察爾汗鹽湖礦山環(huán)境恢復(fù)治理研究

劉斌山

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，國家鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，青海鹽湖資源綜合利用重點實驗室，青海 格爾木 816000)

1 前言

礦產(chǎn)資源為人類社會發(fā)展提供了物質(zhì)保障，對國家經(jīng)濟建設(shè)起著重要作用，沒有礦產(chǎn)資源的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)，就沒有現(xiàn)代社會和經(jīng)濟的發(fā)展[1]。如果礦山地質(zhì)資源開發(fā)利用不合理，將會影響礦山資源的持續(xù)利用[2-3]。在充分掌握礦產(chǎn)資源開發(fā)特征的基礎(chǔ)上，有針對性地加強礦山地質(zhì)環(huán)境保護，盡可能地減少或減輕礦業(yè)活動對地質(zhì)環(huán)境造成的破壞，對于礦產(chǎn)資源持續(xù)穩(wěn)定開發(fā)意義重大。

當(dāng)前我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的關(guān)鍵時期，資源剛性需求加劇，環(huán)境壓力日益增大。其中鹽湖鉀資源是我國重要的緊缺礦產(chǎn)資源之一[4]。察爾汗鹽湖作為我國鉀資源開發(fā)的主戰(zhàn)場，做好其鉀資源開發(fā)過程中產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題預(yù)防、治理及保護，對國家糧食安全具有非常重要的影響。

1 察爾汗鹽湖礦產(chǎn)特征

1.1 礦區(qū)資源分布特征

察爾汗鹽湖是一個以鉀為主，固液體并存的大型鉀鎂鹽礦床[5]。液體礦開采主要是以渠道+鉆井兩種方式聯(lián)合開采[6]。固體礦由于其品位低、分布廣、厚度薄等特性，不具備直接開采價值，運用 “固體鉀礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化方法”專利技術(shù)將其液化后開采。因此，鹽湖礦床是一種活礦床，其可采儲量處于動態(tài)平衡之中[7]。

1.2 礦區(qū)資源環(huán)境特征

察爾汗鹽湖地處柴達木盆地中部，深居內(nèi)陸的青藏高原，由于南亞濕熱空氣被喜馬拉雅山阻擋無法與西伯利亞冷空氣會合，不能形成降雨條件，屬典型的干旱荒漠大陸性氣候。氣候干燥、常年多風(fēng)、降雨量少、紫外線強為其氣候特征。

礦區(qū)內(nèi)地層以化學(xué)沉積為主，形成荒漠地形，鹽漬土遍布全區(qū)，極端干旱環(huán)境，不具備植物生存的水土條件，因此礦區(qū)無植被生長，自然景觀極為單調(diào)。礦區(qū)因惡劣的氣候條件，除因資源開采所需配備的工人之外，無常駐人口，屬于典型的無人區(qū)。因礦區(qū)地處柴達木盆地腹地，盆地東、南、西三面為發(fā)源于昆侖山諸河流所形成的洪積戈壁和沖積平原，所以礦區(qū)內(nèi)地形平坦、開闊，數(shù)千平方千米范圍內(nèi)地形高程小于5 m。

1.3 礦區(qū)資源開采特征

礦區(qū)液體礦按其賦存狀態(tài)可分為湖水、晶間鹵水、孔隙鹵水。因分布于鹽層孔隙中的晶間鹵水具有儲水層厚度大、品位高、富水性強、水質(zhì)及水量穩(wěn)定等特征，開采以晶間鹵水為主。開采流程為：利用機械在礦區(qū)內(nèi)開挖渠道，渠道末端設(shè)置采鹵泵站，采鹵泵站連接輸送渠道。晶間鹵水通過自身重力流至采鹵渠道，經(jīng)泵站集中至輸送渠道，最后被送入鹽田蒸發(fā)，鹵水蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)出光鹵石后采收，作為鉀肥生產(chǎn)原料，剩余尾液排放。

礦區(qū)固體礦以固體鉀鎂鹽礦、石鹽礦為主，且上部品位最為富集。在充分掌握資源分布特征的基礎(chǔ)上，通過溶劑預(yù)制、溶劑輸送、溶劑滲入、溶劑浸泡等工程化環(huán)節(jié)，液化后同液體礦同步開采出來。

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾礦有兩種：一是鹽田攤曬后的廢水—老鹵；二是加工廠浮選尾礦。前者全部用于制取固體鉀礦溶解轉(zhuǎn)化所需溶劑，后者堆存于尾礦庫，以備綜合利用。

2 資源開發(fā)造成的地質(zhì)環(huán)境問題

因礦區(qū)環(huán)境及鹽湖資源開發(fā)特征，察爾汗鹽湖資源在開發(fā)過程中造成的地質(zhì)環(huán)境問題有別于傳統(tǒng)的固體礦山的是：鹽湖礦區(qū)地理位置偏遠，無人員居住，無自然保護區(qū)、地質(zhì)遺跡、人文景觀等，鹽湖資源開發(fā)不會造成遺跡損壞、人員搬遷等現(xiàn)象；礦區(qū)內(nèi)鹽堿地遍布，無耕地，不存在占用農(nóng)田、林地；礦區(qū)屬盆地，地形平坦，且開采地下水，不會造成滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。

根據(jù)上述資源開采流程，鹽湖礦產(chǎn)開發(fā)工程主要包括：采鹵、輸鹵、鹽田、老鹵排放、加工廠和公用工程。公用工程包括綜合辦公區(qū)、外部供水、外部供電、天然氣輸配、場外道路、專用鐵路及通信等工程組成。

(1)采礦活動形成人造裂縫。因礦區(qū)固液體資源開采是通過地下水形式開采，相應(yīng)的采鹵工程、滲水工程需在礦區(qū)地面開挖一定深度的渠道及鉆井，這些工程在礦區(qū)形成了大面積的人造裂縫。值得注意的是：這些工程是資源開發(fā)所必需的、正常的礦業(yè)活動。

(2)生產(chǎn)設(shè)施、辦公場所占土地。為開采礦區(qū)資源，相關(guān)采輸鹵泵站、鹽田等生產(chǎn)設(shè)施及辦公場所不可避免地占用礦區(qū)土地，隨著礦業(yè)開發(fā)活動的加劇，對礦區(qū)土地的影響將持續(xù)。但所占土地是由原來荒漠鹽堿地變?yōu)楣I(yè)用地，改變了土地的利用狀態(tài)。

(3)采礦活動改變地貌形態(tài)。采鹵渠開挖出的棄土規(guī)范地堆放在渠道兩側(cè)，改變了礦區(qū)原始湖積平原地形地貌。棄土堆放于渠道兩側(cè)的積極影響是：一是起到安全警示作用，可防止現(xiàn)場作業(yè)人員及車輛誤入渠道，發(fā)生安全事故；二是備用于礦山閉坑后回填所需，減少回填物運輸費用。

(4)采礦活動加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。因礦區(qū)地層為鹽類沉積發(fā)育，沉積物主要為鹽巖，遇淡水極易溶蝕、形成溶洞，在自然或上部荷載作用下可能發(fā)生地面塌陷。而礦區(qū)固體鉀礦溶解開采又需引進低濃度溶劑，加劇了此項地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

3 治理與保護措施

(1)預(yù)防為主，防治結(jié)合。生產(chǎn)過程中應(yīng)注意淡水跑漏，淡水輸送管道、儲水池防滲措施不當(dāng)導(dǎo)致地面巖溶塌陷。加強采鹵井水位的動態(tài)觀測，掌握規(guī)律，及時優(yōu)化采鹵作業(yè)，避免過量開采形成壓密沉陷。生產(chǎn)期及閉坑后回填采鹵井，平整輸送渠及鹽田區(qū)場地。

(2)分區(qū)治理，重點防治。鹽湖礦產(chǎn)開發(fā)對礦山環(huán)境影響嚴(yán)重的區(qū)域為：地下采鹵結(jié)束時形成的降落漏斗區(qū)；影響較輕的是對礦區(qū)原始地形地貌景觀的破壞。對于重點防治區(qū)要加強水位、水質(zhì)變化研究，重點是加快上部固體鉀礦溶解開采。防止因地下水位降低造成補給溶劑無法觸及上部鹽層，從而造成資源浪費。形成的降落漏斗可待礦山閉坑后周邊水自然補給恢復(fù)。對于影響較輕區(qū)做到不定期巡查即可，防止?jié)B漏垮塌造成二次傷害，待閉坑后回填、整平、壓實。

(3)優(yōu)化設(shè)計，變廢為寶。影響采輸鹵工程設(shè)計的因素較多，充分利用有利因素，將不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素不僅可降低建設(shè)成本，還可降低資源浪費，具體可從功能優(yōu)化、形式優(yōu)化、線路優(yōu)化等方面設(shè)計[8]。如：在開拓輸送系統(tǒng)設(shè)計中，巧妙利用地形、地層、河流等自然條件，沿外部輸鹵渠與鹽田堤壩利用取土坑形成長條形水庫，在達到防洪、蓄洪、調(diào)水、供水等功效，不僅大大降低工程投資，還可人為形成一條綠化風(fēng)光帶，改善沿線鹽湖荒漠生態(tài)環(huán)境及當(dāng)?shù)厝司由瞽h(huán)境。鹽田設(shè)計中可呈格狀分布，形成規(guī)整、規(guī)模宏大的格田景觀，與鹽湖平原地貌不沖突的同時，變?yōu)榭晒┯^賞的鹽湖景觀。