甘肅省黑山銅鎳礦地下水環境評價及防治措施研究

孫睿

摘要：礦區區域構造位置屬塔里木板塊東北邊緣，處于塔里木板塊、中朝板塊與哈薩克斯坦板塊、西伯利亞板塊的交匯部位，是晚元古代至早古生代裂谷作用下的產物，其中含銅、鎳的基性一超基性巖沿裂谷作用前期的斷層向上遷移。本文對黑山銅鎳礦環地質境進行評價并提出了防治措施，對其他礦區研究具有十分重要的參考意義。

1.區域地質特征

1.1地質構造。本區區域構造形跡表現為主構造線呈近東西向，次級構造線呈北東向及北西向展布，顯示出南北向擠壓的力學機制。

黑山銅鎳礦區位于雙鷹山斷裂帶南側，澤魯木一大豁落山背斜褶皺內，屬黑山一大豁落山一月牙山斷裂帶，帶內褶皺和斷裂均發育。該帶西起廟廟井，經雙鷹山東抵大豁落山，東西斷續延伸800km，寬6km～10km，由發育在中、上元古界和下古生界中的數條規模宏大的逆沖斷裂和派生斷裂以及間夾的褶皺組成。逆沖斷裂群既有北傾，亦有南傾者，呈疊瓦式或對沖構造，具分叉交織現象。帶內巖漿活動強烈，從超基性到酸性均有。斷裂帶東西兩端與北東向構造的交匯部位，對大規模巖漿侵入活動有控制作用，黑山基性一超基性巖體位于本帶兩條主干斷裂之內。元古代地層作為基底廣泛出露，早古生代中上寒武統以蓋層出露。歷經多期運動，已褶皺的地層受后期構造運動的強烈影響，導致了區內褶皺重復，斷裂交織，形成十分復雜的構造格架。

1.2地層特征。區內各時代地層均有分布，以元古界分布最廣，下古生界十分重要。前長城系、長城系及志留系均見海相火山巖，奧陶系及石炭一二疊系為裂陷海槽碎屑巖與中、基性熔巖、火山碎屑巖；泥盆系及上二疊統為山間火山一磨拉石沉積建造。

2.水文地質特征

區域地下水的埋藏和分布受地層、構造、地貌的控制，不同地質構造所賦存的地下水類型亦有所差異?；鸪蓭r、變質巖以賦存裂隙水為主；碳酸鹽巖巖溶裂隙發育，以賦存巖溶裂隙水為主；第四系松散巖類則賦存孔隙潛水；與斷層構造有關的則賦存構造帶裂隙水。

2.1地下水類型、分布及富水性。根據含水層巖性和地下水賦存特征，本次調查區地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水三類。

（1）松散巖類孔隙水。地表大部被第四系覆蓋，南側山前第四系厚度大于40m，向北至礦體一帶厚度為20m-40m，北側山前5m-10m，受基底地形態控制第四系厚度變化較大。該類地下水主要接受大氣降水入滲補給，徑流方向與地形傾伏方向基本一致，順溝谷排泄或補給下伏基巖裂隙水。據已有SW-1、SW-2鉆孔資料，第四系全新統砂礫（碎）石透水而不含水。

（2）基巖裂隙水。含水巖組主要為青白口系輝長巖和寒武系各類板巖，含水巖組裸露于地表，接受大氣降水的入滲補給。含水巖組內各個含水層相對呈層狀，水力聯系較弱，無一定的地下水水位，地下水一般沿地層傾斜方向或地形傾伏方向徑流。據SW-1、SW-2孔及本次鉆孔資料，富水性差，單井涌水量小于10m3/d。

（3）碳酸鹽巖裂隙巖溶水。含水巖組主要為青白口系大理巖，巖石裂隙發育程度隨深度增加而逐漸減弱，主要發育一至兩組裂隙。裂隙水分布極不均勻，多屬潛水類型，富水性主要受地形地貌條件和巖性構造控制。分水嶺及陡坡地帶，不利于降水及雨洪人滲，不利于儲存，易于排泄；山間洼地及平緩溝谷地帶，有較好的匯水條件。由于地處分水嶺及陡坡附近，補給條件較差，富水性極差，水量貧乏，單井涌水量<10m3/d。水質較差，多屬微咸水或半咸水。水化學類型一般屬SO-Cl-Na+型。該類地下水補給來源主要是接受上覆第四系孔隙水的滲透補給及大氣降水入滲補給，沿層間裂隙順傾斜方向徑流。

2.2補徑排條件。調查區表層大部分為第四系砂碎石覆蓋，地層透水能力強，蓄水能力弱，形成透水不含水層；微弱的大氣降水通過表層第四系補給下伏板巖、含礦超基性巖以及侵入接觸破碎帶，或降水直接滲入基巖山區的風化裂隙之中對其進行補給，補給區在礦體頂部，以垂向補給為主；調查區地下水與區域地下水很少發生水力聯系，受邊界條件限制，無區域側向補給源?；鶐r裂隙水順巖層傾向向下或向東緩慢徑流。由于大部礦體低于當地侵蝕基準面，故不利于地下水排泄。

2.3地下水動態。調查區內無地下水動態觀測資料。據以往水文地質勘探鉆孔情況分析，鉆探深度達到72.47m～400.52m，揭露地層為第四系砂碎石和寒武系硅質板巖，硅質板巖中侵入了超基性貧礦巖組，以上鉆孔中除孔底殘留少量鉆進沖洗液外，水位未發生變動，也無漏漿現象。反映了區內第四系透水不含水，基巖裂隙含水巖組富水性極弱（小于10m3/d）的事實。

3.地下水環境影響預測評價

3.1尾礦庫及選礦廠地下水環境影響評價。綜前所述，本次黑山銅鎳礦開發利用項目區擬建尾礦庫及選礦廠周邊及下游20km內不存在集中式飲用水水源地和自然生態保護區，項目從建設、運行至服務期滿后各個階段均不會造成環境敏感問題。

目前，與項目區最近的水源地為礦區東北部約12km的云母頭水源地，但受北部山體的阻隔與項目區屬于不同的水文地質單元，分別位于地表分水嶺的兩側，其地表和地下徑流方向截然相反，與本項目區無水力聯系。據此，該項目不會對周邊及下游集中式飲用水水源地和廠礦企業生產水源等地下水質安全造成影響和威脅。

通過本次對項目建設場地環境影響評價區地下水在事故狀態下進行污染預測。尾礦庫在突發事故導致防滲層破壞后廢水泄露滲入地下造成地下水污染，通過包氣帶吸附和彌散作用，污染物中鉛、銅、鎳、砷、六價鉻在分別經過12天、1天、6天、8天和1天的時間后，中心點濃度均達到了《地下水質量標準（GB/T14848-93）》中的Ⅲ類水質要求，選礦廠在事故狀態下由于廢水管道和集水池的破裂導致廢水外泄滲入地下造成地下水污染，通過包氣帶吸附和彌散作用，污染物中的鉛、砷、銅、鎳和六價鉻在分別經過4天、3天、1天、2天和1天的時間后，中心點濃度均達到了《地下水質量標準（GB/T14848-93）》中的Ⅲ類水質要求。此時，濃度中心點分別向下游遷移了2.8m、2.1m、0.7m、1.4m和0.7m。總體污染運移途徑短，評價認為項目建設方案合理，在建設、運行至服務期滿過程中無論在正常運行狀態或是發生突發事故時均不會對周邊及下游地下水環境造成影響和污染。

3.2礦山地下水環境影響評價。黑山礦山開采對地下水環境的影響主要表現為開采礦體形成的通道會對原有地層結構和基巖裂隙地下水賦存條件產生改變，影響地下水流場及下游排泄區域內地下水流量，并產生局部降落漏斗，但不會影響地下水水質。預測礦區總涌水量為355.46m3/d，其影響半徑為沿礦井掘進方向向四周擴展319.49m，但北、西、南三側均至隔水邊界為止，降落漏斗總面積為13.12km2?？傮w評價認為項目開采方式科學合理，在礦區整個開采過程至服務期滿后對礦區周邊及下游地下水環境影響極小。

4.防治措施

4-1礦山開采污染防治措施

（1）改進生產工藝，減少礦山固體廢棄物的排（堆）放量。應對采礦產生的少量廢石應合理選擇堆放場地，堆放場底部必須采取防滲措施，對產生的淋濾液全集中全收集處理等措施。通過集水池和回水池收集后采用篩濾法和過濾法對礦井井下一般的廢水進行處理。同時加強對礦山廢石場淋濾水集中處理，加強對雨季地表水水質和礦區地下水水位及水質的監測。

（2）加強采礦中對地下水資源的保護措施：預測本礦山礦坑涌水量中等偏大，因此井巷掘進工作在接近含水層特別是導水構造時，必須打超前鉆孔探水，在井下有突水危險的地區附近設置水閘門或閘墻；在掘進工作面或其他地點發生明顯突水征兆或大量涌水時，應立即停止工作，及時采取相應的保護措施，確保含水層不受破壞并避免產生大量涌水造成安全事故。

4.2尾礦庫污染防治措施

（1）加強對雨季地表水水質和下游地下水水位、水質的監測工作。確保尾礦庫壩體和庫區的防滲工程措施老滾可靠，防止庫區內廢水下滲或外漏。

（2）庫區內加強日常管理，防止淤積及損壞排水系統。排放中分層碾壓，須保證尾礦堆存按標準合理堆放，杜絕尾礦庫內大量積水。采取措施防治尾礦粉對周邊水體土壤的污染。

（3）尾礦庫期滿時，應對外坡進行分層碾壓，自下而上修成階梯形，每5m～10m設置一平臺，并修筑縱橫排水溝，以便排出雨水或洪水。具體按照國家尾礦庫閉庫要求和有關尾礦庫環境污染防治規定整治。

4.3選礦廠污染防治措施

（1）加強對雨季地表水水質和下游地下水水位、水質的監測工作。選礦工序必須配備有足夠容量的集水池和礦區回水池，確保生產用水全部循環使用不外排。

（2）廠區設置雨污分流，清污分流，廠區作防滲漏處理。廢石場、原礦堆場、廠房地面需進行硬化并作防滲漏處理，四周修建截水溝、導流溝，導流溝接口接入廠區廢水收集池。按要求建設應急事故池。

（3）對產生粉塵的生產線上應做相應防護處理。精礦壓濾后直接在車間內裝入包裝中，放置于車間內，等待運輸。通過上述措施，減少污染輻射面，杜絕污染根源，保護環境。