矿区环境水文地质问题评述

    崔媛媛

    摘要：在矿区采矿行为后常常会发生很多地质问题，举例来看，如溶岩地面塌陷、水质遭到污染，还有因为地下采矿导致的地面沉陷和积水，还有因为煤矸石堆积导致的环境污染和水污染等等。文章针对这些问题提出了相关解决措施，为矿区环境管理者提供借鉴。

    关键词：矿区；环境；水文地质

    由于人类文明的不断进步，所以人们深知保护矿区环境和水文等问题的重要性。在20世纪50年代以来，采矿事业的发展突飞猛进，其规模不断提高，相应的出现了一系列环境水文地质问题，直接对工农业发展的城市建设产生负面影响，更严重的甚至威胁人们的生命安全。特别在20世纪60年代以来，这些问题越来越严重，在一定程度上破坏了人类生存和居住的环境，迫切需要解决矿区环境水文地质问题，科学开采矿产资源，保护地质环境。下面是矿区环境水文地质主要问题分析。

    1.岩溶地面塌陷

    由于岩溶充水矿床的矿山排水过多，所以地面塌陷的现象比较普遍，矿山的地面建筑和农田遭到一定程度的破坏，而地面的塌陷又导致地表水携带较多的松散物质进入到矿坑内部，这样一来，矿区的环境水文地质状况被改变，不利于矿床的开发和保护。在我国的华东地区和中南地区，它们属于强盐融化地区，具有严重的岩溶地面塌陷问题。举例来看，广东的马口和凡口矿地区，还有我国湘中地区的煤田，长江中下游地区的铜矿和煤矿等区域，由于岩溶发育，所以地面塌陷十分严重，在我国的北方仅仅有部分矿区有严重的岩溶地面塌陷问题。在矿区的岩溶地面塌陷中，主要分布在以下方位：（1）断裂带附近：对于岩溶地面来说，它的塌陷主要在断层的两侧呈带状分布，特别的，在导水断层附近常常会有串珠状地面塌陷坑，举例来看，湖南门口矿区一个矿井在断裂带上密度值最高。（2）向斜盆地附近：在南方，龙潭煤系常常会形成向斜盆地，而煤层底板茅口灰岩常常漏在向斜翼部。对于岩溶地面来说，它的陷坑分布在这些部位，例如湘中煤田岩溶地面塌陷也属于这种类型。（3）硫化矿床接触带：在长江中下游的富帖基本是硫化矿床，因为酸性地下水活动和接触带相近，导致大型串珠状塌陷坑。（4）古河道带：这一分布主要体现在北方的岩溶塌陷坑里，举例来看，开滦范各庄特大突水导致岩溶地面塌陷，它们都是分布在滦河古河道带第四系天窗分布地段。（5）地下水天然排泄点附近：在天然条件下，地下水排泄点是地下水最活跃的部分，同时也是岩溶发育最快的地带。在矿床的疏干边界中，如果达到了地下水的排泄点，那么就会产生塌陷现象。举例来看，湖南的煤炭坝矿地面塌陷就是这一类型。

    2.矿坑废水的污染

    由于不合理的采矿行为导致天然的环境受到破坏，其中的水文条件也受到破坏，导致地下水污染严重。举例来看，山西煤矿的主要采区基本上是在岩溶流域的补给区。受采煤影响的流域比较多，涉及范围比较广，而由于煤矿区的坑道和井下钻孔等产生一定的裂隙，使废水在地下经过这些裂隙进入到岩溶含水层中，污染水资源。举例来看，在娘子关泉域上游的平定-阳泉矿区中，石炭系层间的薄层灰岩水进入到矿坑以后，虽然有一部门大矿井可以把其排除，但是剩下的经过采矿坑道和裂粥挂入到含水层中，导致平定—阳泉矿区的水资源受到污染，水里的硫酸根离子含量明显提高，同时水的硬度也大大提高。

    由于煤矿开发力度不断增强，所以煤矿区排放的废水总量不断增加，其中不仅有工业废水和生活废水，还有矿坑水和洗煤水等等。在分析山西省的煤炭工业相关数据得知，山西的阳泉、西山、汾西、轩岗、晋城、霍县、大同、潞安这八大重要矿区每年排放的废水总量达到2300万立方千米，而这些废水经过清洁处理的部分是少之又少，通常情况下采用直接排放的方式进行处理，这样一来，地下水和地表水受到污染，使地质水文环境遭到破坏。在经过化学分析后，发展这些地区排放的未经处理的废水主要有以下化学特性：（1）这些废水的ph值位于4.6和7.8之间，呈现酸性和中性。阳泉矿区的废水ph值最低，仅为3。（2）这些区域排放的废水硬度比较高，经检测发现其一般在22到40德国度，其中汾西矿区最为严重矿井水的硬度大袋了75.8德国度。（3）水中的矿化度比较高，举例来看，阳泉矿区的南庄矿的井水矿化度比2g/L还要高。（4）水中的毒性指标比较高，而且超出相关标准。举例来看，西山矿区的三给洗煤厂中的洗煤水氟化物严重超标，其中的汞含量也严重超标。

    综合来看，山西的煤矿附近地下水污染严重，极大的破坏了地质和水文环境，并且呈现恶化趋势。

    3.井下开采导致环境水文地质问题

    我国是世界上的产煤大国，但是基本上采用的都是地下开采的方式，地上开采的比重比较小。在开采有斜度的矿床时，因为采矿面积比较大，所以顶部的岩层失去支撑点，在岩石勤作用下发生倾斜和弯曲现象。按照采空区的上方岩层的破坏状况，可以把它分成冒落带、裂隙带和岩层整体移动带。

    如果是倾斜度低于45度的煤层，在开采时要使用长壁工作面的开采方式，这样一来会形成矩形的采空区，如果地表沉陷，会呈现出椭圆形。在采取的长和宽都超过深度的1.2倍时，那么地表就会下沉，在盆地中央部分下沉的最严重，从中央向地方，下沉的值逐渐减小，这一变化是平稳的，同时也是连续的。如果采区的正上方塌陷比较严重，那么其边缘地带也会出现一些裂缝，破坏地质水文环境。事实上，在平原地区的煤矿土地塌陷问题都比较突出。在我国的所有矿区里，开滦矿区是最大的井下开采矿区，它的开采深度达到了800米。而最深处达到了905米。因为开滦矿区的地形趋于平坦，同时潜水位埋藏不慎，导致集水盆地成为其地下排泄区，另外，由于塌陷区地质受到破坏，硫酸盐矿物质增多，导致土地难以发挥其种植的作用。

    总结：为了控制矿区开采对地质和水文环境的破坏，我国已经采取一定的措施加强管制，提高对资源的利用率的同时合理利用资源，在近些年来取得了一定的成果。不过，尽管如此，我国的矿区开采中仍然存在一些问题，而因为这些问题比较复杂，同时涉及范围比较大，所以在解决过程里也会面临一定的难题，还需要不断加大研究力度。