礦區(qū)地質環(huán)境問題與防治研究

礦區(qū)地質環(huán)境問題與防治研究1礦區(qū)開采概況

瀏陽市永和鎮(zhèn)七寶山礦區(qū)開采歷史悠久，清朝嘉慶年間的《瀏陽縣志》記載，其開采始于明代。已探明cu、s、pb、zn、au、ag、fe等多種礦產(chǎn)[5]。礦床淺部老窿遍布，深度達80m。新中國成立后，當?shù)卣M建采礦工區(qū)，逐步提高開采能力。近十幾年來，經(jīng)歷多次的礦山關閉與整合，目前主要為七寶山硫鐵礦，其由原七寶山硫鐵礦、七寶山鄉(xiāng)磺礦、鐵錳黑土型金銀礦、鐵帽型金銀礦四個礦山整合而成，采用露天-地下聯(lián)合開采方式。

2礦區(qū)地質

2.1地形地貌。七寶山礦區(qū)為剝蝕丘陵與溶蝕堆積谷地地貌，地勢為一向西開闊的狹長谷地。礦山中部（鐵山地段）為大面積壺天灰?guī)r分布的溶蝕堆積谷地地貌，因風化、溶蝕強烈，形成一向西撒開的狹長谷地，南北寬為1000～2200m，為第四系沖積層覆蓋。區(qū)內最高點為七寶山頂峰，標高為476m，最低處是七寶山河床，標高為116m，最大高差達360m，相對高差一般為50～150m。丘陵地區(qū)地形坡度一般為15°～30°。區(qū)內地形為淺切割的小起伏山地，植被覆蓋率高，地形條件中等。

2.2地層與構造。七寶山礦區(qū)位于揚子準臺地南緣江南地軸中部的連云山斷隆帶，屬瀏陽～衡東新華廈系斷褶帶與安化～瀏陽東西向構造帶復合部位，位于次級構造永和向斜東端。斷裂構造發(fā)育，出露地層由新到老主要有：第四系、石炭系、震旦系和冷家溪群。七寶山礦區(qū)區(qū)域地質略圖如圖1所示。

2.3礦體頂?shù)装?。礦體直接頂板為石英斑巖、灰?guī)r。石英斑巖多被風化，部分呈黏土狀，灰?guī)r巖溶發(fā)育，溶洞內充填黏土和碎石充填物等，礦體頂板巖石穩(wěn)定性較差。礦體底板為千枚巖、板巖及石英斑巖。千枚巖、板巖巖石完整，穩(wěn)定性較好，除裂隙相對發(fā)育地段外，一般不需要支護，無垮塌現(xiàn)象。石英斑巖，風化強烈，巖體完整性差，穩(wěn)定性差，坑道中常見冒頂、底鼓、片幫等不良工程地質問題，坑道需要加強支護。

3主要地質環(huán)境問題與防治

20世紀70年代中期始，數(shù)百家大小礦山采取掠奪式粗放型經(jīng)營，將環(huán)境成本外部化，積累了一系列地質環(huán)境問題。

3.1土地資源。礦山企業(yè)的礦部、工業(yè)廣場、公路等地面建設及4個廢石堆、3個露采場、3座尾礦庫占用土地總面積約117hm2，主要占用采礦用地、林地及住宅用地。礦區(qū)生產(chǎn)主要固體廢物為采礦剝離廢石和尾礦[6]。整個礦山區(qū)域以砷污染最為突出，污染嚴重地帶土壤砷（as）含量超過三級標準，平均量達到57.9mg/kg，為三級標準的4倍。土壤銅（cu）含量平均值為122.9mg/kg，己達到三級污染標準。土壤鎘（cd）、汞含量平均值分別為0.49mg/kg和0.51mg/kg，土壤鋅（zn）、鉛（pb）含量平均值分別為247.6mg/kg和287.4mg/kg。

3.2水資源。1997年以來，石橋沖小溪流經(jīng)的浮田段因巖溶地面塌陷曾出現(xiàn)溪水漏失、斷流，溪水倒灌井下，造成淹井。2021年4月，因停電停止抽排水造成淹井后，水位曾恢復到+136m標高，已干涸的井泉恢復，塌陷區(qū)大面積積水。2021年9月礦井恢復生產(chǎn)后，雞公灣礦段開采到+75m標高，礦井排水量為130m3/h，井泉再次出現(xiàn)干涸，塌陷區(qū)積水消失，局部水田變旱地。目前，七寶山硫鐵礦開拓至-40m中段，礦井排水量一般為175～204m3/h，最大為294m3/h[7]。礦井排水使地下水位超常降低，最大降深達176m，形成以礦井為中心的降落漏斗，影響半徑約為1500m。在靠近降落漏斗西側的石橋沖谷地、浮田塅一帶，第四系松散巖類孔隙水與壺天灰?guī)r巖溶裂隙水直接接觸，組成統(tǒng)一含水層。礦井排水使巖溶水滲入開采巷道，致使浮田塅一帶南北長約700m、東西寬約600m范圍地表井泉干涸，而且地表形成大面積巖溶地面塌陷，造成當?shù)厝嗣袢罕婏嬎щy。

3.3水環(huán)境。該礦區(qū)廢水包括礦坑水、選廠廢水、廢石淋濾水、尾礦水及生活廢水等。礦坑水及選廠廢水呈酸性，ph為3.5～4.0，含重金屬離子及其他污染物。幾十年來，各礦山廢水未經(jīng)有效處理直接排入寶山河，夾帶的硫精砂和淤泥使河床抬高，河道內已淤積達1.5m厚的污染沉泥。河底中cu、zn、pb、as等重金屬大量超標，入大溪河后迅速降低。在河流底泥峰值地段，cd在水體中含量超過飲用水和灌溉水標準，zn超過飲用水標準；寶山河下游已符合飲用水標準[5]。

3.4采空區(qū)地面。沉陷（變形）經(jīng)調查，老虎口礦段4～11線間已采空區(qū)上方及雞公灣礦段地面局部地段曾發(fā)生過采空區(qū)地面塌陷變形。變形塌陷區(qū)內無居民點和耕地，也無重要基礎設施，危害對象為灌木林地和荒草地。礦山及時組織機械設備充填恢復，消除了安全隱患。

3.5巖溶地面塌陷。因抽排地下水，礦區(qū)自20世紀70年代相繼發(fā)生過小規(guī)模的點狀巖溶地面塌陷，井巷相對穩(wěn)定。1996年以來，采礦井巷多次遇灰?guī)r溶（裂）隙、溶洞突水。1997年后，產(chǎn)生地面塌陷、沉降的頻率及規(guī)模日趨加大[8]。在浮田塅～大坡坳一帶，巖溶地面塌陷區(qū)面積為37hm2，塌坑直徑范圍為1～8m，可見深度為2～5m。塌坑多分布于農(nóng)田、旱土中，還有的在寶升公路上及居民房屋旁。這曾造成72棟居民房屋受損，但未造成人員傷亡；石橋沖小溪斷流，300多畝農(nóng)田漏失、地面沉裂，多處公路、橋梁受損。

4以往防治工作與成效

針對開采地質環(huán)境問題，當?shù)卣偷V山積極采取了防治措施。特別是2021年以來，投入了大量防治資金。20世紀90年代，當?shù)卣偷V山共同建設了瀏陽河上游的小溪河紅莊段至礦區(qū)的水渠+管道輸送飲水工程，同時給周邊分散的村民接山泉水，解決村民用水問題及部分灌溉用水，投資190萬元。2000年前后，對部分地段河道進行清淤，并采用鋼筋砼結構累計改建渠道約1200m，新修灌溉山塘，新修水渠2.2km，整治農(nóng)田整治100多畝，并按400kg/畝的標準，根據(jù)國家糧食保護價補償農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。對地面塌陷坑及時回填和復墾，租賃受損耕地，復墾為油茶種植示范基地，已開始產(chǎn)生經(jīng)濟效益。2021年前后，礦山累計投資約1500萬元，建設廢水處理系統(tǒng)。主要流程為“酸性廢水→中和反應池→五級沉淀→重金屬離子爆氣氧化→泥漿壓縮過濾→泥餅回填采區(qū)→實時監(jiān)測系統(tǒng)→合格排放”。同時，礦山啟動井下廢水和硫化鈉活化選硫工藝，直接循環(huán)利用井下廢水選礦，減少對外排放。廢水處理后，75%以上循環(huán)利用于選礦，每年減少井下酸性水排放90萬t，減少地面生產(chǎn)用水120萬t，節(jié)約生產(chǎn)成本220萬元。總排出口配有自動檢測儀，處理效果明顯，寶山河水質明顯好轉，入口處及下游水質較清，經(jīng)監(jiān)測，水質達到排放標準。2021年，投資330萬元對受地面巖溶塌陷和成災地區(qū)進行治理。農(nóng)田覆土176.91畝，覆土厚為0.3～0.5m；修建排污溝297m；塌陷坑填方6800m3，對238畝土地進行治理，填平塌陷坑154處，修建石橋沖小溪標準輸水渠道579m等。2021-2021年，對29戶土磚房屋一律進行了拆除補償，地基注漿加固15戶，維修補償36戶，重建安置27戶，修建樁基礎6戶，設置觀測點56戶。同時，對受影響的公路4km、橋梁1座進行加固處理，累計投資約1200萬元。目前，加固的地基已基本穩(wěn)定，裂縫沒有明顯變化，2021年對穩(wěn)定的地面裂縫進行修補。2021年開展廢石堆治理、廢石淋濾水收集泵站建設，修建擋墻、水泥硬化600m2，覆蓋覆土綠化7310m2，播種草籽，栽種杉樹苗1200多株，并新修排水溝285m。對鐵錳黑土型金銀礦露天采場69678m3廢渣堆、鐵帽型金銀礦露采場98672m3廢渣堆進行了復墾恢復，對七寶山河道650m進行了清淤、修建護墻等，累計投資達3000萬元。2021-2021年，對已閉庫的廟沖尾礦庫和塘窩里尾礦庫進行覆土，修建截排水溝，加固壩體，種植樹木，開展草皮綠化復墾，投資約500萬元。2021年在新建的新山?jīng)_尾礦庫壩下方設廢水沉淀池，選廠尾礦漿與尾礦廢水泵入尾礦庫，經(jīng)沉淀凈化處理，廢水循環(huán)利用。此外，礦山積極參與周邊村組路面硬化，設置路燈、新建橋梁、新建配電排、新建農(nóng)田灌溉水塘等，資助費用180萬元。

5存在問題與建議

本礦區(qū)的地質環(huán)境問題，既有開采歷史遺留原因，也有礦山企業(yè)防治意識不強等因素，長期積累形成。雖然已經(jīng)采取引水措施，但礦山繼續(xù)開采，仍會抽排地下水，對水資源枯竭局部影響依然嚴重。土壤污染問題尚未得到有效解決，建議加強礦井水防治工作，并對寶山河道進行全面疏浚清淤。實施工程治理與生物治理，可增強土壤入滲能力，改善土質，減少地表徑流，減輕土壤侵蝕，減小水土流失對下游的影響[9]。

6結論

在采取大量防治措施后，七寶山礦區(qū)地質環(huán)境問題得到有效緩解，但也仍然存在一些問題，