焦家金礦王家尾礦庫地質環境問題及其防控分析

殷傳印，程紹增，楊 新，吳志超

（1. 山東黃金地質礦產勘查有限公司，山東 萊州 261400 ；2. 中國地質大學（武漢）環境學院，湖北 武漢 430078）

尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業廢渣的場所。截止到2018年我國共有14217個尾礦庫，其數量居世界第一，且主要分布在北方。尾礦庫主要有三種作用：保護環境，貯存選礦廠排出的尾礦和含有多種化學藥劑的廢水；節約水資源，選礦廠排出的廢水，經過尾礦庫的澄清和自然凈化后，可以重新回到選礦廠供其使用；保護礦場，尾礦中含有礦物成分，有一定的經濟價值[1]。但尾礦庫在使用和閉庫時可能造成許多地質環境問題如地面塌陷、地裂縫、水污染、土地資源占用及土壤污染。因此迫切需要探究其治理方法解決尾礦庫帶來的各類地質環境問題。

本文對焦家金礦王家尾礦庫的主要地質環境問題包括壩體穩定性、尾礦庫地下水體污染以及尾礦庫土地資源破壞等問題進行分析，并研究相應的防控措施，從而為有效解決尾礦庫地質環境問題，以及對我國礦山企業尾礦庫治理提供參加。

1 研究區概況

截止到2015年山東省尾礦庫共占地面積4586.72hm2，而其中金礦尾礦庫占用土地面積1738.02hm2。其主要分布于膠東的煙臺市、威海市和青島市。焦家斷裂帶附近典型尾礦庫-王家尾礦庫建于2012年6月份，位于山東省萊州市金城鎮王家村北，萊州和招遠交界處北端，北臨萊州灣，東部和北部分別為天承集團紅布礦區東尾礦庫和西尾礦庫，東北緊鄰新城金5#尾礦庫，四塊尾礦庫呈田字形，屬典型的四周筑壩平地型尾礦庫。

2 王家尾礦庫相關地質環境問題分析

2.1 王家尾礦庫壩體穩定性問題

影響尾礦庫壩體穩定性的因素包括一系列由礦山采礦帶來的地質災害包括：崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降等。

2.1.1 崩塌滑坡

王家尾礦庫地貌類型主要為沖洪積平原和丘陵，沖洪積平原區地面平坦，地面無大的陡坎和人工切坡。根據調查，評價區內未發現發生滑坡、崩塌地質災害現象，也無發生滑坡、崩塌地質災害的歷史記載。另外礦山主要為地下開采，不存在采石削坡等活動，引發崩塌、滑坡地質災害的可能性小。

2.1.2 泥石流（渣）

研究區沖溝不發育，匯水面積小，地面標高一般在+22.0～+60m，地形坡度一般小于15°，沒有陡峭的巖土體和人工切坡等，無較大的高危松散堆積體，附近的水系也為季節性河流且流量很小，同時礦區多年來沒有暴雨，自然情況下不具備產生泥石流的條件；據野外實地調查，礦山井下廢石直接就地充填采空區，產生的尾砂也大多用于充填采空區，評估區內地表未發現規模較大的廢石堆。因此評估區內發生泥石流的物源條件、水源條件、匯水面積以及地形因素均不充分，產生渣石流地質災害的地質環境條件不充分。

2.1.3 地面塌陷

地面塌陷包括：采空塌陷和巖溶塌陷。研究區礦山采用地下開采方式，形成了大量采空區，破壞了巖體的原始平衡狀態，因此該區具備發生采空塌陷的地質環境條件。對于巖溶塌陷，研究區主要巖性為巖漿巖和第四系粘性土、粉土、砂礫石層，未見可溶巖分布，因此，評估區不具備發生巖溶塌陷的地質環境條件。

2.1.4 地裂縫

研究區礦山的地下開采產生采空區部分未及時充填，因此存在產生采空塌陷引發的伴生地裂縫地質災害的地質環境條件。

2.1.5 地面沉降

根據收集到的資料及野外調查，研究區第四系厚度一般＜20m，可壓縮土層厚度薄，水位埋深大，透水性差，富水性較弱，周圍居民生活用水現為萊州自來水廠供應，當地開采地下水量較小，因此產生地面沉降的條件不充分。

2.2 王家尾礦庫地下水體污染問題

2.2.1 王家尾礦庫地下含水層結構

王家尾礦庫地下水以基巖裂隙含水層為主，富水性弱，根據尾礦庫建設及堆積現狀，對含水層結構的破壞表現為壩體開挖及尾礦占壓，對含水層結構的破壞較輕。

2.2.2 王家尾礦庫地下水水質現狀

2020年4月，對王家尾礦庫地下水進行了取樣工作。主要監測項目為鈉、鎂、銨、氯化物、碳酸氫根、碳酸根、總硬度、耗氧量、礦化度、PH、鎘、銅、鉛、鋅、錳、鉻（六價）、砷、礦化度、揮發酚共19項。根據評價結果，地下水監測點各因子單因子指數均小于1，能夠滿足《地下水質量標準》（GB/T14848-2017）中的Ⅲ類標準。

2.3 王家尾礦庫土地資源破壞問題

2.3.1 王家尾礦庫地形地貌景觀破壞

王家尾礦庫處于山前沖洪積平原，占地72hm2，區內無名勝風景區、文物保護區、自然保護區及重要地形地貌景觀和地質遺跡保護區等敏感區，礦區緊鄰村落，人類活動頻繁，尾礦庫建設改變原生的地形地貌景觀，對原生的地形地貌景觀影響和破壞程度極大，與周圍的地形地貌景觀不協調。

2.3.2 王家尾礦庫土壤污染問題

2020年4月，對王家尾礦庫土壤進行了取樣檢測工作。主要監測項目為PH、銅、鉛、鎘、汞、砷共6項。根據評價結果，土壤監測點監測項目均能夠滿足《土壤環境質量標準》(GB15618-2018)標準要求，土壤現狀環境質量良好。

3 王家尾礦庫地質環境問題防控措施及建議

3.1 王家尾礦庫壩體變形防控

根據前期資料可得焦家金礦的地質災害危險性現狀評估為小，危害程度較輕，考慮經濟原因可不進行較大的治理。但主要考慮的是強烈降雨可能導致沖刷堆積壩體導致潰壩的發生，所以應不定期的進行壩體變形監測，采取一定的預防措施。

具體預防措施包括：一、預防壩體失穩，嚴格安全巡查制度，及時發現險情，完善并嚴格執行安全監督檢查和安全管理的體系、制度；采取濾水圍井、蓄水減滲等技術降低庫區水位；加強壩面經常性維護，采用防沖刷措施。二、預防滲流破壞，采用“上堵”，“下排”，柔性封堵措施。即在壩的上游用適當的堵滲材料堵住滲漏口，在壩的下游采用反濾措施，留住土顆粒，排走水。加強工程地質勘察，查清不良工程地質條件；采取工程防漏措施；檢查并維護排滲設施工作正常。三、預防自然災害，從源頭根本杜絕隱患包括：放緩下游壩坡，在壩腳設置減壓井，壩基和壩體內設置排滲設施，下游壩坡設置排滲井或加反壓體；聯系氣象部門，及時預報降水和設置暴雨排洪期的應急排洪設施。

3.2 王家尾礦庫地下水體污染防控

尾礦庫水體污染測定方面主要有綜合水化學和同位素法[2]、放射光譜法[3]，這兩種方法能有效監測尾礦庫中地下水及溢流水中的重金屬及放射性元素。對于尾礦庫水污染的治理主要分為兩種方式，一種是采用防滲材料以達到防止滲漏及凈化廢水的目的，另一種是使用化學藥劑或者微生物的方法處理尾礦庫的廢水。目前有效的防滲材料包括聚氯乙烯（PVC）[4]，通過壩的迎水面內側敷設能有效的達到凈化廢水[5]。而化學試劑法及微生物處理法主要包括：厭氧菌和潮濕土壤系統法、鐵氧菌處理法[6]、石灰脫穩-絮凝劑沉淀法[7]。

王家尾礦庫水質各因子單因子指數均小于1，能夠滿足《地下水質量標準》（GB/T14848-2017）中的Ⅲ類標準。且礦山采取污水措施，尾礦庫無外排水，不會對環境產生影響。因此評估其水污染情況較輕，考慮經濟原因可不進行較大治理。但應不定期對尾礦庫地表水和地下水進行檢測，以防治污染物滲漏對環境造成嚴重污染。

3.3 王家尾礦庫土地資源破壞修復

目前尾礦庫土地資源修復的方法主要分為兩類，一類是生態修復，另一類是植物修復。生態修復技術是通過人工介入來重建自然生態系統，以此恢復礦山區域的原始面貌。植物修復技術是指利用具備富集特性的植物的吸收、積累環境中的重金屬污染物，通過植物體內的各種反應，降低其重金屬毒性的生物環保技術。當前，國內外植被修復尾礦庫技術主要依靠工程修復、物理化學修復和生物修復三大手段。其中，植物萃取、植物揮發、植物固定三種修復方式是主流應用技術。

根據前期報告，焦家金礦尾礦庫區對地形地貌景觀影響程度較嚴重。因此未來應加大土地復墾、植被綠化等工程的實施，使地形地貌景觀得以改善。而對其土壤防治，由于目前尾礦庫及附近的土壤現狀環境質量良好，因此只需不定期的進行檢測即可。

4 結語

本文結合已有的資料，對焦家金礦王家尾礦庫的主要地質環境問題，包括壩體穩定性、尾礦庫地下水體污染以及尾礦庫土地資源破壞問題進行了分析，認為王家尾礦庫壩體穩定性、尾礦庫地下水體污染以及尾礦庫土壤污染問題危害程度較小，僅需進行不定期的監測即可。而王家尾礦庫地形地貌景觀破壞較為嚴重，目前可從生態修復或植物修復兩個方面進行尾礦庫土地資源破壞的修復工作。