铅锌矿开采对地下水环境影响评价分析

2022-11-22 01:24迟发民侯荣瀚柏杨张佰通
中国金属通报 2022年10期
关键词:铅锌矿矿体污染

迟发民,侯荣瀚,柏杨,刘 也,张佰通

地球上很多区域存在缺水情况,有些区域是相当严重的,我国是水资源较为欠缺的国家之一,我国的水资源分布不是很均匀,而地下水资源中包含的天然淡水资源储存量平均能够达到8837 亿m3/a,是我国水资源的重要组成部分,还有一些水资源尚未被人们发现和挖掘,因此,保护地下水资源是极为重要的。在开采铅锌矿时很可能会给人们提供很多发现地下水资源的机会,因此,进行铅锌矿地下开采时,需要格外注意开采的方法及方式,还有工具的应用方面也要格外注意,避免在开采中因措施不当对所开采区域的地下水环境造成破坏。同时在开采过程中一定要把应注意的事项对现场施工人员交代清楚,方可有效降低开采对地下水环境的细微影响,做好开采铅锌矿的充分准备工作,在铅锌矿开采之前需要对所要进行开采的区域进行地下水环境影响评价分析,为后期的工作奠定基础。

1 铅锌矿开采

1.1 铅锌矿资源

铅锌矿在众多矿产中所占比重较大,在有色金属里面铅和锌含量较高。铅锌矿的产物主要用于制造锌合金,同时广泛应用于钢铁镀锌、电池、化工及电气工业等。其中高纯度金属锌可以用于仪表制造、化学工业和军事工业,也可以作为还原剂、脱氧剂和变质剂来制造某些合金。铅锌在工业中作用比较广泛,商业价值很高。

目前,中国的27 个省市都勘测到了铅锌矿资源,有的铅锌矿的矿床大而密集,开采价值非常高,我们要保护好这些不可再生资源。

西秦岭成矿带中东段铅锌矿有3 种主要类型:沉积变质型铅锌矿,包括厂坝、李家沟、向阳山等,主要分布于吴家山复背斜的安家岔组热变质的岩层中;热卤水沉积改造型铅锌包括邓家山、毕家山、页水河、洛坝、磨沟、尖涯沟等铅锌矿床,主要分布于吴家山复背斜翼部或离吴家山背斜较远的次级背斜中,受热变质影响较小或无影响的安家岔组和榆树坪组地层中;火山沉积改造型目前发现两个矿床,下拉地铅锌矿和窑沟铅锌矿,产于临潭西部下石炭统包舍口组火山沉积地层中;热液型在本区分布普遍,主要发育于构造带中,与岩浆热液有关。

1.2 铅锌矿开采情况

1.2.1 开采技术

铅锌矿开采目前主要有三种开采方式:露天开采、地下开采和露天转地下开采。品位达到60%~80%的铅锌矿,属于富矿。品位达到30%,就可以进行开采。国家不允许个人以任何原因去开采。如果铅锌矿体埋深较浅,或者裸露在地表,肉眼可见,这时可以采用露天开采,相较于其他两种方式(主要是地下开采),露天开采的效益会更高,具体来说有建矿速度快,劳动生产率高并且成本较低、工作环境良好、生产较为安全等优势,但是露天开采业具有一定的缺陷,由于是露天工作,但是这样的开采方式封闭性较差,在采矿作业时,会有大面积的矿物粉尘在空气中弥漫扩散,这可能会让人患上某些呼吸性疾病。同时如果地层表面有植被,那么开采前为建设矿山基础设施,就会对植物进行砍伐,对周遭的生态环境造成破坏,不利于环境的保护。总体来说,露天采矿的环境成本比较高。

如果整体矿藏埋藏深并且地下矿床较深的时候,那么露天开采的技术可能会有局限,这也会增加开采的经济成本。这时,就需要改为地下开采,但是人们在开采前期就需要做好资源的合理利用以及开采的布局,减少人力、科技的成本。露天采矿后,会留下极大的露天坑,若出现暴雨现象,雨水的冲刷会导致土质松软,表面会生成坑,雨水很容易堆积,这对地下的水循环系统可能会造成影响,同时,矿井排水难度也会增加。

与其他开采形式相比,地下开采的方式要更普遍一些。地下开采工人们在良好的条件下进行作业,效率会更高,建矿速度快,便于节省各个方面的开支,减少开采成本。

1.2.2 开采难度

目前,开采铅锌矿基本上都是采取矿井掘进,炸药爆破矿井的方法。由于矿井不是露天,而且空间有限,采矿时会产生空气、废水污染,工人会患上职业病(矽肺)。因为采用多层次开采,频繁进行钻孔、爆破,容易发生崩塌、透水等事故。同时矿脉深部采用爆破推进受到限制,矿石无法完全采完,造成资源浪费。再有采用爆破采矿,没有条件测矿、选矿,只能将所采矿石及废石全部运去选矿区,增加费用。炸药爆破的矿石部分过大,且不是块状,选厂选矿难度增加。现有的选厂都要大型破碎机破碎,经球磨机磨成浆状,输送到选矿池加药水,经提炼将铅锌分离出来。池里剩下的废渣和废水经管道送到固定地点堆放,堆满后重新征地作废料堆放场,占用场地较多。在开采时,地下有不同的矿体,有的会连接在一起,这样就会减慢开采速度,因为机器采切作业比较多,而人们又难以把握矿石贫化损失。比较难采的矿藏需要利用不同的采矿形式,进行开采。矿山的大小也影响采矿方法的选择,矿藏能否成功开采,也影响着当地的经济发展走向。

2 矿区水文地质问题现状

地下水沿多孔介质的孔隙不断运行,属于多孔介质中的运动。地下水沿大裂隙和管道的流动,如地下水沿巨大的张开裂隙流动。地下水运动一定要有掌握,由于地下水网的交织比较复杂,每个体系会有自己的关联。所以开采时也要避免牵一发而动全身的现象。

矿井地下水的排泄,从采矿疏排地下水角度出发,采矿引起直接充水含水层向矿井水。从补给和排泄观点看,相当于在直接充水含水层的天然流场中设置人工排泄基准面——矿井。这会减少地表径流强度,有更多的地表径流转化为地下径流量,而且地下含水层也由径流转化为垂直下渗,增加矿井涌水量。

现阶段,我国大多数的矿区在生产过程以及在铅锌矿开采后,会将工程产生的很多废水被迫直接排到地下,这肯定会污染地下水资源。也会破坏植被的正常生长,另一方面,由于矿区开采本身就是一种具有极大破坏性的行为,再加上开采过程中会有一些大型机械设备的使用,而且爆破材料的大量使用都会对环境造成影响,例如:对矿区的植被覆盖层的破坏会使得这一地区的土壤保水性以及过滤作用变得极差,使得这些工程产生的污水废水更加容易的渗透到地下水当中为了避免以上几种情况的发生,所以开采铅锌矿时一定要注意减小活动面积,矿山投产之后应当尽量选择地势较为平坦较为稳定的地方合理的堆放矿石和废石,同时还要建设专门的运输道路,保护周围的植被,开采后尽量恢复原貌,减少对本地区域环境以及生态的破坏。

3 铅锌矿开采对地下水环境的影响

铅锌矿开采后降落漏斗会形成,这会导致地下水比较容易流失,因此地下水的储量随之减少。开采后部分重金属也会溶入到水里,到达地下含水层,这会让地下水的水质急速下降。重金属离子浓度越大,它对水环境危害越大。地下水的矿化度不断增高,地表植被可能就不会生长,会慢慢枯萎死亡,对于后期的植物栽种产生长期的消极影响,而且,该区域的生态环境恢复也会很慢,需要长时间地等待,可能才会恢复到开采前的环境状态。

另一方面,为了保证开采的安全与施工的效率,需要进行矿坑排水,这在一定程度上会导致这些含有重金属离子的污染水渗透到地下水当中,之后由于水具有流动性,水内含有的杂物以及污染物也会被一起携带,开采导致的局部污染可能会导致整个地下水系统的破坏,时间越长,破坏得面越广,污染离子就会越来越多,就会污染到地表的水源,水体遭受严重污染,那么生存在水里的生物可能就难以继续存活,造成恶性循环,例如:各种酶、碱性盐主导的微生物化学作用以及腐殖化作用都会受到较强的抑制作用,从而使浮游动植物和其它水生有机物的生长受到较大程度的抑制,由此会降低水中的含氧量,严重影响水质。水体的污染也对居民用水构成威胁,水不健康,有重金属含量,长期饮用对人们的健康造成严重破坏。另外,这些被污染的水会经过水循环系统流水到农作物区,污染的水被用来灌溉农作物,地下水的吸收也是有害的,农作物被人们食用,在食物链的作用下经过生物放大作用人类健康又遭受了侵害,这样下去就形成了恶性循环。

4 铅锌矿开采建议

采矿要根据矿床以及产状选用合适的方法。比如急倾斜薄矿体可采用浅孔留矿法。采矿肯定会运用到爆破技术,爆破会对周围岩石产生影响,会震碎岩体或者对矿体本身的完整性造成破坏。所以开采利用爆破时要控制采矿贫化率。

4.1 采矿区设置

采矿区的外部要设置将新鲜空气输送至采矿区的通风设施,在采矿区内要有瓦斯探测及报警设备等设施。采矿区的外部以及内部设备要齐全,做好开采前的准备工作。有通风设施来保证空气的流通,为施工人员提供正常充足的氧气,保证工人的正常呼吸。瓦斯探测设备能很好的检测气体含量,避免出现爆炸情况,威胁工人的性命。当有元素超标,报警设备出现报警反映,施工人员可以尽快地撤离,避免造成更多的人员伤亡和设备损坏,降低工程的成本。

4.2 探矿

在勘探矿体时要布置一定距离的勘探行线,勘探行线要布置在基于预定标高垂直于矿体主体长度的方向,沿着这条线掘入探矿巷道,一直到找到整体矿体。再进行下一步采矿工作。

4.3 采矿

采矿需满足的条件是采矿环境要安全、施工人员技术可靠、采矿工艺要低损失、低贫化、施工可以灵活度高、设备管理方便、矿物质价值高能带来较高的经济收益。

采矿时可以用大断面掘进的方式,用钢筋混凝土将开采空置矿区的四壁构筑成上下左右四个面的环形体,每次向前开采矿体后,就增加一段环形体,让相邻两环形体成为一体式结构。在环形体的上下内壁之间要构筑竖梁用以支撑,在环形体的内壁面通过喷射或注浆或表面喷塑的方式进行防渗气、防漏水处理工作。矿层开采后会形成矿洞,供人们生产或生活使用。

采矿时一定要综合使用不同的设备,提高采矿的安全性,提高采矿效率,降低各种成本,并用最快的方式回馈社会,感谢自然为人类提供的资源。开采更要注意对资源的保护,开采要注意保持各种资源的平衡。

4.4 回采

开采最后一步是回采,提高矿藏的采集。回采时,在预定标高上,将矿体分为两矿层分别进行回采,先采上层后采下层。采场之间的夹层应保证有6m 的厚度,采集完上层要等上层物质稳定后,等到不会有落石,不会有崩塌的情况出现时,再回采下层矿层,沿着矿体主体走向采用浅孔留矿法对矿体主体进行挑顶。这样保证了采矿的安全性及合理性。

5 地下水污染防治对策

矿山开采会导致汞、铅和镉等重金属进入地下水,这对地下水环境造成严重的污染。防止地下水被污染迫在眉睫。

5.1 国家层面

国家可以允许开采铅锌矿,但是要严格制定开采的标准及要求,不符合的企业坚决不允许进行开采活动,即便允许开采实施,如果在开采过程中,某一项活动不达标,不能按照要求去执行,那么要即刻停止该公司的开采活动,避免给人民及地下水环境造成更大的损失,出现不可控的场面。国家一定要防患于未然,高度重视铅锌矿的安全开采。需要市、县、乡、镇、村的每一级的密切配合,严格执行上级命令,为地下水的健康创造更好的保护机制。

5.2 社会层面

水利及环保等部门在已有的地下水监测工作的基础上,不断完善地下水环境监测网络,形成地下水环境监测评价体系和信息共享平台,制定地下水污染防治的应急措施,形成地下水污染突发事件应急预案和技术储备体系,加强地下水环境保护执法监管。

社会要在政策的扶持下完善和优化全国地下水监测网络,可根据预警理论,利用随机、非确定性模型对地下水水质进行预警。同时建立计算机软件系统,为合理利用地下水资源提供依据。

工程公司在开采的每一个步骤,在实施时,都要专注行为对环境的影响,减少对地下水系统的破坏,废水通过回收减少向地下的排放量,开采后要进行地表环境的恢复,不能直接开采后就撤退,一定要维护区域的长期可持续发展的状态。

结束语:综上所述,地下水环境的重要性不言而喻,因此我们必须认真对铅锌矿的开采活动进行分析,明确开采对地下水环境的一些影响。我国地域辽阔,地质环境比较复杂。在开采铅锌矿时要对当地的水文地质条件做好前期调研,充分了解当地的开采情况后,在保证人民安全、地下水不受污染的情况下再开展开采活动。矿山开采是很重要又有危险的活动,所以一定要选择合适的开采方式,在开采过程中遇到问题要及时解决问题,人员之间不可以互相推卸责任,否则导致工程无法顺利展开。在开采过程中要与当地相关部门做好信息的互通,积极获得当地政府和人民的支持,这样开采工作也会更加顺利。

6 结语

综上所述,为了保护地下水环境,我们必须评价分析铅锌矿的开采活动对地下水环境的影响,由于我国幅员辽阔,地质条件复杂多样,因此在实际的评估过程中应当要充分考虑到所处矿区的水文地质条件,铅锌矿开采在做好矿区设置,探矿、采矿、回采工作步骤的同时,要密切关注开采对地下水环境的影响。开采过程可以引进国内外先进的科技,目的是顺利采出矿藏的同时,也能降低对地下水环境的消极影响。保护水环境,人人有责,不管是施工人员还是当地居民,都要密切关注水的细微变化,做到及时发现,及时防控。我们要把矿山开采区域和开采所波及的地下水环境范围作为重点的评估对象,还要结合开采的方式方法以及实际的施工设计方案,从水文地质条件、水文地质勘测以及水质水位调查三方面进行入手,开展好现场评估调查研究的相关工作,这对于发展可持续经济具有重要意义,以此需要得到各级政府水利等相关部门的高度重视和广泛关注,希望人们在追求经济利益的同时,也可以让生态环境保持良性的循环。

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