技術(shù)，顧名思義就是通過人工幫助恢復(fù)礦山地質(zhì)，其主要特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，但是在施工過程中，易造成二次環(huán)境破壞，如果不是地質(zhì)構(gòu)造破壞的過于嚴(yán)重，不建議采用這種地質(zhì)恢復(fù)技術(shù)。

（3）空氣污染治理技術(shù)。由上述金屬礦山環(huán)境破壞的原因闡述可知，空氣污染主要是由開采過程造成的揚(yáng)塵引起的，因此治理措施有以下幾點(diǎn)：①制定嚴(yán)格的操作規(guī)程，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)施工人員亂拋、亂卸；②爆破、穿孔、挖掘、運(yùn)輸時(shí)要在可控的范圍內(nèi)增加覆蓋措施，如在集中堆放的礦產(chǎn)上加蓋綠色密網(wǎng)格等；③在施工現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行灑水降塵，正常情況下，每天早中晚各一遍，一旦遭遇大風(fēng)天氣，可以視情況而定，增加灑水遍數(shù)；④將施工場(chǎng)地周圍的地面拍實(shí)，然后再利用密網(wǎng)格進(jìn)行表面覆蓋。⑤外運(yùn)土方、渣土以及金屬礦的車輛要加蓋，不得超量運(yùn)載，裝載物必須低于槽幫。

（4）重金屬污染治理技術(shù)。對(duì)于重金屬污染，治理方法有兩種：生物法和化學(xué)法。生物法是利用生物中的吸附作用將污染物集中到一起，以達(dá)到重金屬污染物與水相分離的目的；生物吸附法是生物法中的典型代表，主要是利用工業(yè)發(fā)酵后剩余的芽孢桿菌菌體或酵母菌吸附重金屬；化學(xué)法主要是利用化學(xué)中的分解原理，通過某種物質(zhì)的介入，將重金屬污染物質(zhì)分解。沉淀法是化學(xué)法中的典型代表，其原理是通過化學(xué)反應(yīng)將可以溶于水的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔?，然后再進(jìn)行過濾或沉淀就可以了。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，金屬礦產(chǎn)資源作為生產(chǎn)生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著需求量的增長(zhǎng)，其開采力度也在不斷加深，因此對(duì)礦山環(huán)境的破壞越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)礦山災(zāi)害頻發(fā)。為解決上述問題，本次研究從預(yù)防與治理兩個(gè)方面著手，對(duì)礦山環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，以期促進(jìn)礦山開采企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。