寧纏煤田東部礦山開發對水環境影響分析及對策

李海偉 武成周 李利娟

【摘 要】青海門源縣寧纏煤田勘探區屬高原大陸性氣候，地廣人稀，生態環境幾乎沒有遭到破壞。勘查區內地表水體清澈透明，礦化度低，水質良好，尤其含有對人體有益的鍶元素，超過飲用天然礦泉水的6倍。為保障勘探區脆弱的生態系統，在礦井開始建設時就要堅持預防為主、防治結合的原則，將礦山地質環境保護的重點放在礦山地質環境問題發生前的防止上，積極治理和恢復已經造成的礦山地質環境。

【關鍵詞】高原高寒區；礦區水環境；生態脆弱；環境監測

中圖分類號： P632 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）24-0225-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.108

1 水文地質概況

青海門源縣寧纏煤田勘探區屬高原大陸性氣候、以冰凍期長（冰凍期為10月至翌年5月），晝夜溫差大，高寒多雨為特征。根據門源縣氣象局資料，年最低氣溫-25.8℃，年最高氣溫24.3℃。年平均氣溫-0.4℃，日溫差大，四季不明。區內的年蒸發量為150mm左右，年降雨量一般在300～400mm之間，海拔大于4000m以上地段，年均降雨量520mm，雨季在6～8月份，9月下旬結凍，每年5月上旬解凍，向拉瓦爾瑪河最大凍深為可達40m，在高山沼澤地帶之下有永凍層。區內光能充足，多大風、冰雹、霜凍等自然災害。高山地區巖石的物理風化嚴重，風化的巖塊在重力的作用下形成特有的倒石錐地貌。區內海撥高、氣溫低，僅生長草本植物及低矮灌木叢，無農業。但夏季草原茂盛，為良好的草原牧場，6～8月有牧民在此游牧。

勘探區內發有一條河六條溪溝。一條河為向拉瓦爾瑪河，河流為常年流水，冬季上部凍結，下部有流水流動，發育于南部冷龍嶺高山區域，以大氣降水冰雪融水為補給來源，流經工作區。河水流量0.07～2.95m3/s，礦化度0.35～0.55g/L，2014.9.20在D06點河流斷面測得河水流量為1.99m3/s，礦化度為0.38g/L，水化學類型為SO4·HCO3-Ca·Na型。六條溪溝分別為拉爾合才溝、阿盼溝、瓦尕宰溝、阿仁溝、下玉石溝及玉石溝，其中前五條溪溝屬向拉瓦爾瑪河流域，后一條屬區倒陽河流域。勘探區內向拉瓦爾瑪河西側發育有三條溪溝分別為拉爾合才溝、阿盼溝、瓦尕宰溝，溪水自西向東注入向拉瓦爾瑪河。其中阿盼溝、瓦尕宰溝溪流較大，溪水流量分別為0.017m3/s（2014.9.18）、0.022m3/s（2014.9.24），水化學類型分別為SO4-Ca型、SO4· HCO3-Ca·Na型，礦化度分別為0.73g/L和0.27g/L；勘探區內向拉瓦爾瑪河東側發育有二條溪溝分別為阿仁溝、下玉石溝，溪水自東向西注入向拉瓦爾瑪河。溪水流量分別為0.025m3/s（2014.9.19）、0.011m3/s（2014.9.20），水化學類型分別為HCO3·SO4-Ca·Na型及SO4·HCO3-Ca·Mg型，礦化度分別為0.19g/L和0.27g/L。勘探區內另外一條溪溝玉石溝發源于勘探區東部屬倒陽河流域，溪水自南向北注入倒陽河，溪水流量為0.11m3/s（2014.9.25），水化學類型分別為SO4·HCO3-Ca·Mg型，礦化度為0.56g/L。

緊鄰勘探區東北部的倒陽河其支流由于受采礦影響，水質受到了污染，顏色為棕黃色，水化學類型為SO4-Ca·Mg型，礦化度為1.45g/L。在其下游1.15Km由于地層的凈化作用及沿途地下水排泄補給稀釋作用，其水化學類型變為SO4-Mg·Na·Ca型，礦化度銳減到0.42g/L，即一公里減少62%。水由棕黃色衰變為淺黃色。

2 工作區環境概況

2.1 地表水環境

勘探區位于高原高寒地區，氣候異常，地廣人稀，生態環境幾乎沒有遭到破壞。區內有1條主要河流，其余為溪溝。在冬季全部封凍，勘探區地表水資源豐富，勘探區沒有工業，只有少量的牧民生活，對地表水體的影響較小。天然狀態下水中有毒有害元素含量較低，清澈透明，礦化度低，水體良好

2.2 地下水環境

勘探區主要可采煤層直接充水含水層劃分為2個含水巖組，即太原組上部煤層（M3上）頂板凍結層下水（碳酸鹽類裂隙水）和太原組下部凍結層下水。太原組下部含水層為M4煤層下部含水巖組，區域上巖性以厚層—巨厚層狀含礫粗砂巖或細礫巖為主，是主要可采煤層M4底板直接充水含水巖層組。ZK8-3鉆孔抽水試驗取樣化驗，pH值為6.0，水化學類型屬于為HCO3·SO4- Na型，礦化度為0.14g/L。無有毒有害物質，符合飲用水標準，按照標準應屬Ⅰ類水，水質良好，適合飲用及洗滌衣物。

2.3 勘探區有害、有益元素

本次工作重點對勘探區內水質、土壤中可能存在的有害元素進行了化驗分析（見表1）。水質屬Ⅰ、Ⅱ類水，土壤環境良好。

根據地面水環境質量三級標準劃分，勘探區有害元素均低于標準值，水體良好。而且含有對人體有益的鍶元素，含量為225～1903μg/L，超過飲用天然礦泉水的指標（≥200μg/L），5樣本的平均值1203μg/L，均值超過標準的6倍。

3 采礦造成的環境破壞

3.1 采礦對地表水體的污染

我國有許多礦山地質和水文地質條件很復雜，采礦時對地下水必須進行疏干排水，甚至要深降強排，由此而出現了一系列的地質環境問題，給礦山生產帶來許多災害。礦山井下開采，由于巖石的冒落，地面發生大面積開采沉降、塌陷（沉陷），老窯積水引起的礦井突水，地面塌陷；采礦所誘發的地震等災害；礦山排出大量矸石及尾礦的堆放，除嚴重污染水土資源及大氣外，還可能發生塌方、滑坡等地質災害。在勘探區北部煤層露頭附近有土法開采的小煤窯，廢棄固體中的微量有害元素通過降水的溶濾，對地表水體有污染。地表水的顏色變為棕黃色，視覺感官差，較渾濁。區外經廢棄礦井溶濾污染的地表水與本勘探區無污染地表水其有毒有害元素含量相差很大，Mn含量相差139.75倍，Zn含量相差100倍，Cu含量相差2.96倍。具體情況（見表2）。

采礦改變了環境地質條件，原因是本勘探區地形標高多在3600～4200m之間，冰川地貌甚為發育，系著名的祁連山現代冰川，位于我國大陸性冰川的東緣。3600m以上地帶常發育島狀永凍層，形成雪線以下滿布池沼或濕地的特殊山區地貌景觀。區內海撥高、氣溫低，僅生長草本植物及低矮灌木叢，無農業。但夏季草原茂盛，為良好的草原牧場，6-8月有牧民在此游牧。由于植被茂盛，腐殖質豐富，加之夏季降水量大，濕度大，在該環境中，Mn、Zn、Cu等元素被有機膠體吸附，隨水流大量遷移。溶解在地表水中，水體中這三種元素的濃度分別為9762μg/L、540μg/L和28.9μg/L，致使礦化度增大，SY11水樣礦化度1.45g/L，是無污染的3倍多。在下游1.15Km取樣SY12礦化度0.42g/L ，水體通過1.15Km的徑流，經地層自凈吸附作用和地下水的滲出補給稀釋作用，Mn、Zn、Cu的濃度分別降到5227μg/L、136μg/L和11.15μg/L，每公里減少46.5%、74.8%和61.4%，礦化度減少71%，水體顏色由棕黃色變為淺黃色。礦化度與2009年在該地段取樣化驗的結果0.43g/L相當。勘探區內地表水體的礦化度在0.11～0.73g/L之間。

3.2 采礦對草場的破壞

勘探區地處高寒草原生態區，生態系統較脆弱，易破壞難修復。礦山開采對環境的破壞作用是不容置疑的，工作區高山植被生長緩慢，一旦遭受破壞很難恢復，故在地質勘查和今后的礦井建設時一定要保持生態平衡，以免造成泥石流及山體滑坡等自然災害。煤礦的開采過程中由于地面建筑物的增多地面負荷的增加加之井下通風等因素的影響，地面將發生不同程度的沉陷，山體陡峭部位、斜坡地帶亦有可能坍塌、滑坡；礦井開采中地下采空區的冒頂回落會導致地面裂縫、沉陷，危及人身安全。故將來進行礦山規劃時應綜合考慮以上因素，以確保礦山安全及環境污染。

4 環境治理對策

在未來礦井開采中對環境的影響和破壞是嚴重的。在礦井開始建設時就要堅持預防為主、防治結合的原則，將礦山地質環境保護的重點放在礦山地質環境問題發生前的防止上，同時要積極治理和恢復已經造成的礦山地質環境的破壞上，通過對礦區現狀和預測的評估，可以確定礦山地質環境防治工程的方法和措施。

（1）定期對礦山排放“三廢”進行監測，采取有效措施防止污染大氣、地表水體及地下水和土壤。

（2）對開采沉陷區進行環境監測、警示，或采取臨時工程措施，消除安全隱患。

（3）對地貌景觀采用邊坡加固、種草或者掛網噴播等工程措施，以修復生態保護環境。

（4）未來礦井生產時要對煤層進行注水降塵，凈化工作面工作環境，降低工業廣場空氣中的粉塵，從而減少工人塵肺病的發病率。

綜上所述，勘探區生態環境質量良好，水文地質條件簡單，工程地質條件中等，地質環境中等。采礦可能發生一些災害，但只要礦山設計合理，有預防措施，總體上對環境破壞不大；區內沒有發現重大的污染源，沒有發現地熱異常，地表水、地下水水質較好，煤層及矸石尾礦中有害元素含量較小，對地表環境影響甚微，矸石化學成分基本穩定，礦體開采不會引發大的環境問題。開采時應當合理規劃，廢物利用，減少污染物，同時注意改善生態環境，促使生態環境向有利方向發展。