礦山生態(tài)保護中水文地質循環(huán)技術的優(yōu)化研究

蔣厚輝，何 勝，王 濤，廖榮春，鄧瑞敏

（1.廣西壯族自治區(qū)二七一地質隊，廣西 桂林 541100；2.青海九零六工程勘察設計院，青海 西寧 810008）

水文地質循環(huán)技術是介于自然生態(tài)系統中的物質能量循環(huán)技術，強調探索礦產資源生產和生態(tài)環(huán)境保護和諧發(fā)展的模式，減少礦山開發(fā)給生態(tài)環(huán)境造成的影響。技術的核心為地下水資源的循環(huán)與再利用，解決由于礦山資源開采造成的污水問題，提高資源利用率，保護礦山生態(tài)環(huán)境，促進持續(xù)化發(fā)展。

1 礦山開采對地下水資源的影響分析

1.1 礦山開采對水資源與水資源循環(huán)的影響

根據實踐總結，礦山開采給水資源和水資源循環(huán)造成的影響如下：

（1）對水資源量的影響。開采作業(yè)會給開采區(qū)的表結構造成影響，引發(fā)地表下陷或者裂縫，影響水資源循環(huán)系統，使其難以有效自我更新。例如，礦坑排水，加之地表開采造成的變化，使得地表水資源和地下水資源流失，給開采區(qū)的水平衡造成不利影響，使得水資源量減少，降低整體利用率以及存儲量。

（2）對水資源循環(huán)的影響。以影響水資源自我更新為主，造成破壞影響。礦山開采環(huán)節(jié)，水資源循環(huán)系統再造，形成違背自然規(guī)律的水循環(huán)系統，造成生態(tài)破壞。例如，開采前的地下水抽排，造成水平衡系統被打破，使得地表水資源以及水蒸發(fā)消耗量減少。

1.2 對含水層水位與地下水水質的影響

礦山開采作業(yè)，地表結構會出現變化，使得原來的力學平衡受到影響，若地質結構產生不穩(wěn)定，則會造成上覆巖層位移甚至斷裂，含水層內的水產生流動，整個礦區(qū)的地下水位降低，引起連鎖反映，給水井水位造成不利影響，甚至影響區(qū)域農業(yè)和居民生活。除此之外，礦山開采環(huán)節(jié)廢石與尾礦等，會造成水資源污染。由于缺少有效的管理，水資源污染問題未得到有效處理，引發(fā)更為嚴重的生態(tài)問題。例如，廢石受到雨水或其他水源的浸泡，將會產生氧化反應，并且分解大量的酸性物質，若混入到水資源系統，則會給周圍的居民造成極大的傷害。除此之外，開采產生的礦坑水，含有有機物，存在的細菌以礦物質，若進入到地表或者地下水，必然會造成水污染。受到水資源自循環(huán)的影響，使得水污染加劇，產生更大的影響?；诘V山生態(tài)與地下水資源的關系，為避免產生地下水資源減少或者變質、污染等問題，要做好礦山生態(tài)保護。

2 基于礦山生態(tài)保護下的水文地質循環(huán)技術優(yōu)化

2.1 水文地質循環(huán)技術的原則

基于礦山開采對地下水資源的影響，提出采用水文地質循環(huán)技術，通過減少開采量和提高利用率等方式，使得資源高效利用。實際應用中要堅持以下技術原則：

（1）減量化。圍繞礦產資源開發(fā)，控制礦物質與礦產資源的流失，采取預防手段，而非廢物治理手段，實現對廢物產出的有效控制。

（2）再利用原則。實現資源的再利用，具有較強的過程性。資源再利用，促進開采的產品和服務期限得到延長，最大程度上增加使用次數，或者以多樣化形式利用，避免產品過早成為廢物。

（3）再循環(huán)。礦山開采的尾期，注重廢品的治理，將其再次以資源的形式利用，進而減少廢物量，實現廢棄物的合理回收與綜合利用。例如，實現水位地質資源的高效循環(huán)利用，防范污水的產生，給生態(tài)環(huán)境帶來極大的為害。

2.2 水文地質循環(huán)技術的優(yōu)化方法

根據礦山生態(tài)保護實踐，水文地質循環(huán)技術的優(yōu)化，可采取以下措施：

（1）減少流入礦區(qū)的水量。上文已經分析礦區(qū)生產對地下水資源的影響，貫徹水文地質循環(huán)技術的核心理念，圍繞流入礦區(qū)水量實施控制，通過切斷流入路徑，控制進入礦區(qū)的地下水資源。實踐中選擇采礦區(qū)適宜的位置，開挖用于排水或者引流的溝渠，使得地下水難以進入礦區(qū)和露天采場等，避免地下水流入礦井內。采礦區(qū)廢棄的凹地和廢棄鉆孔以及裂縫，必須做好排水與填補處理。對礦坑實施封閉處理和疏干排水措施等，實現全面治理，最大程度上控制進入礦區(qū)的地下水量。組織開展礦產資源開采作業(yè)，選擇不會造成頂板裂縫的工藝手段，以免地下水經過裂縫滲透到礦井內。若為露天開采，采取邊坡保護措施，保留礦壁，防范地下水流入，設置排水溝。礦山開采作業(yè)盡量避免使用或者少用可能會造成污染的材料與工藝，防范地下水污染。選礦作業(yè)，優(yōu)選污染水平較低的方法，使用高性能的藥劑，控制藥劑的使用量，降低生態(tài)污染風險。

（2）污水再利用。采用水文地質循環(huán)技術，實施礦山生態(tài)保護，要以不影響礦山資源開采為基本前提，充分利用串接供水系統，在開采作業(yè)期間，將地下水多次串接與利用，以此減少廢水排放，控制地下水的使用量。對選礦排水，采取污水處理工藝進行加工處理，達到標準后再利用，例如用作道路抑塵水。從污水再利用的角度分析，可運用的技術與方法較多，要圍繞礦山生產實踐和特點，積極探索有效的措施，防止污水的產生；當產生污水后，對污水進行高效處理，以免造成水資源與水環(huán)境污染。

（3）污水和污染物再循環(huán)。礦山污水中含有的污染物，以礦產資源生產環(huán)節(jié)實用的工業(yè)原材料和半成品為主，多為有害物質，給水資源與水環(huán)境造成威脅?；谒牡刭|循環(huán)技術的理念和原則提出，礦山生產環(huán)節(jié)要做好物質回收與再利用，實現對有害物質的處理，使其成為對生產有利用價值的產物，實現再次利用。開展回收操作時，做好污水類型的分類，根據污水的特點回收，實現物質回收的同時，減少對生態(tài)環(huán)境造成的污染。

（4）增強水文地質系統的柔性。礦山開采現場的水文地質系統，有著很多不確定因素，為避免意外情況的發(fā)生，給現場環(huán)境造成隱性，促進礦山持續(xù)化發(fā)展，要考慮到水文地質系統。若想增強系統的柔性，要圍繞各環(huán)節(jié)入手，打造礦區(qū)和外部之間穩(wěn)定的疏通關系。若水文地質系統內部出現空缺，通過外部輸入。若內部出現多于的情況，則采取輸出方案進行處理，保證水文地質系統的緩沖效果，維持礦山生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，實現可持續(xù)化發(fā)展目標[1]。

3 基于礦山生態(tài)保護下的水文地質循環(huán)技術應用管理策略

3.1 做好地質調查

按照礦山生態(tài)保護任務和要求，引入水文地質循環(huán)技術，發(fā)揮技術的價值與作用，要注重做好地質調查，掌握整體情況，為后續(xù)相關工作的開展提供依據和支持。這需要組建高素質水平的地質調查隊伍，配置所需的物資，為礦山開采作業(yè)方案的設計與實施，采集所需的資料與數據。對獲得的地質資料與數據，結合礦山開采作業(yè)進行綜合分析，評估開采可能帶來的風險，提出防范水資源和水污染問題的策略，落實到礦山開采實踐，減少對礦山生態(tài)的影響。從地質調查的角度分析，要面向預防風險的要求，加大地質工作的投入，為開采前和開采期間的地下水勘測、監(jiān)測工作的開展，提供強有力的支持與保障，有效防范問題的發(fā)生。這需要根據地下水調查所需的技術和其他資源等需求，投入所需的資源，滿足工作要求，為礦山開采作業(yè)的推進和落實，提供強有力的支持與保障[2]。積極吸納更多的專業(yè)人才，壯大地質隊伍，為礦山生態(tài)保護工作的開展提供人力資源支持與保障。對參與地質調查的人員，進行安全與技能培訓，提高整體素質水平，嚴格把控業(yè)務的質量與安全，助力礦山生產達到安全、環(huán)保要求，創(chuàng)造更多的效益。

3.2 提高地下水資源綜合利用率

組織開展礦山開采作業(yè)，要積極防范開采給地下水資源造成的不利影響，必須要采取有效的保護措施。通過采取科學有效的方式，促使礦用水得到高效利用[3]。組織礦山開采作業(yè)期間，圍繞產生的廢水與污水以及礦坑排水，采取有效的處理措施，實現對水資源的回收再利用，提高廢水資源利用率。積極探索更多有效的地下水資源保護與利用的方法，實現高效保護，改善礦山生態(tài)環(huán)境，促進持續(xù)化發(fā)展。

3.3 構建水資源影響補償機制

礦山開采與地下工程建設會給地下水資源造成影響，為實現對生態(tài)的有效保護，必須要做好全面的控制?，F行的《中華人民共和國水法》，對此類生產與建設可能造成的地下水枯竭與水位下降等，在作出了詳細的說明與規(guī)定。若開采作業(yè)產生上述問題，要采取相應的措施加以補救。結合礦山的實際情況和開采工藝特點，構建完善的地下水資源補償機制。通過合理調節(jié)，滿足礦山開采需求，同時實現對水資源與水環(huán)境的有效保護，創(chuàng)造更多的效益與價值[4]。

3.4 推廣應用水資源保護性開采技術

基于生態(tài)保護的目的，圍繞礦山開采作業(yè)，積極探索有效的開采技術和工藝，加大對水資源的保護力度。例如，開采礦藏時，按照保護性開采的原則，只開采部分礦藏，利用剩余礦藏，對頂板巖層運動實施控制，以此降低導水裂帶高度，達到水資源保護的目的。一般來說，多采取房式開采法與條帶開采法等。若大規(guī)模開采，必然會形成很多裸露山體，由于土壤貧瘠，受到雨水沖刷后，極易造成垮塌和土壤沙化，需開展生態(tài)治理。推廣運用植物修復方法，恢復礦山植被，發(fā)揮植被的保護作用，保護地下水資源。綜合運用各種修復手段，進行生態(tài)環(huán)境治理與修復，提高資源利用率，促進持續(xù)化發(fā)展[5]。

4 結語

綜上所述，礦山水文地質循環(huán)技術的運用，貫徹生態(tài)保護理念，通過污水再利用、污水和污染物再循環(huán)、增強水文地質系統的柔性等措施，防范和應對水資源問題，改善礦山生態(tài)環(huán)境，實現保護目標。礦山生態(tài)問題的有效處理，面臨很多挑戰(zhàn)和問題，需積極探索與研究。