开展洛阳市矿山地质环境脆弱性调查与评价方法探讨.pdf

2 0 1 1 年 1月 第 3 3卷第 1 期 地 下 水 Gr o u n d wa t e r J a n ．． 2 01 1 V0 1 ． 33 N0．1 开展 洛 阳市矿 山地质环境脆 弱性 调查 与评 价方法探讨 吕 志 涛 。 吴 建 军 ， 聂 昊 天 。 1 ． 河南省地质调查院 ， 河南 郑州 4 5 0 0 0 0 ； 2 ． 河南省有色地质三 队， 河南 洛阳 4 7 1 0 0 0 ； 3 ． 河南省地矿局第一地质工程院， 河南 驻马店 4 6 3 0 0 0 [ 摘 要】 洛阳市矿产十分丰富。矿产开发利用易引发地面塌 陷、 地裂缝 、 崩塌、 滑坡 、 泥石流等地质 灾害， 并 引发含水层破坏及地形地貌景观破坏等地质环境问题。在充分收集前人资料 ， 以填表调查为主， 选取典型矿山特采 取 实地核查 ， 辅 以遥感解译、 物化探等措施 ， 以取得 真实可靠的调查结果。通过 资料综合 分析、 归纳整理 ， 对矿 山地 质环境现 状进 行评 估 ， 分析矿 山地 质 环 境 问题 发 展 趋 势 ， 提 出矿 山地 质 环 境 保 护及 矿 山 生 态环 境恢 复 治理 的对 策 建议 。 [ 关健 词 ] 矿 山地 质环 境 ； 技 术 方法探 讨 ； 地 质环境 保 护 [ 中图分类号] X 3 2 [ 文献标识码] B [ 文章编号] 1 0 0 4一l 1 8 4 2 0 l 1 0 1 0 1 4 5 0 3 1地质 背景 概 况 1 ． 1 自然地 理 1 ． 1 ． 1 工作 区位 置 洛阳位于河南省西部， 地理坐标东经 1 1 0 。 7 5 9 ～1 1 2 。 5 8 5 2 ” ， 北 纬 3 3 。 3 3 2 7” 一3 5。 0 4 3 4” 。总面积 1 5 2 0 8 k m 。 下辖九县 市 六区， 人E l 6 0 0余万。是我国著名新兴工业城 市 ， 素有“ 九朝古都” 美称。陇海、 焦枝两铁路及 G 3 1 0、 G 2 0 7 两条公路交汇于此 ， 连霍高速公路横贯于市区北部 ， 洛 阳 界 首 高速公路从市区东部穿过 ， 是铁路 、 公路 重要交通枢 纽。“ 洛阳牡丹 甲天下”， 以花为“ 媒 ” ， 连续举 办牡丹花会 ， 为洛 阳旅游 业 的蓬 勃发 展提 供基 础 。 1 ． 1 ． 2气象 、 水 文 洛阳市属暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候 区， 具有 四季分明年平均气温 1 4 ． 7℃ ， 年平均降水量 6 0 6 ． 9 mm， 多 年 平均蒸 发量 为 1 8 2 9 ． 1 mm。 境内河渠密布 ， 分属黄河 、 淮河 、 长江三大水系。洛河为 黄河一级支流 ， 由宜阳县境流人市区， 全长 4 4 7 k m， 流域面积 1 2 8 4 0 k r n 。多 年平 均流 量 6 9 ． 1 3 m ／ s ， 最 大 流量 7 2 3 0 m ／ s ， 年平均 径流 量 2 1 ． 8亿 伪 。 1 ． 2地质背 景 1 ． 2 ． 1 地 形 地 貌 洛阳地处豫西山区 ， 东接嵩山， 西依秦 岭， 北靠 太行、 黄 河， 南望伏牛山， 总地势西高东低 ， 呈扇形向东展开， 海拔 5 0 0 2 0 0 0 m。境内 山川丘 陵交错 ， 地形 错综 复杂， 其 中山区 4 5 ． 5 1 ％ ， 丘陵 4 0 ． 7 3 ％ ， 平 原 占 1 3 ． 8 ％ 。 1 ． 2． 2 地 层 本区地层分属华北地层 区豫西分 区， 熊耳 山小 区、 渑池 一 确山小区及嵩箕小区。区内地层 自太古界至新生界 ， 除缺 失志留系 ， 泥盆系外， 其余各系均有出露 。 1 ． 2 ． 3构 造 本 区位于中朝准地台华熊台缘坳陷 内， 东部小部分位于 嵩箕台隆的西部。 自太古代以来， 本 区曾经受 了嵩阳、 中条 、 王屋山、 印支 、 燕 山、 喜 山等多期构造运动 。这些构造运动除 中岳期应力方向为近东西向外 ， 其 它各期多为南北 向， 从而 生成了本 区以东西 向为主的构造形迹。 1 ． 2 ． 4水 文地 质条件 地下水类型为松散 岩类孔 隙水 、 碎 屑岩类 空隙裂 隙水 、 碳酸盐 岩 类裂 隙岩 溶 水 和 基 岩 裂 隙 水 。松 散 岩 类 孔 隙 水 主 要分 布 于洛 阳盆地 平原 区 ， 以及 黄 河 、 汝 河． 洛 河 、 伊 河及 其 较大支流主河道带 内， 含水介质为砂及砂卵石 ， 富水性 中等 一 强 ； 在局部地区含水介质为粘性土， 富水性弱 。碎 屑岩类 空隙裂隙水分布于河谷两侧， 含水介质为 白垩系和古近系砂 砾岩、 砂岩、 泥质粉砂岩及粘土岩 ， 富水性弱。碳酸盐岩类裂 隙岩溶水分布于新安西北、 洛宁、 宜阳南 ， 嵩县、 栾川的山区， 含水介质为寒武系 、 奥陶系、 石 炭系灰 岩、 白云质灰岩 、 白云 岩 ， 岩溶较发育， 富水性强 一中等。基岩裂 隙水主要分布于 南部中山区和中部低山区， 含水介质为岩浆岩 、 变质岩 、 沉积 岩裂隙 ， 富水性弱。 大气降水渗人为区域地下水的主要补给来源。区内大 部分地 区地势起伏 ， 沟谷水系发育。这种 自然地理条件对地 下水补给较为不利 ， 但有利于地下水的径流和排泄。 2矿产资源概况 2 ． 1 矿产资源分布 洛阳市地处东秦岭成矿带 ， 成矿地质条件优越 ， 矿产十 分丰富。所辖的熊耳山 一外方 山地 区地矿是部在全 国范围 内所选固体矿产勘查“ 跨世纪工程” 2 5个重点区带之一。南 部为内生矿产分布 区， 金 、 银、 铅、 锌 、 铜 、 钼 、 钨多金 属及 水 晶、 萤石、 热液铁矿 等均匀分布 于此； 北 部为沉积矿产分 布 [ 收稿 日期] 2 0 1 00 40 1 [ 作者简介] 吕志涛 1 9 6 8一 ， 男 ， 河南淮滨人 ， 高级工程师， 主要从事水工环地质勘查与研究工作 。 1 45 3 3 地 下水 2 0 i l年 1月 区， 集 中分布有铝、 沉积铁 、 铅锌、 煤 、 耐火粘土 、 熔剂灰岩、 白 云岩及建材料矿产。 矿产资源具储量 大、 品位高 、 品种多 、 埋藏浅 ， 易于开采 利用等特点。丰富的矿产资源为洛阳能源、 冶金 、 建材 、 化工 等行业的发展奠定了良好的物质基础 。 2 ． 2 矿产资源开发利用现状 工作区内矿业经 济较发达 ， 共有 各种类 型的矿 山企 业 1 5 0 0余家。主要开发利用矿产 4种 ， 即煤 、 铝 、 金 、 钼 、 铅锌等 矿产， 贫矿多， 富矿少 ， 以小型规模为主矿山企业开发为主。 3矿 山地质环境 问题 目前开发利用矿产主要为煤 、 金 、 铝 、 钼 、 铅锌矿等， 受开 采面积、 深度 、 规模 、 开采手段 、 技术等因素影响， 易引发地面 塌陷、 地裂缝 、 崩塌 、 滑坡 、 泥石流等地质灾害， 并引发含水层 破坏及地形地貌景观破坏等地质环境问题 ， 严重威胁 当地居 民生命财产安全。 3 ． 1矿 山地 质 灾害 煤炭矿山地质灾害 以地面塌陷 、 地裂缝为主， 例如 ， 新安 县 、 宜阳县煤矿开采历史悠久 ， 地面塌陷 、 地裂缝对农 田、 道 路 、 建筑物破坏较严重； 非煤矿山在开采过程中， 经常发生边 坡失稳 、 滑坡、 崩塌和地 面裂缝 、 地面塌陷及泥石流等灾害。 矿山排出大量矿渣及尾矿的堆放 ， 经常发生崩塌 、 滑坡 、 泥石 流 ， 尤其是一些乡镇集体和个人采矿场 ， 在河床 、 公路两侧开 山采 矿 ， 乱采 滥挖 ， 乱堆 乱放 ， 经常 把矸 石 甚 至矿 石 堆放 在 河 床 、 河 口、 公路边等处 ， 一遇暴雨造成水 土流失 ， 崩塌 、 滑坡 、 泥石流等地质灾害频繁发生， 把其尾矿 、 矸石等冲人河道 ， 造 成河道淤塞 、 甚至冲毁公路而中断交通 ， 给 国民经济造成严 重损失 。例如 栾川 一洛宁 一嵩县多金属矿产开发过程中。 固体废弃物年排放量约7 5 0万 t ， 累计排放量 6 6 0 0万 t ， 废土 石 沿坡 堆放 ， 汛 期 以 引发 地 质 灾 害发 生 ； 矿 山采 空 区 易 引 发 地面塌陷， 进一步导致山体崩塌 、 滑坡的发生 ； 尾矿库数 目众 多 ， 部分尾矿库工程简单 ， 部分超期服役或带病 服役 ， 如遇暴 雨 、 山洪 ， 极有可能溃决 ， 而尾矿库溃决引发的往往是大型泥 石流。1 9 9 6年 8月嵩县祁雨沟泥石流冲毁房屋 5 0 0间 ， 汽车 1 6辆 ， 冲走金精粉 5 6 t ， 沟内耕地 4 ． 6 7万 m ， 正在开会的 3 6 位职工死亡， 4人重伤 ， 经济损失 1 2 6 0多万元。 3 ． 2含水层 破坏 矿山开发对地下 水资源影 响较大 ， 主要表现在 已下几 方 面 3 ． 2 ． 1 改 变 了地 下水 自然流 场及补 、 径 、 排 条件 由于矿产与水资 源共存 于一 个地质体 中， 在天然 条件 下， 各有 自身 赋存条 件及变化规律， 矿产开采 尤其煤 矿开 采 打破了地下水原有的 自然平衡 ， 局部 由承压转为无压 ， 导 致煤系地层以上裂隙水受到明显的破坏 ， 使原有的含水层变 为透水 层 ， 原有 的水井 干枯 ， 泉水 断流 。 3 ． 2． 2改 变 了“三 水 ”转 化 关 系 在自然状态下， 降水、 地表水与地下水存在一定的补排关系， 由于矿坑排水在浅部地段， 导致“ 三带” 连通， 使地表水转化为地 下水， 涌入矿坑再排出， 在下游转化为地下水， 地表水、 地下水互 相转化 ， 相互补给， 改变 了原有状态下的循环过程。 】 46 3 ． 2 ． 3地 下水质 恶化 随着矿 山 的开发 ， 矿 区排放 大量 的废 水。值得说 明的 是 ， 部分 金矿 山利 用 氰 化 物 提 金 技 术 ， 虽 然这 种 技 术 工 艺 简 单 ， 技术成熟 ， 但在生产中拍出的废水 、 废气 和废渣中含有剧 毒氰化物， 对环境污染尤其严重。矿 山建设 和生产过程 中的 矿坑排水， 洗矿过程 中加入有机 和无 机药剂而形成 的尾矿 水 ， 露天矿 、 排矿堆、 尾矿及矸石堆受雨水淋滤 、 渗透溶解矿 物中可溶成份 的废 水， 矿 区其他 工业和医疗 、 生活废水 等。 这些受污染的废水 ， 大部分未经处理 ， 排放后 又直接或 间接 地污染 了地表水 、 地下水。 3． 2 ． 4地 下 水 位 下 降 形成大面积的水位下降漏斗区， 导致部分水源枯竭。 3 ． 3地 形地 貌景 观破 坏 3 ． 3 ． 1造 成 土 地 毁 坏 采矿业 占用和破坏 土地 ， 包括 采矿活动所 占用 的土地 如厂房 、 工业广场、 堆矿场 ， 露天采矿场、 为采矿服务的交 通设施 、 采矿生产过程中堆放的大量 固体废弃物所占用的土 地 ， 以及 因矿 山开 采 而产 生 地 面 裂 缝 、 变 形 及 地 表 大 面积 的 塌陷等。废水 、 废渣的排放对土壤资源造成了严重污染。间 接地污染了地表水 、 地下水和周 围农田、 土地 ， 造成土地资源 的大 量毁损 。 区境 内 山 地 占 总 面 积 的 4 5 ． 5 ％ ， 丘 陵 区 占 总 面 积 4 0 ． 7 ％ ， 平原区仅 占总面积的 1 3 ． 8 ％ ， 显示耕地是有限的， 矿 山开发矿渣 占压耕地常引发矿群紧张的矛盾关系。 3． 3 ． 2 山 体 破 损 及 植 被 破 坏 工作区为重要的旅游胜地， 矿 山开发对地貌景观破坏性 影响十分突出， 尤其是在交通沿线 、 城 区、 旅游 区、 自然人文 景观保护区 ， 显得更为扎眼。露天采矿对 自然地貌景观破坏 更 为严 重 ， 破坏 了旅 游 资 源 。如 由于 人 类 工 程 活 动 引起 自 然环境改变从而导致龙 门石窟周边地 区和窟区存在较 多地 质环境问题 ， 主要为对景 区造成污染和安全隐患的石灰窑 、 采石场和废弃的水坑。龙 门石窟周边地区大部分出露 的都 是碳酸盐岩， 风化 和岩溶作用都很强烈 ， 尤其 是前些年 的开 山采石的兴起 ， 乱 开乱采现象较为严重 ， 不仅 影响了景 区的 总体形象 ， 而且还破坏 了岩石的整体结构， 为地表水 的下渗 提供了新的路径 ， 加剧 了窟区的岩溶和风化作用。 但随着矿产资源开发利用 ， 尤其小 矿山无 序开采 ， 矿坑 、 平硐 裸露 ， 矿渣随意堆 放 ， 存在众 多不安 全隐患 ； 同时 ， 矿 渣在景 区内 留下满目仓夷， 似景区亮丽风景下的疮疤， 严重影响景区的景观 质量 ， 在一定程度上阻碍了区内旅游业 的发展 。区内旅游业 发展 较快， 已审批河南洛阳黛眉山世界级地质公园。以龙门石窟为典 型代表的人文旅游资源闻名中外， 以嵩县白云山花岗岩地貌、 栾 川地下溶洞 一 鸡冠洞以及黛眉山世界级地质公园黛眉山、 青要山 沉积岩地貌等地质资源更具有重要旅游观光价值。产生了较好 的社会效益和经济效益， 促使旅游业在洛阳市国民经济发展占有 举足轻重的地位。 4 工作方法与评价方法探讨 4 ． 1技术 路线 总体工作技术路线部署遵循“ 由面到点， 先面后点， 点面 第 3 3卷 第 1期 地 下水 2 0 1 1年 1月 结合” 的原则 。充分收集前人资料 ， 以填表调查为主 ， 选取典 型矿山特采取实地核查 ， 辅以遥感解译 、 物化探等措施 ， 以取 得真实可靠 的调查结果。通过资料综合分析 、 归纳整理 ， 对 矿山地质环境现状进行评估， 分析矿山地质环境问题发展趋 势 ， 提 出矿 山地质 环境 保护及 矿 山生 态环 境 恢 复 治理 的 对 策 建议。条件允许情况下 ， 选取栾川 一洛宁 一嵩县一线多金属 矿区等矿山地质 问题较严重区域进行有针对 性的专题调查 研究 。 4 ． 2工作方 法 与评价 方法 1 查明矿山地质环境背景条件及矿山开 发和综 合整治 现状 。 2 查 明矿 山开发 引起 的地 质环 境 问题及 危 害 ， 查 明矿 山 地质灾害类型、 发育特征、 分布规律 、 形成条件及诱发因素和 对环境造成的危害； 查明矿业开发对地下水系统 的影响与破 坏及对土地资源和地质地貌景观的影响与破坏 因素等。 3 建立资源毁损 、 地质灾害 、 环境污染三要素指标体系 ， 对矿 山地质 环境质 量进 行评 价 。评 价 方 法 本 次 工 作 以单 个 矿山为 主要评 价对 象 ， 以矿业 开发 产 生 地 质环 境 问 题 的危 害 和灾害损失程度作为评价分级的指标 ， 运用系统控制论建立 包括矿区地质灾害、 含水层破坏及地形地貌景观破坏三要素 及权系数评价系统 ， 采用数学方法计算 ， 最终评价等级。 4 选取地质环境背 景条件 、 区域地质环境 问题 、 地质灾 害和人类工程活动强度为子系统 ， 对矿山地质环境发展趋势 进 行预测 。 区域地 质环 境 问 题 与地 质 灾 害 的 发 育 程 度 是 地 质环境质量的直接指标 ， 地质环境背景条件和人类工程活动 是蕴育和促进地质环境问题与地质灾害发生的潜在条件 ， 将 三者合并考虑有助于地质环境发展趋势预测。预测方法 仍 以单个矿山为主要预测对象 ， 选取地质环境背景条件 、 区域 地质环境问题与地质灾害和人类工程活动程度作为预测子 系统 ， 用数学方法计算最终预测结果。 5 提出矿产资源合理开发利用与矿山地质环境整治、 矿 山生态恢复与重建规划 ； 6 建立矿山地质环境信息系统。 5 结语 1 通过开展洛阳市矿山地质环境现状调查与评价， 查 明 因矿山开采所产生的地质环境问题 和危害， 及其对区域地质 环境的影响 ， 同时为区内地质公 园建设 、 景 区建设以及合理 开发矿产资源、 保护矿山地质环境 、 矿山环境整治 、 矿 山生态 恢复与重 建 、 实 施 矿 山地质 环境 监 督管 理提 供 基础 地 质 依据。 2 矿 山地质环境调查 与评价 工作属公 益性、 社会性项 目 ， 其 价值 具有 间接 性 、 潜 在性 和长 久性 的特 点 ， 主要 表 现 在 减灾 、 防灾 效益 和社会 经 济效 益 。矿 山地 质 环 境 治理 工 程 的 实施 ， 改善人居环境和旅游环境 ， 是当地 政府建 设“ 碧水蓝 天、 青山绿地” 工程的一部分 ， 必将取得 良好的社会效益和经 济效益。具有很好的安抚 民心效应 ， 体现 当地政府打造和谐 社会 的重要 举措 。 量 圣 量 圣 量 圣扣 圣 量 圣 圣 圣 圣 _ 圣 - 圣 圣 圣 圣 量 圣 _ 圣 } 上接 第 1 4 2页 地 区水土 流 失 ， 甚 至 形 成 地 质 灾 害 。在 矿 区 内进 行 植 被 恢 复 ， 可大幅度提高矿区的植被覆盖率， 减少水土流失 ， 从而降 低滑坡 、 泥石 流等 地 质 灾 害 的 爆 发 几 率 ， 减少 矿 山 污水 对 矿 区周边 水系 的污 染 ， 矿 区生 态环 境 和地 貌 景 观 可 以得 到逐 步 恢复 ， 生态环境质量大幅度改善。 参 考 文献 [ 1 ]吴 国昌 ， 甄 习春 ． 河 南省 矿山 环境 问题 研 究． 中 国大地 出版 社 ， 2 0 0 7 ． 2 废 石 、 废 渣 堆 放 场 地 选择 合 理 ， 不 污 染地 下 含 水 层 ， 防止 引发泥 石流 地质 灾害 ； 3 建立矿山地质环境监测系统 ； 4 对 露 天采 场 、 排 土 场 、 工 业 广 场 内覆 土 、 种 植 林 草 等 植被恢复措施 ， 恢复林草地 ， 较好恢复生态环境。 3 矿山地质环境保护与治理恢 复措施4 结语 目前人类矿业活动对环境的破坏 ， 已经严重影响并危及 到人民生命财产 的安全 ， 给国民经济造成严 重的损 失， 国家 也 日益重视矿山环境治理工作。2 0 0 9年 中华人民共 和国国 土资源部出台了矿山地质环境保护规定。规定本着谁开发 谁保护 、 谁破坏谁治理 ， 谁投资谁受益的原则 ， 全面开展矿 山 地质环境保护与治理恢复 ， 有效保 障矿产资源开发与矿山地 质环境保 护 的协 调发 展 。 矿山地质环境保护与治理恢 复 目标就 是通过采取一定 的保护及治理措施， 最大程度的减少矿山地质灾害和地质环 境问题的发生， 避免和减轻地 质灾害造成 的损失 ， 有效遏制 水土资源和地质地貌景观的破坏 ， 实现矿产资源开发利用和 环境保护协调发展。 I 对采场边坡进行整治 、 采取监测措施 ， 防止采矿过程 中的边坡崩塌 、 滑坡等地质灾害的发生； 矿山地质环境保护与恢复治理 ， 是一项于 国于民有益的 系统 工程 。必 须在 开发 矿产 资 源 的 同时 ， 积极 地 保护 矿 山地 质环 境 ， 减 少矿 产资 源勘 查开 采活 动 造 成 的矿 山地 质 环 境 破 坏 ， 保护人民生命 和财产安全 ， 开发和保护并 重。通过治理 恢复 ， 有效地预防崩塌、 滑坡 、 泥石流等地质灾害的发生； 改 善矿区环境， 使昔 日的荒山逐渐恢复生机 ， 植被得到恢复， 生 态环境得到改善 ， 成为生态优 良， 环境优美场所。 参考 文献 [ 1 ] 于素红 ， 等 ， 河 南省新 乡市 凤凰 山矿 山地质 环境治 理工 程竣 工报 告 郑州 河 南省水 文地 质工 程地质 勘察 院 2 0 0 7 ． [ 2] 于素红 ， 等 ， 河 南省林 州市 任村镇 棘针 林石 英砂 岩矿矿 山地 质 环 境保 护与 治理恢复 方 案 郑州 河南省水文地质工程地质勘察院 2 0 1 0 1 47