吉林辽源市矿山地质环境问题及对策建议

2010Vo1.5No.32010第5卷第3期13吉林辽源市矿山地质环境问题及对策建议张德强1，朱玉生2，田磊1（1.中国地质环境监测院，北京 100081；2.吉林省地质环境监测总站,长春 130021）摘要：辽源市是我国典型的矿业城市，具有悠久的矿业开发历史，煤炭为主要矿产资源集中分布于市区，近50年来的开采遗留下大量的矿山地质环境问题。本文在资料收集和调查的基础上，分析总结了吉林辽源市矿山环境地质问题及其危害，提出辽源市矿山地质环境保护与综合治理对策建议，为资源枯竭城市转型，提供了基础数据和技术支撑。关键词：矿山地质环境；资源枯竭；地面塌陷；综合治理中图分类号：TD167文献标识码：A文章编号：1007-1903(2010)03-0013-04 作者简介：张德强（1976-  ），男，博士，高级工程师，主要从事矿山地质环境调查、评价、监测、治理工作。0引言我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭占全国一次能源生产总量的70%以上，在国民经济中具有十分重要的地位[1]。辽源市是我国典型的矿业城市，具有悠久的矿业开发历史，辽源市是日伪时期的煤都，煤炭资源集中分布于市区[2]。作为资源枯竭型城市其历史遗留的矿山环境问题较多，也较复杂[3]。矿山环境问题已经成为辽源市全面建设小康社会和和谐社会的障碍,国家已将辽源市列为国家矿山资源枯竭城市经济转型试点城市。为此，中国地质调查局部署开展了吉林省辽源市矿山地质环境调查工作，以野外实际调查为主，充分利用已有资料，结合物探、RS、GPS、GIS等技术方法，详细查明了区内矿山环境地质问题，分析矿山环境地质问题的危害；对辽源市矿山水土环境、采空区地面塌陷、土地占用破坏等地质环境问题进行了分析和评价。1辽源矿区概况1.1自然地理辽源，因位于东辽河源头而得名。地处东北腹地，吉林省西南部，为长白山余脉与松辽平原过渡地带，属低山丘陵区，平均海拔为250~400m。东辽河自东而西横穿全区，四周被低山丘陵所环抱，中间为河谷冲积平原。辽源属半湿润中温带大陆性季风气候区，多年平均降水量658.5mm，降水多集中于6、7、8三个月份，约占全年降水的80%左右；无霜期125～130d，冻结深度1.80m。辽源地表水系较发育，多呈树枝状分布,东辽河大体呈近东西流向，多年平均迳流量1.45×108m3/a。1.2地层构造辽源为中生代盆地，其地层以侏罗系上统含煤地层为主，零星分布奥陶系上统石缝组变质岩、砂岩、大理岩等。含煤地层为中生界侏罗系上统长安组，含煤两层。上部煤层厚2.0～12.0m，下部煤层厚4.0～40.0m，煤层间距2.9～10.0m。市区位于天山—阴山东西向复杂构造带的东端，与新华夏构造体系张广才岭—那丹哈达岭隆起带相交汇地区。1.3水文地质区内地下水类型按含水层组和地下水赋存介质特征，划分为4种类型。第四系松散岩类孔隙潜水，沿东辽河及其支流河谷漫滩阶地呈带状或树枝状分布；侏罗系碎屑岩类层状孔隙裂隙水，分布于西北部侏罗、白垩系及盆地侏罗系含煤地层中；奥陶系碳酸盐岩类裂隙溶隙水，零星分布于市区仪表厂等奥陶系石缝组地段；花岗岩风化网状裂隙水遍布低山丘陵地区，含水层张德强等：吉林辽源市矿山地质环境问题及对策建议2010Vo1.5No.32010第5卷第3期14理论探讨为华力西晚期花岗岩风化壳。1.4岩土体工程地质区内大致可分为以花岗岩为主的硬质岩区、侏罗白垩系软质岩区及河谷地带松散土三个性质不同的工程地质区。硬质岩区为广大低山丘陵区；软质岩区主要为侏罗白垩系砂岩、泥页岩等，抗风化能力较弱，残坡积层较厚，分布于西部丘陵和煤田盆地；土体主要为第四系松散堆积粘性土及砂砾石，沿河谷漫滩阶地分布。1.5矿产资源开发利用现状辽源以开发煤炭资源闻名中外，煤田南北长8km，东西宽4km，面积32km2。早在1911年当地农民陈德才掘井发现煤层后，历经几十年的无序开采，直到1948年成立西安矿务局后开始计划开采，目前辽源煤炭资源已接近枯竭，到2005年底，市区煤炭资源储存量仅为1116.89万吨，可采储量733.93万吨。多数矿井已经闭坑，现有11个矿井陆续复采，年开采量40万吨[3]。建材类矿山主要开采第三系玄武岩，古生界石灰岩、大理岩，砖瓦粘土矿和砂石等。区内现有小型露采矿山23个，年产石材54×104 m3。区内小型生产砖厂10座，年生产红砖约8400万块砖，生产空心砖约1200万块。2主要矿山环境地质问题及其危害2.1矿山地质灾害地面塌陷是辽源煤矿区最主要的矿山地质环境问题，主要由于煤炭资源的开采形成采空区，矿坑排水导致地下水疏干，采空区天然应力场失衡，煤层顶板变形，造成地面塌陷，地面塌陷积水增加上覆岩层的重量进一步加剧地面塌陷。辽源煤矿地下采空区面积14.58 km2，地面塌陷面积18.95 km2，塌陷面积是采空区的1.3倍[4]。经调查地面塌陷幅度较大，破坏较严重的为太信、西安和西孟三大地面塌陷区，塌陷面积达600.73hm2，塌陷幅度最大达15m。辽源矿区地面塌陷主要分布在市区北部侏罗系含煤地段对应的地面，地面塌陷积水坑呈珠串状分布，大致同煤层走向一致，可分成四个区域：太信地面塌陷区，西安地面塌陷区，西孟地面塌陷区，东城小学北、安家塌陷区，其上共有大小积水池沼13处，积水总面积61.42hm2。(表1)。表1辽源矿区塌陷积水坑一览表地     点编号中心坐标积水面积（m2）太信塌陷区太阳升三队 TXK01经度: 125°08′04″；纬度: 42°55′37″172000西安塌陷区灯塔二队1TXK02经度: 125°06′49″；纬度: 42°56′35″88900东孟七队1TXK05经度: 125°06′18″；纬度: 42°56′54″10600灯塔一队2TXK06经度: 125°06′31″；纬度: 42°57′08″26400灯塔四队TXK13经度: 125°06′33″；纬度: 42°56′39″16000东孟七队2TXK08经度: 125°06′14″；纬度: 42°56′46″38500灯塔一队3TXK09经度: 125°07′08″；纬度: 42°56′05″30500灯塔二队2TXK10经度: 125°06′56″；纬度: 42°56′11″17690灯塔二队3TXK11经度: 125°06′45″；纬度: 42°56′49″7000灯塔一队1TXK12经度: 125°06′53″；纬度: 42°56′44″13100西孟塌陷区西孟四队TXK03经度: 125°04′59″；纬度: 42°56′45″119300东城小学北 TXK04经度: 125°06′32″；纬度: 42°55′41″32500安家街六委六组TXK07经度: 125°06′31″；纬度: 42°55′56″11700合   计584190注：数据采集时间2006年10月辽源煤矿地下采空区地面塌陷十分严重，在不足20km2范围内，大小塌陷坑积水成湖，星罗棋布，煤矸石堆积如山，严重破坏了民宅、耕地、道路、城市基础设施，致使辽源生态环境恶化，威胁人民生命财产安全,给当地居民造成极大的危害，严重制约了当地经济的发展，给社会带来不稳定因素。2.2矿山土地资源占用和破坏矿产资源开发占用和破坏土地，包括采矿活动所占用的土地（如厂房、工业广场、堆矿场）；采矿生产过程中堆放的大量固体废弃物所占用的土地；以及因矿山开采而产生地表大面积塌陷破坏的土地等。辽源矿区目前矿山土地占用破坏面积总计23250739m2,其中：（1）煤矸石压占：辽源煤矿现有较大的煤矸石堆放场4处，分布在西安矿一区、三区、六区、皮带井，2010Vo1.5No.32010第5卷第3期15占煤矸石量的86%，较小的矸石山5处，累计储存量为539.4万吨，占用压没土地18.68hm2。（2）地面塌陷占用破坏：辽源煤矿地面塌陷面积18.95 km2，破坏较严重的为太信、西安和西孟3大地面塌陷区，塌陷面积达600.73hm2，塌陷幅度最大达15m，其上共有大小积水池沼13处。农田、道路、机关、工厂、学校、城建设施、民宅等不同程度被毁，灾区居民被迫搬迁。（3）煤炭矿山工业广场占用破坏：以西安矿下属6个采区为主，周边局部地块划分给10家个体矿山开采，个采区、矿井共占用破坏土地179.6hm2。（4）采石场占用破坏：区内共有小型采石场23家，闭坑5家，剥离土、尾矿和废石随意堆放，占用压没土地，破坏植被和自然景观。共占用压没土地163.32hm2，以荒地林地为主，少数露采场剥离土和废石压没耕地。（5）粘土砖瓦矿破坏：市区粘土砖瓦厂均分布于东辽河及其支流漫滩阶地后缘第四系粘土发育地段，现有10家砖厂仍在生产粘土实心砖，年开采粘土15×104m3,占用破坏耕地68.45hm2。2.3矿区水土环境污染矿山在开采和加工过程中，对环境产生污染的主要是废水、废渣和废气中的有害物质未经处理或处理技术方法落后，导致有害物质进入地表水、土壤、地下水和空气中，使矿区环境遭受污染。煤矸石露天置放，在风化、扬尘作用下增加了大气中的总悬浮物微粒，或自燃后产生出大量的有害气体，都会造成大气污染[5]。据辽源矿务局的资料，辽源矿坑废水年排放量约100×104m3/a，除部分循环再利用外，均未经处理直接排入东辽河。辽源市矿业开发历史悠久，废渣积存时间长而量又大，辽源矿区煤矸石累计储存量为539.4万吨，综合利用只是在近年刚刚开始，因此废渣对当地区域环境的影响较严重。根据对矿区土壤及地下水采样化验，结果表明西安二区、六区、三区、东三井、西孟塌陷积水坑底泥等地土壤中砷元素含量30.2～71.8μg之间，依据土壤环境质量标准（GB15618-1995）中二级土壤标准，砷元素平均超标1.8倍，最大超标2.87倍（表2）；依据地下水质量标准（GB/T14848-1993）矿区部分地段第四隙孔隙潜水SO42-、NO3-、矿化度等项超地下水三类标准，SO42—最大超标2.77倍，NO3—最达超标5.5倍，矿化度最大超标1.7倍，地下水化学类型为SO42-Na.Ca型、NO3-CI-Ca型，水质较差（表3）。表2土壤中砷素含量一览表（单位：μg）点 号T001-010T019T020T0212T212T262T302T33超标量24.3-71.850.330.232.352.533.335.563.2表3地下水中超标项目一览表（单位：μg/L）点  号DXQ001DXQ009DXQ016DXQ017DXQ021DXQ022DXQ026超标项目SO42-493.52693.38334.45342.61293.67562.82NO3-120480180164180192矿化度17141394156213941011135113503对策建议辽源煤矿区由于采掘时间长,历史包袱重,遗留问题多,地质环境日益恶化,严重影响当地群众生产和生活,制约了地方经济的发展,威胁部分群众财产和生命安全。因此,要全面贯彻《矿山地质环境保护规定》,采取强力措施,切实改善地质环境,确保辽源矿区可持续发展。（1）开展采空区专题调查，详细调查采空区的分布特征；布设采煤塌陷区地面变形动态监测系统，掌握地面塌陷等矿山地质环境动态变化，研究地面塌陷变形机理，监测、预测其发展趋势，为合理利用采煤塌陷区土地资源提供依据。（2）编制辽源市矿山地质环境保护与治理规划，细化矿山地质环境保护与治理分区，确定矿山地质环境保护与治理工程，统筹安排，有序开展辽源市矿山地质环境恢复治理工作。（3）限制开采砖瓦粘土，防止耕地破坏。通过各种政策措施，抑制并最终取缔实心粘土砖瓦厂。废弃物的治理，以资源化二次开发利用为重点，尽量减少环境污染，固化和绿化为辅。矿井水与废污水利用以煤矿排水为重点，加强矿井水的净化处理。（4）重视矿山地质环境恢复治理工作，加大矿山地质环境治理资金的投入力度。宣传、发动广大人民群众参与对矿山环境、地质灾害的监督，发挥社会监督作用。张德强等：吉林辽源市矿山地质环境问题及对策建议2010Vo1.5No.32010第5卷第3期16理论探讨参考文献[1] 罗一新，黎 昀