遼寧鞍山市幅地質環境背景調查研究

丁黃平，卞玉梅，王詠林，劉純，謝文然

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遼寧鞍山市幅地質環境背景調查研究

丁黃平，卞玉梅，王詠林，劉純，謝文然

（遼寧省地質環境監測總站，沈陽 110032）

通過綜合研究前期鞍山地區資料，系統分析了區域地質環境背景條件，論述了人類工程經濟活動尤其是礦產資源開采活動與地質環境的相互作用和影響，分析了鞍山市幅內存在的東鞍山鐵礦礦山地質環境問題，并對其發展趨勢進行了預測；評述了地下水水位水質多年動態變化特征和地下水降落漏斗情況；分析了地質環境問題的變化情況及其對城市發展造成的影響，最后提出了城市可持續發展的對策建議。

鞍山市幅；地質環境；礦山；地下水；動態特征；可持續發展

通過搜集和綜合鞍山市幅已有的地質環境背景資料，整理分析選取地質環境條件變化顯著的區塊有針對性地開展野外補充調查，以路線穿越調查和走訪為主，調查各種人類工程經濟活動尤其是礦產資源開發引起的環境工程地質、環境水文地質問題。

表1 鞍山市幅地層表

1 區域地質環境概況

1.1 地形地貌

工作區位于遼東山地與下遼河沖積平原的過渡帶上，大地構造上屬東部斜坡帶，該區地勢總特點南東高、北西低，由南東部剝蝕構造低山丘陵向北西部沖積平原傾斜。幅內地貌主要有構造剝蝕地形、剝蝕堆積地形和斷拗堆積地形三種類型。

1.2 地層巖性

工作區內出露的地層有太古界鞍山群，下元古界遼河群，上元古界青白口系，震旦系及新生界第四系，其中以第四系分布最廣及最發育。

1.3地質構造

工作區內地質構造位于營口—寬甸臺拱與遼河中—新生代斷陷的交接部位，由于經歷了多期構造旋回的影響，地質構造復雜?；讟嬙煲陨顚哟巫冃螢橹鳎w層構造主要表現為淺層次的脆性變形。

1.4地震

鞍山市地處遼寧南部，地震動峰值加速度0.05g，反應譜特征周期0.35s，處于Ⅶ度烈度帶。

2 主要礦山地質環境問題及其影響

鞍鋼集團礦業公司東鞍山鐵礦位于鞍山市幅東南側，是鞍鋼鐵礦石原料的主要生產基地之一，至今已有五十余年的開采歷史。現狀條件下東鞍山鐵礦主要礦山地質環境問題如下：

2.1 地質災害及其影響

2.1.1 崩塌

位于東鞍山采場西北部巖質邊坡，巖石在掌子面處較破碎，坡寬55m，坡高22m，坡度45°~50°，傾向南西。采場上下級臺階間多見礦石連階堆放，形成臨時斜坡。在采礦震動和降雨等作用下已發生崩塌，坡角下碎石堆積，長80m，寬2m，崩塌量300m3左右，崩塌物粒徑最大礫徑18cm，最小礫徑5cm，平均礫徑9cm。由鞍山群磁鐵石英巖、鐵礦石構成。

2.1.2 滑坡

滑坡位于東鞍山礦區東北部，現斜坡堆積寬約1 000m，高約35～50m，坡度45°～60°，坡向180°，松散碎石堆積，坡下有塊石墜落，順坡下滾，主要威脅坡下土地。在采礦震動和降雨等作用下發生滑坡，滑塌量200m3左右，為強風化的鞍山群磁鐵石英巖。

2.2 含水層破壞及其影響

2.2.1 對含水層結構的影響

露天開采主要含水層為第四系松散巖類孔隙水及基巖風化裂隙水。礦體主要賦存在含鐵石英巖中，頂板為灰色千枚巖，底板為鞍山群櫻桃園組下部灰綠色千枚巖或混合巖。千枚巖為片巖類，屬于不透水層，礦體開采后會導致含鐵石英巖承壓裂隙含水層中的地下水部分被疏干，形成降落漏斗，含鐵石英巖承壓裂隙含水層由承壓轉為無壓，局部地下水被疏干。巖層厚度范圍為1~50m，露天采礦活動導致含水介質被開挖，破壞了原有的含水層結構。目前，采區最低標高為-51m，采坑上開口面積1.45km2，開挖礦體位于地下水位及當地侵蝕基準面（22m標高）以下，被挖掘的巖土體運往排土場。

根據現有工程地下水監測資料，礦坑涌水量為1 040m3/d，擴建工程建成后礦坑涌水量為1 800m3/d；根據規劃鞍山礦區內地下水補給資源量為0.792 07億m3，排泄量為0.794 1億m3，區域上補給＜排泄，二者之差為0.002 03億m3，因此預測全區地下水位在規劃年內仍呈逐漸下降趨勢。

2.2.2 對地下水疏干的影響

經東鞍山鐵礦-51m水平采場積水情況的調查，涌水量主要是大氣降水，日正常排水量150m3/d，雨季日最大20 000m3/d。礦區周邊為第四系松散巖類孔隙水及基巖風化裂隙水，當露天采坑深達到-36m時第四系砂卵石層的涌水量幾乎為零。隨著開采深度的增加巖石本身的涌水量會繼續減少，補給量減少，排泄量增加，含水層水位下降幅度較大，臨近礦區部分地下水呈疏干狀態。

2.2.3 對地下水水質的影響

礦區產生的廢水主要為開采后期產生的礦坑排水和雨季時排土場的淋溶水。資料表明鐵礦礦坑水水質如下：pH值8.2～8.4；懸浮物30～300mg/L；石油類0.2～2.1mg/L；NH3-N0.38～2.84mg/L。

2.3地形地貌破壞及其影響

東鞍山采場現已成為一處深凹階梯狀露天采坑，東西長2 100m，南北寬1 000m,坑底最低海拔標高-51m，最高生產水平為40m水平。上盤40m水平、27m水平、14m水平、1m水平進行擴幫。

2.4土地資源破壞及其影響

東鞍山鐵礦采場面積為2.38km2，兩個排土場面積為3.5km2，工業場地面積為0.82km2，對土地資源的影響主要表現為占用土地、破壞土壤和植被。

圖1 首山地區C003、C004號觀測點地下水位動態曲線圖

3 地下水環境問題及其影響

3.1 地下水水位動態特征

3.1.1 地下水水位多年動態特征

鞍山地區工業較集中，歷年開采地下水構成了地下水位動態變化的主要影響因素，大氣降水對地下水位動態起到一定的調節作用。從1996年至2012年水位動態曲線上看，每年年末至下一年雨季之前，水位因強烈開采持續下降，7、8、9汛期由開采為主轉為降水補給為主，地下水位上升，動態曲線呈波浪起伏狀。

首山地區，地下水位1996~1998年較高，1998年至2001年水位較低，但較平穩。2002年開始水位逐漸升高，2010年起，降水量突增，控制地下水開采，地下水位逐年升高（圖1）。

表2 2013與2012各流域水位埋深變化表

3.1.2 2013年地下水水位變化

鞍山地區包括八個小流域，統計其枯水期與豐水期平均水位埋深變化情況詳見表2。全區八個水文地質單元地下水水位變幅有四個單元為上升，平均變幅為3.455m，其中鞍山市西部隱伏巖溶區變幅最大達13.13m，為強上升區，太子河流域沖洪積扇南部邊緣及楊柳河沖洪積扇為弱上升區，渾河—太子河河間地塊平原為基本穩定區；地下水水位變幅四個水文地質單元為下降，平均變幅為-0.92m，其中大洋河流域河谷階地為強下降區，遼河沖洪積平原、哨子河河谷階地為弱下降區，海城諸河流山前沖洪積扇為基本穩定區。

從上升和下降的平均變幅看，上升區的平均變幅比下降區的平均變幅稍強，弱上升區為主要趨勢。

對區2013年23個水位監測點豐水期水位埋深與2012同期水位埋深對比，各監測點2013與2012年相比地下水水位變幅的平均值為0.68m，2013年地下水水位是以弱上升趨勢為主。

圖2 遼陽市C008號監測點地下水離子含量歷時曲線圖

綜上，2013年鞍山地區區域地下水水位是以弱上升趨勢為主。

3.2 地下水水質動態特征

3.2.1 地下水水質多年動態特征

鞍山遼陽地區自2002年以來，水質一直處于污染狀態。淺層裂隙水中礦化度、硫酸根、硝酸根、總硬度為主要超標因子，自2008年至今，濃度持續線性增長（圖2）。深層裂隙水從監測點地下水離子含量歷時曲線看，區內水質2005至2009年較穩定，且水質較好，自2010年至今，礦化度、硫酸根、總硬度為主要成分均呈上升趨勢（圖3）。

圖3 遼陽市1017號監測點地下水離子含量歷時曲線圖

3.2.2 2013年地下水水質變化特征

2013年豐水期水樣化驗資料出現的主要超標項有：一般指標總硬度；毒理性指標硝酸鹽、亞硝酸鹽、鐵（表3）。四項中前三項屬于局部污染所致，鐵的超標為當地的原生地下水環境造成。

綜合上述，全區地下水水質較穩定，除鐵超標倍數較大，其它指標超標倍數較小，是由于局部污染所致。

3.3 地下水降落漏斗情況

該區地下水位降落漏斗主要出現在鞍山市鐵西水源地，該地下水位降落漏斗情況特征如下：

表3 地下水水化學超標項目統計表

表4 2012、2013鐵西降落漏斗資料統計表

該漏斗中心位于鞍山經濟開發區高占屯一帶，監測點位于該中心內。漏斗中心水位2013年枯水期平均水位埋深（34.83m）比2012年(48.19m)上升了13.36m，面積縮小了9.988km2；豐水期漏斗中心水位與上年同期相比上升了12.9m，面積縮小了8.621km2。因此2013與2012年相比枯、豐水期都是中心水位上升面積縮?。ū?）。漏斗分布方向與形狀呈橢圓形狀，以高占屯為中心，向啤酒廠方向延展的不規則橢圓形，枯水期和豐水期形狀大致相同。

4 結論及建議

1) 保護和改善鞍山市幅礦山地質環境，有效遏制對含鐵石英巖含水層、露天采坑、兩個排土場影響和破壞，實現礦產資源開發利用與地質環境保護協調發展。

2) 流經鞍山區域內的幾條主要河流，如南沙河、運量河、楊柳河等已成為納污河，建議通過有效保護和涵養地下水資源并實行總量控制，防治地下水污染，減少地下水超采。

3) 建立鞍山遼陽地區地下水長期動態監測系統，及時掌握其動態變化。

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Geological Environment Background Survey in the Anshan Sheet

DING Huang-ping BIAN Yu-mei WANG Yong-lin LIU Chun XIE Wen-ran

(Liaoning Geological Environmental Monitoring Station, Shenyang 110032)

This paper has a discussion on the regional geological environment background and influences of human activities on geological environment, including geohazards, aquifer breakdown, topography and geomorphology destruction and land resources destruction, in the Anshan sheet. Some countermeasures and proposals about the city sustainable development are suggested.

Anshan sheet; geological environment; groundwater; mine; sustainable development

[P69]

A

1006-0995（2017）03-0467-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.026

2017-01-11

丁黃平（1983-），女，河南南陽人，高級工程師，博士，主要從事礦山地質環境調查評價與監測工作