攀西金属矿开采集中区地质环境评价.pdf

Series No. 449 November2013 金属矿山 METAL MINE 总 第449 期 2013年第 11 期 *国家级大学创新创业训练计划项目 编号 201210616001 ， 国家 自然科学基金项目 编号 41302282 ， 国土资源大调查项目 编 号 1212011120019 ， 教育部高等学校博士学科点专项科研基金 项目 编号 20115122120007 ， 四川省教育厅重点项目 编号 13ZA0059 。 仙巍 1970 ， 女， 博士， 讲师， 610225 四川省成都市西南航空港 经济开发区学府路一段 24 号。 攀西金属矿开采集中区地质环境评价 * 仙巍 1 武锦辉 2 孙小飞 2 向芷莹 2 邵怀勇 2 1. 成都信息工程学院资源环境学院; 2. 地学空间信息技术国土资源部重点实验室 摘要 “3S” 技术已成为研究地表资源环境最有利的手段之一。基于 “3S” 技术， 利用 IKONOS 高分辨率遥感 影像， 结合其他数据获取攀西裂谷成矿带的遥感、 地质、 地理、 气象信息， 采用层次分析法建立矿山地质环境评价体 系， 对研究区矿山地质环境进行评价。评价结果显示研究区内矿山地质环境质量总体较差 ①矿山开采对地表景 观的破坏较严重， 占用了大量的土地资源， 且未进行有序恢复。②采矿活动引发的地质灾害数量较多、 规模大， 存 在一定的地质灾害隐患。③研究区个铜矿、 铁矿、 铅锌矿等金属矿尾矿库数量较多， 雨水冲刷易造成地表水污染。 关键词3S 技术矿山地质环境评价钒钛磁铁矿 Mine Geo- environment Assessment on Metal- mining Concentration District in Panxi Area Xian Wei1Wu Jinhui2Sun Xiaofei2Xiang Zhiying2Shao Huaiyong2 1. College of Ｒesources and Environment， Chengdu University of Ination Techology; 2. Key Laboratory of Geoscience Spatial Ination Technology， Ministry of Land and Ｒesources of P. Ｒ. China; AbstractNowadays ， “3S”technology has become one of the most favorable means to study the surface resources. Based on“3S”technology， with the use of the remote sensing date extracted from high- resolution IKONOS images and other data， the remote sensing， geological， geographic and meteorological data were obtained. By adopting the With the ination provided by the data in Panxi rift valley metallegenic belt， the mine geo- environment assessment model is built with the ana- lytic hierarchy process to uate the mine geo- environment of the studied area. The uation results indicate that the o- verall mine geo- environmental quality in study area is unsatisfactory ①Mining activities damage the landscape seriously， and occupy a large amount of land and having no ecological restoration after the exploitation of mineral resources. ②Mining activities lead to many large- scale geologic hazards and a number of hidden dangers. ③There are many copper tailing， iron tailing， lead- zinc tailing and other mine tailings in study area， which easily results in surface water pollution once washed by rain. Keywords3S technology， Mine geo- environment assessment， Vanadium- titanium magnetite 矿产资源是国民经济、 社会发展和人民生活的 物质基础 ［1 ］。然而矿产资源开发在为国家经济发 展做出重要贡献的同时， 也诱发了大量的矿山地质 环境问题 ［2- 3 ］。因此， 实施可持续发展迫切需要对矿 山地质环境做出客观评价， 加强矿山地质环境的保 护和管理 ［4- 5 ］。随着空间技术的发展， 遥感技术成为 研究地表资源环境最有利的手段之一［6 ］。当今， 国 内外学者在利用 ＲS 和 GIS 技术对矿区环境进行监 测和评价方面开展了卓有成效的研究工作［7- 9 ］。 攀西地区属生态脆弱区。该区矿产资源极其丰 富， 钒钛磁铁矿资源探明量达 92 亿 t， 可供露天开采 的特大型矿床有攀枝花、 白马、 红格和太和铁矿 ［10 ］。 随着矿业开采活动的规模、 强度和深度不断扩大， 攀 西金属矿开采集中区面临着次生地质灾害增多、 森 林破坏面积扩大、 水土流失加剧、 固体废弃物和水体 污染严重等一系列突出环境问题。本研究以攀西金 属矿开采集中区为研究区域， 基于“3S” 技术， 利用 IKONOS 高分辨率遥感影像， 结合其他数据获取研 究区相关信息， 建立矿山地质环境评价体系， 对研究 区矿山地质环境进行评价， 以期加深对区内矿山地 531 质环境问题的认识和理解， 为当地矿山地质环境的 治理和恢复提供决策依据。 1研究区概况 研究区介于东经 1015245″ ～1022615″， 北纬 261000″ ～2648 00″， 面积约2 652 km2， 行政区划 主要涉及凉山彝族自治州会理县、 攀枝花市米易县、 盐边县和仁和区。该区河流众多， 地形复杂， 气候上 四季不分明主要分旱雨两季［11 ］。受青藏和川滇构 造及其运动的影响， 矿产资源十分丰富， 主要矿种 有 钒钛磁铁矿、 铜矿、 煤矿、 铅锌矿等。主要有大田 隘口镍矿、 白草铁矿、 绿湾铁矿、 会理大铜矿、 小黑箐 铁矿、 会理银铜矿、 落东铜矿等矿山。 2数据与方法 2. 1评价指标选取 遵循矿山地质环境评价指标选取的科学性、 数 据可得性、 可操作性、 动态性和系统性原则［12 ］， 结合 成玉祥等 ［13- 16 ］关于评价指标选取研究成果， 参考国 土资源部2007 年颁布的 矿山环境保护与综合治理 方案编制规范 ［17 ］， 综合研究区当地自然条件、 人类 活动情况等资料选取地质构造、 岩性组合、 地形坡 度、 年平均降水量、 矿山占地面积、 地质灾害规模和 地质灾害隐患 7 个因子作为指标， 见表 1。 表 1矿山地质环境评价因子分级标准 地质数据 地质构造岩性组合 地理数据 地形坡 度/ 年平均 降雨量/mm 矿业开发的影响 矿山占地 面积/km2 地质灾害地质灾害隐患 地质构造复杂断裂构造 发育强烈， 对矿坑、 采场 充水及矿床开采影响大。 岩层破碎可溶岩类发育， 采场边坡岩石风化破碎 严重或土层松软， 边坡易 失稳。 ＞35＞1 000＞0. 2 有 5 个 以 上小型或1 个 以 上 大 型 地 质 灾 害 严重。①威胁对象为城镇、 大村 庄、 重要交通干线、 重要工程设 施; ②影响土地利用类型为灌溉 水田和基本农田。 构造较复杂断裂构造较 发育， 对矿坑、 采场充水 及矿床开采有一定影响。 岩层较破碎可溶岩类较 少， 采场边坡岩石风化破 碎较严重， 局部边坡不 稳。 20 ～35 800 ～ 1 000 0. 1 ～0. 2 有 1 个 以 上 小 型 地 质灾害 较严重。①威胁对象为村庄、 一 般交通线和工程设施; ②影响土 地利用类型为灌溉水田、 基本农 田以外的耕地。 构造简单断裂构造不发 育， 对矿坑、 采场充水及 矿床开采影响很小或无 影响。 岩层稳定可溶岩类不发 育， 采场边坡岩石风化弱 土层薄， 边坡较稳定。 ＜20＜800＜0. 1 无 地 质 灾 害 较轻。①影响对象为分散居民 区或无居民区; ②影响土地利用 类型为耕地以外的土地利用类 型。 2. 2数据选取处理及信息提取 遥感数据采用 2011 年 5 月拍摄的 IKONOS 卫 星数据。对影像进行几何校正、 图像融合、 图像镶嵌 等处理得到可供信息提取的遥感图像。通过人工目 视解译对矿业开采活动中的开采面、 开采点、 中转场 地、 固体废弃物、 尾矿库、 地质灾害、 地质隐患 7 类矿 业活动类型进行信息提取。 地质数据包括研究区地质构造和岩性组合数 据; 地理数据包括研究区 1∶ 50 000 坡度数据， 年平 均降雨量。 2. 3评价方法 以单个矿业活动区域及其影响范围作为评价单 元对研究区域进行评价， 对非矿山开发影响区域不 进行评价， 以达到有针对性的对矿山开发所影响的 区域进行矿山地质环境评价。 权重反应不同评价指标间对环境的相对重要程 度， 具有明显的数学模糊性特征［18 ］。能否模拟各指 标对环境的影响准确确定其权重成为是否能获得合 理评价结果的关键。结合研究区实际情况， 采用层 次分析法确定各指标权重， 结果见表 2。 表 2矿山地质环境评价因子及其权值 分类评价指标权值 地质数据 地理数据 矿业开发的影响 地质构造0. 20 岩性组合0. 10 地形坡度0. 20 年平均降雨量0. 10 矿山占地面积0. 10 地质灾害0. 15 地质灾害隐患0. 15 基于研究区域的 7 项评价指标数据， 按照既定 的各指标权重， 得到每个评价单元的矿山地质环境 质量指数 MEQI， 其计算方法为 ［17 ］ MEQI 0. 20 地形地貌 降雨量 0. 10 构造 岩性组合 占用土地面积 0. 15 地质灾害数量 地质灾害隐患 . 根据 MEQI 计算结果， 将矿山地质环境质量分 为 3 级， 即差、 中、 好， 见表 3。 表 3矿山地质环境分级标准 分级矿山环境指数 MEQI 差＜2. 2 中2. 2 ～2. 5 好＞2. 5 631 总第 449 期金属矿山2013 年第 11 期 3评价结果 矿山活动占地影响区域、 矿山地质灾害及隐患 影响区域等矿业开发所影响的区域面积共计 33. 8 km2， 约占研究区域面积的 1. 32。按照评价方法 将研究区划分成了 472 个评价单元并进行评价， 得 到研究区矿山地质环境质量评价结果， 见图 1。从 研究区 3 种矿山地质环境质量等级类型的面积看， 处于 “差” 的区域面积为 1. 72 km2， 占评价单元总面 积的 51; 处于 “中” 的区域面积为 0. 77 km2， 占评 价单元总面积的 23; 处于“好” 的区域面积为 0. 89 km2， 占评价单元总面积的 26。可见研究区 内矿山地质环境质量总体较差。 图 1研究区矿山地质环境分级结果 从研究区矿山地质环境等级类型的空间分布来 看。研究区矿山地质环境质量“差” 的区域主要分 布在红格铁矿、 白草铁矿、 阳雀箐铁矿等矿区， 此类 矿区地质构造复杂， 岩层破碎， 以铁矿为主的金属矿 居多， 开采方式主要是露天开采。矿山的规模大开 采， 占用了大量的土地资源， 露天开采形成的采场稳 定性价差， 采矿产生的废石一般无规范排土场所， 易 发生地质灾害， 且已有灾害恢复治理程度低。研究 区矿山地质环境质量“中” 的区域大部分是开采规 模中等或废弃的金属矿山及规模较大的非金属矿 山。这些矿山规模不大， 金属矿以地下开采方式为 主， 非金属矿多为露天开采， 占地规模相对较小， 地 质灾害数量相对较少， 但恢复治理程度依然比较低。 研究区矿山地质环境质量“好” 的区域主要为开采 规模较小的非金属矿， 一般为小型石灰矿， 砖厂等。 这些矿山开采规模小， 占地少， 地质灾害数量少， 矿 山环境破坏程度轻微。 4矿山地质环境问题分析 研究区矿山地质环境“差” 和“中” 的区域面积 占整个研究区矿山环境评价区域总面积的近 80， 这些区域矿山地质环境质量整体较差， 矿山环境问 题较为突出， 主要表现在以下几个方面。 1 矿山开采对地表景观的破坏较严重， 占用 了大量的土地资源， 且未进行有序恢复。如研究区 北部占地面积超过 1 km2的露天矿山就有 5 处， 这 些矿山固体废弃物堆场面积比例高， 开采过程中挖 掘程度深， 表土完全被剥蚀， 原有地貌形态发生了改 变， 植被遭到破坏， 土地沙化， 极易引发水土流失。 2 采矿活动引发的地质灾害数量较多、 规模 大， 有的矿业活动存在一定的地质灾害隐患。研究 区地质构造复杂， 北东向断裂较为发育， 目前地震活 动较为频繁。沉积岩广泛出露， 岩体结构破碎， 稳定 性差; 地形地貌具有沟谷纵横、 山高、 谷深、 坡陡等特 点; 气候方面旱雨季分明， 降雨集中， 且常形成大雨、 暴雨。上述特殊的地质地理环境， 使得该区矿山地 质环境先天脆弱， 矿业活动更加剧了滑坡、 泥石流等 地质灾害发生的频率与强度。研究区共解译出地质 灾害 16 处、 地质灾害隐患 24 处， 不少矿山开采产生 的大量废土、 废石没有固定的排土场所， 一般随地就 近顺沟堆放， 废弃物本身非常疏松， 堆积过程中又形 成较陡的斜坡， 降雨特别是大雨、 暴雨时， 极易形成 规模较大的泥石流， 存在较大的安全隐患。 3 研究区共解译出 8 个尾矿库、 数量较多， 环 境污染严重。大部分尾矿特别是铜矿、 铁矿、 铅锌矿 等金属矿产生的尾矿体大量多， 综合回收利用率低， 受雨水冲刷自然淋滤易造成地表水污染， 同时部分 尾矿库也存在一定的地质灾害隐患。 5结论 基于 IKONOS 遥感影像， 利用“3S” 技术， 对红 格钒钛磁铁矿区的矿山地质环境现状进行调查研 究， 选取了影响矿山地质环境的 7 个指标， 制订了比 较合理的评价模型， 对矿山地质环境质量进行评价， 同时对矿山地质环境存在的问题进行了综合分析。 研究区矿山地质环境问题主要以地表景观遭到破 坏、 地质灾害数量增多和环境污染为主。 731 仙巍等 攀西金属矿开采集中区地质环境评价2013 年第 11 期 从评价结果看， 矿山地质环境质量等级为“差” 的区域占评价区域总面积的 51， 等级为“较差” 的 区域占评价区域总面积的 23， 等级为 “中” 的区域 占评价区域总面积 26。整体来看， 研究区矿山地 质环境质量差， 评价结果与实地情况吻合， 该区今后 应作为矿山地质环境治理和恢复的重点区域。 参考文献 ［ 1］丁丽 . 陇南金矿区矿山环境遥感监测与 GIS 评价研究［ D］ . 长沙 中南大学， 2010. ［ 2］赵汀 . 基于遥感和 GIS 的矿山环境监测与评价 以江西 德兴铜矿为例［ D］ . 北京 中国地质科学院， 2007. ［ 3］阚俊峰， 汪云甲， 秦臻， 等. 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