陜西省尾礦庫遙感調(diào)查與環(huán)境影響分析*

強(qiáng)建華

（中國煤炭地質(zhì)總局航測(cè)遙感局）

陜西省尾礦庫遙感調(diào)查與環(huán)境影響分析*

強(qiáng)建華

（中國煤炭地質(zhì)總局航測(cè)遙感局）

利用SPOT－5、RAPIDEYE等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)尾礦庫識(shí)別方法進(jìn)行研究，調(diào)查出陜西省尾礦庫分布現(xiàn)狀，并對(duì)其存在環(huán)境問題進(jìn)行分析。陜西省截止到2012年有尾礦庫270座，集中分布于陜南秦巴山區(qū)，類型以鉛鋅礦、鐵礦和鉬礦等為主；尾礦庫對(duì)環(huán)境的影響表現(xiàn)為占用大量土地，所含的有害成分對(duì)河流水體產(chǎn)生污染，部分病庫、危庫存在泥石流隱患。

尾礦庫 遙感調(diào)查 環(huán)境影響

尾礦庫是礦山企業(yè)在采礦、選礦過程中用來堆放尾砂的場(chǎng)所，其中含一定量有用組分、暫不能利用的固體廢棄物［1］。陜西是我國礦產(chǎn)資源大省，陜西北部煤、石油、天然氣資源豐富，關(guān)中地區(qū)以煤、灰?guī)r等非金屬礦產(chǎn)為主，陜南秦嶺地區(qū)富含金、銅、鉬、鉛、鋅、釩等金屬礦產(chǎn)資源。隨著礦山企業(yè)開采力度的增大，在礦產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，形成大量的尾礦資源，不僅占用大量土地，而且給周圍的生態(tài)環(huán)境造成一定的危害［2-4］。

本研究采用不同分辨率遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)尾礦庫紋理、結(jié)構(gòu)、光譜、形狀等特征進(jìn)行人機(jī)交互解譯，在獲取尾礦庫分布、數(shù)量及開發(fā)利用狀況基礎(chǔ)上，分析其產(chǎn)生的環(huán)境問題，為尾礦資源化利用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 遙感數(shù)據(jù)處理

1.1 遙感數(shù)據(jù)選擇

礦山開發(fā)形成的尾礦庫、廢石場(chǎng)一般體量大，呈現(xiàn)正地形，且尾礦庫具有階梯狀尾礦壩，形狀特殊，在影像上紋理、形狀特征明顯，選擇空間分辨率優(yōu)于5 m的遙感影像即可滿足目視解譯要求。本次研究采用遙感數(shù)據(jù)類型為RAPIDEYE和SPOT－5，分辨率分別為5 m和2.5 m，時(shí)相為2012年9—12月。

1.2 遙感數(shù)據(jù)處理

包括幾何校正和增強(qiáng)處理。采用高斯－克呂格6度投影，以1∶5萬地形圖和p5影像生產(chǎn)的DEM數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)進(jìn)行正射糾正，校正后的SPOT－5、RAPIDEYE衛(wèi)星數(shù)據(jù)中誤差和套和檢查誤差均小于8 m，滿足1∶5萬制圖精度要求。采用Brovey變換以突出其紋理和色彩信息。

2 尾礦庫遙感識(shí)別

（1）地形地貌特征。在礦產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，形成大量的尾礦廢渣，一般根據(jù)地形特征在匯水面積較大的溝口修筑尾礦壩存放尾礦，形成山谷型尾礦庫，另外受地形限制在地形平坦地區(qū)以傍山型和平地型2種形式存在（圖1）。山谷型：在山谷谷口處筑壩形成，庫面放射狀、扇狀紋理明顯。傍山型：在山坡腳下依山筑壩所圍成，特征為一邊緊靠山坡，另外幾側(cè)高出溝谷，多呈現(xiàn)近似長方形狀。平地型：在平地四面筑壩圍成，遙感影像特征多呈現(xiàn)近似長方形狀。

圖1 不同形式尾礦庫遙感影像圖

（2）結(jié)構(gòu)特征。尾礦庫是筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的用以貯存金屬非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排出尾礦的場(chǎng)所，一般有庫體、尾礦壩、排砂管、排洪渠及礦山道路等要素，周圍附屬設(shè)施有選礦廠、選礦池、沉淀池等礦山建筑。尾礦壩分初期壩和后期壩［5-6］。初期壩即基礎(chǔ)壩，采用土石構(gòu)筑；后期壩則是利用尾砂在初期壩基礎(chǔ)上不斷加高構(gòu)筑而成［1］。在影像上表現(xiàn)為階梯狀，特征明顯，容易識(shí)別。

（3）紋理形態(tài)特征。尾礦排放到尾礦庫后，在排砂管口出露的位置，壓力陡降，面積突然開闊，不同粒度的尾礦經(jīng)過機(jī)械沉積形成放射狀或扇形的紋理特征［7］（圖1（a）），另外受尾礦庫形式控制，尾礦沉積物出現(xiàn)楔形（撮箕狀）、橢圓形和圓形餅狀形態(tài)［8］，分別對(duì)應(yīng)于山谷型、傍山型和平地型3種尾礦庫形式（圖1）。

（4）尾礦庫庫面分帶特征。尾礦庫中各處的含沙量分布并不均一，受尾砂的排送方式及尾砂粒度影響，一般近壩端尾砂含量高于其他地方，并隨著離壩體距離的增大而逐漸減少，反之，水體含量則逐漸增加［5］，尾砂對(duì)太陽輻射的高反射率和水體對(duì)太陽輻射的高吸收率，在影像上庫面的色調(diào)呈現(xiàn)由淺及深的漸變特征，近壩端，呈灰白色，距離壩體愈遠(yuǎn)色調(diào)愈深，呈藍(lán)黑色（接近自然水體）（圖2）。

圖2 尾礦庫庫面分帶特征

3 尾礦庫類型及數(shù)量分布

根據(jù)上述識(shí)別特征進(jìn)行解譯，陜西省現(xiàn)有尾礦庫270座，按利用狀態(tài)分，正在利用尾礦庫244座，閉庫26座；從空間分布上，2012年陜南秦嶺山區(qū)共有尾礦庫233座，占全省的86%，其中商洛市尾礦庫數(shù)量最大，為109座，其次為寶雞市、漢中市和渭南市（表1、圖3）。

表1 尾礦庫分布情況統(tǒng)計(jì)

按礦種類型分，以鉛鋅礦、鐵礦、金礦、鉬礦和釩礦為主，各自尾礦庫數(shù)量分別為71座、60座、52座、42座和19座；按所處地形特征分，山谷型尾礦庫159座，傍山型尾礦庫76座，平地型尾礦庫35座。

4 尾礦庫環(huán)境影響分析

4.1 占用和破壞土地

2012年尾礦庫占地面積1 110.61 hm2，占用土地類型主要是林地、荒草地及耕地。各礦種中以鉬礦尾礦庫占地面積最大，為434.53 hm2，占全部的39.12%，其次為鐵礦、金礦和鉛鋅礦，占地面積分別為225.77 hm2、208.90 hm2和129.95 hm2，主要是洛南鉬礦區(qū)是全國鉬礦主產(chǎn)區(qū)，礦石開采量巨大，采選規(guī)模較大（表2）。對(duì)比2010年占地情況，占地增加80.35 hm2，增幅7.8%，主要是鉬礦尾礦庫增大所致。

圖3 陜西省尾礦庫分布

表2 尾礦庫類型及占地情況統(tǒng)計(jì)

4.2 環(huán)境污染

主要表現(xiàn)為水污染。礦山廢水多以酸性水為主，有毒、有害物質(zhì)（鉛、砷、鎘、汞、氰化物）以及COD、BOD5、懸浮物等嚴(yán)重超標(biāo)［9-12］。陜南秦嶺山區(qū)尾礦庫主要分布于河道兩側(cè)的溝谷，排放的廢水對(duì)洛河、旬河、丹江、金錢河等產(chǎn)生不同程度的污染，如洛南縣石門鎮(zhèn)沿河而上20 km的石門河兩岸分布37個(gè)尾礦庫（圖4），經(jīng)簡單處理的廢水直接排入河內(nèi)，河水被染成紅褐色，污染水質(zhì)（圖5）。

4.3 地質(zhì)災(zāi)害隱患分析

尾礦庫具有高勢(shì)能，是潛在的人造泥石流危險(xiǎn)源［13-19］。尾礦庫建設(shè)不宜位于工礦企業(yè)、大型居民區(qū)上游，不占或少占農(nóng)田等［1］。以洛南鉬礦區(qū)為例，結(jié)合DEM、河流等要素對(duì)距離工礦企業(yè)、居民地、道路、耕地、河流最近的尾礦庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，距離上述地物200 m內(nèi)的尾礦庫22個(gè)，1個(gè)發(fā)生滲漏（圖6），已嚴(yán)重威脅著尾礦庫周邊居民生命和財(cái)產(chǎn)安全，其余20個(gè)距離上述地物2 km范圍內(nèi)，具有一定危險(xiǎn)性。

圖4 洛南鉬礦區(qū)（部分）尾礦庫分布影像

圖5 尾礦廢水污染河流遙感影像

圖6 尾礦滲漏遙感影像

5 結(jié) 論

（1）系統(tǒng)分析尾礦庫結(jié)構(gòu)、與周邊地物的關(guān)系及尾礦庫在影像上表現(xiàn)出特殊紋理、形態(tài)、色調(diào)等特征，能準(zhǔn)確識(shí)別尾礦庫的位置、數(shù)量及類型。

（2）尾礦庫是陜西省一種重要的尾礦資源，查清了其數(shù)量、類型、空間分布及利用現(xiàn)狀，尾礦庫主要分布于陜南秦巴山區(qū)，類型以鉛鋅礦、鐵礦和鉬礦等為主，對(duì)于尾礦資源化利用有重要意義。

（3）尾礦對(duì)于環(huán)境的影響表現(xiàn)為占用和破壞土地，對(duì)水體產(chǎn)生污染，尾礦庫選址的不合理、建設(shè)的不規(guī)范使其形成重大的泥石流隱患。

（4）尾礦庫對(duì)環(huán)境的影響廣泛而深遠(yuǎn)，尾礦庫環(huán)境恢復(fù)治理和地質(zhì)災(zāi)害防治是一項(xiàng)重大任務(wù)，對(duì)尾礦庫的環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法及生態(tài)恢復(fù)治理措施還需要進(jìn)一步探索和研究。

（5）尾礦資源化利用能產(chǎn)生具大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。隨著科學(xué)技術(shù)條件的提高，在尾礦的利用途徑和利用水平上應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

［1］國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.AQ 2006—2005 尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程［S］.北京：國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，2005.

［2］楊保疆，黎誼鍇.淺談尾礦整體利用與礦山環(huán)境綜合治理［J］.南方國土資源，2005（12）：16-18.

［3］孫 燕.有色金屬尾礦的問題及處理現(xiàn)狀［J］.金屬礦山，2009（5）：6-10.

［4］趙瑞敏.我國鐵礦尾礦綜合利用［J］.金屬礦山，2009（7）：158-163.

［5］郝利娜，張 志，何文熹，等.鄂東南尾礦庫高分辨率遙感圖像識(shí)別因子研究［J］.國土資源遙感，2012（3）：154-158.

［6］林玉山，張 衛(wèi).尾礦庫地質(zhì)災(zāi)害與危險(xiǎn)性評(píng)估［J］.桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，26（4）：486-490.

［7］方雪娟，丁 鐳，張 志.大冶陳貴鎮(zhèn)小型尾礦庫分布特征及環(huán)境影響分析［J］.國土資源遙感，2013，25（1）：155-159.

［8］劉忠明，劉曉妮，楊 培，等.鄂東南金屬礦山尾礦堆積現(xiàn)狀及其基本特征［J］.礦冶，2009，18（1）：5-9.

［9］劉麗華，尾礦綜合回收與利用的效益［J］.南方金屬，2009（3）：29-31.

［10］王秀萍.尾礦化學(xué)處理與綜合利用的國內(nèi)外研究概況［J］.中國礦業(yè)，2009，18（5）：73-76.

［11］章慶和，蘇蓉暉.有色金屬礦尾礦的資源化［J］.礦產(chǎn)綜合利用，1996（4）：27-30.

［12］嚴(yán)志強(qiáng)，廖赤眉，譚艷梅.廣西有色金屬工業(yè)尾礦處置模式研究［J］.廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003（3）：16-20.

［13］朱維根，礦產(chǎn)資源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展［J］.中國礦業(yè)，2004（9）：45-47.

［14］郭建文，王建華，楊國華.我國鐵尾礦資源現(xiàn)狀及綜合利用［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2009，25（10）：23-25.

［15］張錦瑞，徐 暉，饒 俊.循環(huán)經(jīng)濟(jì)與金屬礦山尾礦的資源化研究［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2005（3）：29-33.

［16］徐鳳平，周興龍，胡天喜.我國尾礦資源利用現(xiàn)狀及建議［J］.云南冶金，2007（4）：25-27.

［17］王 紅，吳 剛，張 麗.尾礦資源化與礦山的可持續(xù)發(fā)展［J］.化工礦物與加工，2009，38（3）：30-31.

［18］夏 平，李學(xué)亞，劉 斌.尾礦的資源化綜合利用［J］.礦業(yè)快報(bào)，2006（5）：10-13.

［19］呂庭剛，廟延鋼，殷 林，等.尾礦庫安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)體系與方法探討［J］.礦冶，2005，14（3）：10-15.

Remote Sensing Investigation and Environmental Im pact Analysis of Tailing Dam s in Shaanxi Province

Qiang Jianhua
（Remote Sensing Application Institute of ARSC）

With the use of SPOT-5，RAPIDEYE satellite remote sensing data，the identification method for tailings dam is studied.All distribution status of tailings dams in Shaanxi Province is investigated and the environmental problems are analyzed.Till 2012，there are 270 of tailing dams in Shaanxi Province，which aremainly concentrated in Qinling-Bashan Mountain Area in Southern Shaanxiwithmain types of lead-zinc ore，iron ore and molybdenum ore；The impact of tailing dams on the environment indicates as follows：the tailing dams occupies a lot of land.The harmful ingredients contained in tailings pollute the rivers，and some defective or dangerous dams easily result in debris flow hazards.

Tailings dam，Remote sensing survey，Environmental impact

2013-08-09）

*中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（編號(hào)：1212010911092），陜西省礦山開發(fā)遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（編號(hào)：1212011120030）。

強(qiáng)建華（1982—），男，工程師，碩士，710054陜西省西安市碑林區(qū)建西街3號(hào)。