凡口鉛鋅礦礦山地質(zhì)環(huán)境治理現(xiàn)狀及防治對策.doc

1、凡口鉛鋅礦礦山地質(zhì)環(huán)境治理現(xiàn)狀及防治對策 摘要凡口鉛鋅礦在五十多年的開采過程中，出現(xiàn)了巖溶地面塌陷、土地資源破壞等多種地質(zhì)環(huán)境問題，為有效減小這些地質(zhì)環(huán)境問題對礦山及周邊產(chǎn)生危害影響，礦山采取了塌陷分區(qū)治理、帷幕注漿等多種治理措施，取得了較為顯著的治理效果，為鞏固治理成果，礦山應(yīng)不斷完善各種治理措施，為治理類似礦山地質(zhì)環(huán)境問題提供指導(dǎo)。 關(guān)鍵字礦山地質(zhì)環(huán)境 疏干漏斗 地面塌陷 帷幕注漿 中圖分類號 P5 文獻碼 B 文章編號 1000-405X（2013）-4-222-2 0引言 凡口鉛鋅礦于1958年建礦，1968年正式投產(chǎn)，經(jīng)過多年的建設(shè)，目前年產(chǎn)金屬（鉛+鋅）能力18×104t

2、，是中國乃至亞洲最大的鉛鋅銀礦產(chǎn)基地，是中國重要的重工業(yè)和信息工業(yè)原料基地，是廣東經(jīng)濟效益最好的礦山企業(yè)，是中國有色金屬對外窗口，素有“粵北明珠”之稱。凡口鉛鋅礦是一個水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜的隱伏巖溶礦山，礦體賦存于侵蝕基準面以下的泥盆系中統(tǒng)至石炭系下統(tǒng)碳酸巖中。礦床上部普遍覆蓋著石炭系中上統(tǒng)壺天群巖溶含水層1 2。突水、涌泥、淹井、地表塌陷、河水倒灌等災(zāi)害經(jīng)常在礦山早期建設(shè)過程中，甚至阻礙了礦山基建進程。凡口鉛鋅礦在20世紀60年代進行了大型群孔抽水試驗和大型坑道放水試驗，最終確立了淺部截流疏干治水方案。到20世紀80年代中期，逐步建成并完善了淺部截流疏干系統(tǒng)工程，取得了良好的治水效果，基本消

3、除地下水對采礦的威脅，保證了礦山開采的安全，但是，礦山疏排水在礦區(qū)及周邊引起了一系列礦山地質(zhì)環(huán)境問題。 1 礦山主要地質(zhì)環(huán)境問題 目前，凡口鉛鋅礦的礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要是：一、礦坑疏排水引發(fā)的巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害問題，尤其是復(fù)塌問題嚴重；二、塌陷破壞了土地資源，損毀了耕地、嚴重破壞了礦區(qū)周圍的基本農(nóng)田；三、礦坑疏排水形成了一個降深達120m、半徑約3000m、影響范圍達7.75km2的疏干漏斗，對礦區(qū)周圍的含水層產(chǎn)生了較嚴重的影響。 40多年來，由于采礦疏干排水，礦區(qū)的地下水位大幅度下降，引發(fā)礦區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)生地面塌陷、開裂達2229處，波及范圍達8km2，毀壞鐵路4km，公路1.5km，礦部及附

4、近部分農(nóng)村建筑物拆遷近80000m2，損毀農(nóng)田400000m2，毀壞塘池14處（227432m2）。少數(shù)區(qū)域復(fù)塌頻率高，塌陷坑最大直徑達44m，最大深度達30m。同時，塌陷造成礦區(qū)地面建（構(gòu)）筑開裂、生產(chǎn)生活設(shè)施等破壞。 2礦山地質(zhì)環(huán)境治理措施及成效 2.1治理措施 為有效解決地面塌陷問題、恢復(fù)耕地、保護基本農(nóng)田、保障礦區(qū)周邊群眾生活和生命財產(chǎn)安全、以及保證淺部礦體及東礦帶礦體安全開采，多年來，礦山采取了有效的礦山地質(zhì)環(huán)境治理措施。 根據(jù)礦區(qū)歷年來塌陷的特點及塌陷統(tǒng)計資料，在綜合分析塌陷分布范圍、活動規(guī)律、塌陷成因的基礎(chǔ)上將塌陷區(qū)分為三個區(qū)：塌陷高發(fā)區(qū)、塌陷低發(fā)區(qū)、塌陷趨于穩(wěn)定區(qū)。 對于不同區(qū)

5、域產(chǎn)生的塌陷，采用了不同的整治方法：對于非易塌區(qū)（即塌陷低發(fā)區(qū)和塌陷趨穩(wěn)區(qū)）的塌陷，采用分層回填和回填固底的方法；對于易塌區(qū)（塌陷活躍區(qū)）的塌陷，為提高治理效果，降低塌陷的復(fù)活頻率，先用簡易注漿法、快速堵漏法處理溶洞底后進行回填；對于發(fā)生在凡口河、尾砂管和溝渠等塌陷高發(fā)區(qū)的塌陷，利用一般注漿法、孔內(nèi)造漿注漿法、旋噴樁帷幕法和埋管回填注漿法等注漿技術(shù)進行比較徹底地治理34。 為了防止疏干漏斗中心南移、外擴而引起的地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，威脅到礦區(qū)南部董塘鎮(zhèn)周約10000多人民群眾的生命財產(chǎn)安全，凡口鉛鋅礦在國家和地方財政的扶持下，根據(jù)壺天群含水層與下部礦體之間存在多層隔水層和相對隔水層，上下水力聯(lián)系

6、不密切，而礦區(qū)北部與西北部為砂頁巖隔水層的水文地質(zhì)條件，礦山聯(lián)合有關(guān)單位在礦區(qū)南部開展了淺部帷幕注漿堵水工程的可行性研究和試驗，多次組織國內(nèi)水文、地質(zhì)、工程注漿專家進行論證，先局部，邊研究邊施工，逐步全面鋪開，至2012年為止，共投入資金9358.57萬元，完成兩個試驗段和第三段及第四段帷幕注漿工程的施工，完成了1199m長的施工任務(wù)，約占整個帷幕段2480m（446+753+1281）長的1/2。 2.2取得的成效 經(jīng)過前期的各項治理工作，取得以下成果： 2.2.1礦坑排水量減少，排水成本降低 在帷幕完成不到一半的情況下，井下-40m日排水量減少10000t以上。特別是出現(xiàn)了削峰現(xiàn)象。堵水率

7、逐步提高。2010年最大洪峰涌水量38000t/d，最小涌水量8000t/d，2011年最大洪峰48000t/d（5月8日凡口地區(qū)史上最大降雨），最大洪峰和最小洪峰涌水量比項目實施前的平均峰值減少10000t/d，2011年井下-40m排水量比項目實施前2007年減少500萬t，年節(jié)約綜合排水費600余萬元。20082011年平均排水量比項目實施前19982007年平均排水量減少250萬t。2010年帷幕實現(xiàn)堵水率為27%，至2011年堵水率上升至40%以上。 -40m排水量堵水率對比情況見表1。 2.2.2塌陷數(shù)量減少，塌陷治理成本降低 通過前期治理，塌陷區(qū)域、規(guī)?？s小，塌陷數(shù)量減少，從項目

8、實施前年塌陷總數(shù)100300個，至2010年、2011年塌陷個數(shù)在50100個，減少率達50%以上。塌陷產(chǎn)生的頻率、規(guī)模及其對環(huán)境的影響程度大幅減小，產(chǎn)生的區(qū)域也相對集中在帷幕外地下水流場變動帶內(nèi)，沿繞流方向自西向東呈帶狀分布。 避免了因地面塌陷對村民及村政設(shè)施的大規(guī)模破壞，有效保護了寶貴的耕地資源。大量的土地復(fù)墾復(fù)種，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟見效，生態(tài)效應(yīng)逐步恢復(fù)。塌陷治理費用也從每年300余萬元減少到100余萬元。 2.2.3幕內(nèi)外水位差增大，疏干漏斗逐步回縮 帷幕附近水位變動頻繁，從幕內(nèi)外主要觀測孔的資料表明，幕外水位呈上升趨勢，且上升幅度較大，多數(shù)上升達到1250m不等；幕內(nèi)水位略有下降，下降15m不

9、等。 目前帷幕內(nèi)外水位差最大達49m以上。已建帷幕外側(cè)地下水位觀測對比見表2。 雖然帷幕還在建設(shè)中，進水通道僅封堵一部分，地下水向未封堵地段繞流，但在礦區(qū)南部疏干漏斗大幅回縮，回縮直線距離最大達1000m。這表明，項目實施后，在已建帷幕地段，主徑流帶通道被封堵，地下水對礦坑充水的補給受了到一定限制，疏干漏斗逐步回縮。 2.2.4節(jié)能減排效果明顯 經(jīng)過治理每年井下廢水抽排量減少300多萬噸，減少了對土體的沖刷，減少了泥砂含量，泥砂含量由0.52%減少至0.050.5%，大大減少了礦坑水對地表水體的污染，同時也大幅減少了抽排水電費，節(jié)能減排效果明顯。 2.2.5礦區(qū)生態(tài)環(huán)境逐步恢復(fù)，地企和諧共贏

10、礦山建立了6處地質(zhì)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)示范點，使破壞的農(nóng)田土地得以復(fù)耕復(fù)種，礦區(qū)及周邊生態(tài)得以逐漸恢復(fù)。注漿帷幕的實施使得塌陷數(shù)量不斷減少，逐步減小了對周邊村民生產(chǎn)生活不利影響，大大緩和了礦農(nóng)矛盾。為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、社會和諧發(fā)展，地企共贏奠定了良好的基礎(chǔ)。 2.2.6探索了地質(zhì)環(huán)境治理新技術(shù) 在礦山地質(zhì)環(huán)境治理的過程中，探索發(fā)展了一些地質(zhì)環(huán)境治理的關(guān)鍵技術(shù)。如：塌陷強弱區(qū)的劃分、塌陷治理回填技術(shù)、空洞大裂隙封堵、動水注漿漿液流失控制和注漿新材料等新技術(shù)，為同類礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)提供借鑒。 3存在問題及對策 雖然前期綜合治理工程效果顯著，但東部礦坑涌水通道沒有封堵，礦坑淺部涌水量仍達800022000m3/

11、d，地面塌陷每年仍有100多處發(fā)生，淺部礦體開采，礦坑疏水，將可能使疏干漏斗進一步擴大從而威脅到大、小貴地及董塘中學(xué)的安全。 為實現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境治理綜合堵水率達到6570%，從根本上防止、減少乃至杜絕地表巖溶塌陷發(fā)生，避免大、小貴地村及董塘中學(xué)的搬遷，保障采礦安全，延長礦山采礦服務(wù)年限。應(yīng)全面完成帷幕工程的全部工作，形成一個封閉圈，完全隔斷地下水涌入礦坑的通道，恢復(fù)封閉圈外地下水位。 4結(jié)語 本文根據(jù)凡口鉛鋅礦實地詳細調(diào)查，分析了礦山存在的主要地質(zhì)環(huán)境問題，并對礦山采取的地質(zhì)環(huán)境治理措施及治理效果進行了總結(jié)，對于仍然存在的地質(zhì)環(huán)境問題提出了防治對策，為礦山正常生產(chǎn)、周邊村民生命財產(chǎn)安全和延長礦山采礦服務(wù)年限提供有力保障。 參考文獻 1 許躍初.凡口鉛鋅礦地質(zhì)特征及成礦模式J.中國礦山工程.2006，35（