泾县矿区主要环境地质问题及危害与治理的研究

赵海亮

（安徽省核工业勘查技术总院，安徽 芜湖 241002）

安徽省泾县矿区作为我国重要的方解石生产基地，方解石矿产资源储量丰富，截至2021年12月8日，累计查明资源储备量达到126.00万吨，累计消耗资源储量为38.00万吨，为国家提供丰富的方解石资源，并且给人们的生活带来了极大的便利。然而，随着方解石的开采和加工，使矿区周边地质环境受到严重的破坏，不利于泾县矿区经济的可持续发展。因此，应当加强泾县矿区地质环境的治理工作，改善目前的环境地质问题及危害，实现资源开发与环境保护协同发展。

1 泾县矿区自然地理

1.1 地形地貌

泾县矿区及其周边的地质环境属于低山地貌单元，地貌类型为丘陵，并且呈现出孤体状，山脊走向呈现北西－南东向，丘体宽300m～450m，长度约为800m。泾县矿区的最高海拔为+194.96m，最低标高为+98.56m，高度差最大值为96.40m[1]。具体矿区的地貌如下图1所示。

图1 泾县矿区地貌

就目前泾县矿区地貌情况来看，剥蚀特征较为明显，山脊较宽，丘顶呈现出浑圆状，丘坡陡缓不均匀，丘坡坡度在20°～30°，最高处可以达到35°以上。同时，坡面沟槽的发育程度一般，且沟槽较宽、下蚀深度较浅。

1.2 气象、水文特征

1.2.1 气象

泾县矿区地处北亚热带湿润季风气候区，该地区四季分明，气候温和湿润，夏季无高温，冬季无严寒，气温多变，雨水充足，降雨集中，梅雨季节明显，具有较长的无霜期，达到230～240天。矿区平均气温在15.6℃左右，具有垂直变化与地区差异；气温最高值为41.2℃，最高气温集中在七月份，平均气温在28.1℃；气温最低值为－14.7℃，最低气温集中在一月份，平均气温在2.8℃。该矿区年平均降水量在1526.1mm，最大降水量达到2270mm，最小降水量在970mm左右，年降水量分布不均衡，一般集中在5～8月。年平均蒸发量在1243.6mm，最大蒸发量在1602.5mm，七月份的蒸发量高达359mm；最小蒸发量在1147.3mm。矿区年平均湿度在82%；年日照时数达到2621.2小时。

1.2.2 水文

泾县矿区附近无大的水体，开采区域内没有地表水系的分布；矿山东侧坡脚有一条水渠，自北向南东径流；矿区补给来源于大气降水，因此内部水量容易受到降雨量的影响。

1.2.3 植被

由于泾县矿区属于亚热带季风湿润性气候，因此地表植被生长茂盛，其中以灌木为主，并且存在少量的松树和杉树。林草覆盖率达到70%左右。

1.2.4 土壤

泾县矿区的地表裸岩达到95%以上，土壤层较少，仅分布于石窝、石缝及断层之中；土壤层主要由砂泥土组成，厚度为0.2m～1m。同时，矿区的土体较薄，并且其中夹杂着较多的云岩质砾石，保水性较差，非常容易造成矿区的水土流失；土壤肥沃力较低，积累的生物种类较少，林木生长环境较差[2]。

2 泾县矿区地质环境概况

2.1 水文地质

泾县矿区由两个含水岩组构成，具体分为松散岩类孔隙含水岩组和碳酸盐岩类裂缝岩溶水。其中，松散岩类孔隙含水岩组主要在矿区地表的残坡积层和冲洪积层中，含水层为第四系，岩性为黄褐色松散粘土、砂质粘土和沙砾，结构较为松散，且富水性较弱；碳酸盐岩类裂隙岩溶水主要在基岩中，含水层为汤头组、宝塔组、仑山组，岩性为白色、灰白色灰岩，地表岩溶以溶沟、溶蚀坑为主，深部岩溶不发育，富水性较差，为弱含水层。

泾县矿区受到其地形的影响，地下水补给区域主要分布在矿区的基岩出露区，并且地下水补给来源主要有两处，一处为大气降水下降到矿区土壤层，并且通过下渗达到补给的目的；另一处则是受到不同类型地下水的影响，实现彼此之间的补给。矿区内的地下水流向主要从高向低径流，以实现最终补给地表水体的目的，主要形式为下降泉、溢流，最终形成溪流和水塘。

2.2 环境地质

泾县矿区主要岩石类型为白色粒状或块状方解石矿石，岩石及地下水具有的有害元素较少。同时，矿区经过长时间的开采，并未出现土壤及地下水中有害元素含量提升的现象，并且没有伴随失稳现象的出现。矿山最终产品为方解石矿石，且开采标高较低，不会出现矿区大面积崩落或泥石流等地质灾害现象。

泾县矿区周边无村庄和耕地，无三级及三级以上的道路，无大型水库。因此，从上述分析可以看出，泾县矿区的水文地质条件和环境地质条件均为简单类型，开采技术条件同样为简单类型。

3 泾县矿区主要环境地质问题及危害

由于泾县矿区经过长时间的开采，因此形成两个较大的露天采场，在开采过程中非常容易造成较严重的环境地质问题，具体表现在矿区地貌景观、土地资源和周边生态环境受到破坏。

3.1 地面塌陷问题

在矿山建设和方解石开发过程中，由于占用了大量的土地资源，因此造成了大面积地面塌陷的问题。大面积的地面塌陷容易造成矿区出现常年积水或季节性积水的问题，因此矿区附近的农田逐渐变成荒滩洼地。同时，在塌陷区域边缘出现了大量的裂缝，导致农业用地含水量下降，灌溉工作面临较大的挑战，土地中水分和营养物质流失严重，土壤的肥沃力难以满足农作物生长的需求，最终导致矿区周边农田的农作物产量下降。

同时，方解石开采区域上方地表的不均匀沉降还会造成地面房屋、高压电线等建筑物出现大幅度的倾斜，严重时甚至会出现倒塌现象，不仅危及到开采工人的生命健康，还会影响到周边居民的正常生活。受到地面塌陷问题的影响，塌陷区域周边的潜水位随即下降，导致地表水渗入到地面以下，造成矿区部分区域的水位下降，使整个矿区水资源出现不均衡的现象，周边农业用地的灌溉和用水问题也会受到影响。此外，地面塌陷会造成矿区周边生态环境受到严重的影响，使得农作物和其他植物难以得到茁壮的成长，生物种类及数量减少，导致矿区周边的生态环境遭到严重破坏[3]。

3.2 水资源系统破坏

随着矿区的大面积开采，还会出现水资源系统遭到破坏的现象，其主要原因有以下几个方面：①在方解石开采过程中，由于大量的工业废水未经过处理直接排放，导致矿区周边水资源受到污染；②方解石开采会出现大面积、大流量的疏干排水，导致周边水资源逐渐枯竭，农田灌溉及生产需求无法得到保障；③在方解石开采过程中，由于经常出现矿井脱水问题，导致产生较为严重的矿井灾害，使开采人员的生命安全受到影响，并且给矿山企业带来了较为严重的经济损失；④由于矿山的地面塌陷问题，导致矿山周围前水位下降，地表水流入地面以下，使整体水位下降，最终造成矿区水均衡系统受到严重的影响，周边农田无法满足灌溉和生产的需求。

由于泾县矿区每年需要排放大量的矿井水，在一定程度上造成了水资源的浪费，并且对周边生态环境造成严重的破坏。同时，矿区在开采过程中，各级含水层出现较大的变化，导致地下水渗流场随之改变，最终造成十分严重的突水事故。

3.3 土地资源破坏

在矿区露天开采过程中，会对表层土壤进行剥离，使土壤以下的岩石暴露在空气中，从而形成凹凸不平的岩石坡面，最终使土壤受到破坏，同时也造成了土地的挖损和破坏。在矿山建设时，会占用大量的土地资源，长时间的开采导致地面出现沉降，因此使得大量的土地资源被污染和破坏。在调查过程中发现，泾县矿区破坏土地面积达到5.9622hm2。土地开采造成大量的地层出现塌陷，并且使大量的农业耕地和经济用地被占用，使其丧失原有的种植功能，不仅给周边居民的生产生活造成了影响，同时严重影响到国家农业和经济的发展。

3.4 边坡稳定性问题

通过对矿区现场环境进行调查，发现矿山开采台阶坡度为65°～75°，局部甚至呈现直立状态。由于矿区开采前期并未按照相关要求进行规范开采，并且受到矿区岩体构造的影响，导致矿区坡体表面原本闭合的裂缝震开，一些镶嵌紧密的岩块出现了松动现象，极大降低了边坡岩体的强度。在矿区形成陡坡后，由于临空面卸荷作用，方解石开采区域的边坡发现发生小规模的崩塌现象，从而形成一定规模的危岩体。在当地暴雨期间，极易产生滑移和崩塌现象。在此次现场调查中发现，边坡岩石的裂缝中夹有少量的黏土，并且处于欠稳定状态。此外，边坡稳定性还受到边坡岩性、类型、结构面、降雨、地表水入渗等方面因素的影响。

4 泾县矿区环境地质问题的治理对策

为了使矿区地质环境得到有效地保护和改善，应当首先处理好矿区经济发展和地质环境保护之间的关系，科学开发和有效运用矿山资源，最大程度上保护矿区周边的生态环境，使矿山企业能够朝着可持续性方向发展。

4.1 地面塌陷问题的治理

针对矿区常见的地面塌陷问题，应当加大综合治理力度，采取针对性的塌陷治理措施，具体可以从以下几个方面入手：①在矿区开展挖沟开渠工作，建设沟渠配套工程，实现土地干旱及时灌溉、土地洪涝及时排水的目标，最大程度上改善塌陷区域的积水现象；②针对一些已经完成积水排放工作的塌陷区域，应当及时开展平整工作，对土地进行复垦作业，强化土地的耕地功能，或者采取剥离煤矸石的方式来进行复垦还耕工作；③针对矿区一些无法有效排放积水的塌陷区域，可以在该区域开发鱼塘，并且改造菜田，实现对土地资源的充分利用。

在地面塌陷问题的治理过程中，应当坚持以预防为主，预防与治理相结合的方式，充分做好环境保护工作。在治理过程中，要严格遵循预防为主的原则，针对当前矿区地面塌陷问题进行深入的分析，探究出现塌陷问题的主要原因，并制定出具有针对性的解决措施。同时，在方解石开采过程中，应当合理运用相关减塌技术和措施，运用充填采矿法、条带采矿法等有效的采矿方法，充分对矿山岩层进行加固，最大程度上避免地面塌陷问题。

4.2 平台治理方法

在方解石开采过程中，矿井瓦斯事故和矿井水排放问题都会直接影响到方解石的开采情况。由于矿井水资源十分丰富，因此在开采过程中若不进行有效的处理就进行运用，不仅会造成严重的水资源浪费现象，大量排放的矿井水还会造成环境污染。针对这种现象，可以通过在矿区周围建设矿井水处理工厂的方法，将矿井水进行集中处理，最大程度上实现矿井水的再利用，并且使矿井水有效运用到各环节的用水作业中，科学、合理地运用矿井水。

此外，瓦斯气体作为一种清洁能源，能够有效实现环境保护的目的。因此，矿山企业可以充分开发和利用瓦斯气体资源，以降低瓦斯气体对矿井作业的安全危害，最大程度上避免因瓦斯气体排放而对大气环境造成的污染，并且有效降低方解石开发成本，为矿山企业带来更高的经济效益[4]。

4.3 加大地质环境监测与养护力度

在矿山开采过程中，为了有效避免环境地质灾害的发生，应当加大对地质环境的勘探管理力度，勘探人员要不断提升自身的专业技能，运用自身的专业知识来开展勘探工作。针对泾县矿区的勘探工作，勘探人员应当首先进行细致的考察工作，严格控制勘探过程的规范性，从而确保勘探结果的真实、有效性，充分保障煤矿开采人员的生命安全。同时，还应当构建完善的地质环境勘探系统，设置专门的部门和人员来开展技术研究工作，针对矿区开采过程中存在的问题进行深入分析，并制定出科学、合理的解决措施，做好预防工作，有效避免人员伤亡和经济损失问题。

此外，可以采用植被养护方法，对植被进行定期浇水工作，并且按照植被种类进行松土和除草。其中，灌木一年内至少需要松土三到四次，小乔木一年内至少两次，树木每个月需要松土一次。由于植被周围杂草会消耗其大量的水分和养分，影响了植物的正常生长，因此相关工作人员需要及时对植被进行除草工作。施肥能够确保植被的旺盛生长，因此通过采取针对性的施肥手段，结合植被的种类、年龄、生长周期、肥料需求量等因素，定期为植被追加肥料。

5 结语

综上所述，由于大部分矿山企业对生态环境保护的认知不足，在矿山开采过程中的执法监督力度不够，导致矿山开发过程中的矿区水文地质环境遭受到不同程度地污染和破坏，且经常出现矿山采空塌陷、矿山泥石流等灾害问题。因此，应当建立严格的矿业开发环境保护制度，加大矿区环境保护的执法力度，从各方面途径入手来开展矿山地质环境治理工作，实现采矿行业的可持续性发展。