張德強(qiáng)，朱玉生，田 磊

（1.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081；2.吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站,長春 130021）

吉林遼源市礦山地質(zhì)環(huán)境問題及對策建議

張德強(qiáng)1，朱玉生2，田 磊1

（1.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081；2.吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站,長春 130021）

遼源市是我國典型的礦業(yè)城市，具有悠久的礦業(yè)開發(fā)歷史，煤炭為主要礦產(chǎn)資源集中分布于市區(qū)，近50年來的開采遺留下大量的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。本文在資料收集和調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了吉林遼源市礦山環(huán)境地質(zhì)問題及其危害，提出遼源市礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與綜合治理對策建議，為資源枯竭城市轉(zhuǎn)型，提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

礦山地質(zhì)環(huán)境；資源枯竭；地面塌陷；綜合治理

0 引 言

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國，煤炭占全國一次能源生產(chǎn)總量的70%以上，在國民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的地位[1]。遼源市是我國典型的礦業(yè)城市，具有悠久的礦業(yè)開發(fā)歷史，遼源市是日偽時期的煤都，煤炭資源集中分布于市區(qū)[2]。作為資源枯竭型城市其歷史遺留的礦山環(huán)境問題較多，也較復(fù)雜[3]。礦山環(huán)境問題已經(jīng)成為遼源市全面建設(shè)小康社會和和諧社會的障礙,國家已將遼源市列為國家礦山資源枯竭城市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型試點城市。為此，中國地質(zhì)調(diào)查局部署開展了吉林省遼源市礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，以野外實際調(diào)查為主，充分利用已有資料，結(jié)合物探、RS、GPS、GIS等技術(shù)方法，詳細(xì)查明了區(qū)內(nèi)礦山環(huán)境地質(zhì)問題，分析礦山環(huán)境地質(zhì)問題的危害；對遼源市礦山水土環(huán)境、采空區(qū)地面塌陷、土地占用破壞等地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行了分析和評價。

1 遼源礦區(qū)概況

1.1 自然地理

遼源，因位于東遼河源頭而得名。地處東北腹地，吉林省西南部，為長白山余脈與松遼平原過渡地帶，屬低山丘陵區(qū)，平均海拔為250～400m。東遼河自東而西橫穿全區(qū)，四周被低山丘陵所環(huán)抱，中間為河谷沖積平原。遼源屬半濕潤中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量658.5mm，降水多集中于6、7、8三個月份，約占全年降水的80%左右；無霜期125～130d，凍結(jié)深度1.80m。遼源地表水系較發(fā)育，多呈樹枝狀分布,東遼河大體呈近東西流向，多年平均逕流量1.45×108m3/a。

1.2 地層構(gòu)造

遼源為中生代盆地，其地層以侏羅系上統(tǒng)含煤地層為主，零星分布奧陶系上統(tǒng)石縫組變質(zhì)巖、砂巖、大理巖等。含煤地層為中生界侏羅系上統(tǒng)長安組，含煤兩層。上部煤層厚2.0～12.0m，下部煤層厚4.0～40.0m，煤層間距2.9～10.0m。市區(qū)位于天山—陰山東西向復(fù)雜構(gòu)造帶的東端，與新華夏構(gòu)造體系張廣才嶺—那丹哈達(dá)嶺隆起帶相交匯地區(qū)。

1.3 水文地質(zhì)

區(qū)內(nèi)地下水類型按含水層組和地下水賦存介質(zhì)特征，劃分為4種類型。第四系松散巖類孔隙潛水，沿東遼河及其支流河谷漫灘階地呈帶狀或樹枝狀分布；侏羅系碎屑巖類層狀孔隙裂隙水，分布于西北部侏羅、白堊系及盆地侏羅系含煤地層中；奧陶系碳酸鹽巖類裂隙溶隙水，零星分布于市區(qū)儀表廠等奧陶系石縫組地段；花崗巖風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙水遍布低山丘陵地區(qū)，含水層為華力西晚期花崗巖風(fēng)化殼。

1.4 巖土體工程地質(zhì)

區(qū)內(nèi)大致可分為以花崗巖為主的硬質(zhì)巖區(qū)、侏羅白堊系軟質(zhì)巖區(qū)及河谷地帶松散土三個性質(zhì)不同的工程地質(zhì)區(qū)。硬質(zhì)巖區(qū)為廣大低山丘陵區(qū)；軟質(zhì)巖區(qū)主要為侏羅白堊系砂巖、泥頁巖等，抗風(fēng)化能力較弱，殘坡積層較厚，分布于西部丘陵和煤田盆地；土體主要為第四系松散堆積粘性土及砂礫石，沿河谷漫灘階地分布。

1.5 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

遼源以開發(fā)煤炭資源聞名中外，煤田南北長8km，東西寬4km，面積32km2。早在1911年當(dāng)?shù)剞r(nóng)民陳德才掘井發(fā)現(xiàn)煤層后，歷經(jīng)幾十年的無序開采，直到1948年成立西安礦務(wù)局后開始計劃開采，目前遼源煤炭資源已接近枯竭，到2005年底，市區(qū)煤炭資源儲存量僅為1116.89萬噸，可采儲量733.93萬噸。多數(shù)礦井已經(jīng)閉坑，現(xiàn)有11個礦井陸續(xù)復(fù)采，年開采量40萬噸[3]。建材類礦山主要開采第三系玄武巖，古生界石灰?guī)r、大理巖，磚瓦粘土礦和砂石等。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有小型露采礦山23個，年產(chǎn)石材54×104m3。區(qū)內(nèi)小型生產(chǎn)磚廠10座，年生產(chǎn)紅磚約8400萬塊磚，生產(chǎn)空心磚約1200萬塊。

2 主要礦山環(huán)境地質(zhì)問題及其危害

2.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害

地面塌陷是遼源煤礦區(qū)最主要的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，主要由于煤炭資源的開采形成采空區(qū)，礦坑排水導(dǎo)致地下水疏干，采空區(qū)天然應(yīng)力場失衡，煤層頂板變形，造成地面塌陷，地面塌陷積水增加上覆巖層的重量進(jìn)一步加劇地面塌陷。遼源煤礦地下采空區(qū)面積14.58 km2，地面塌陷面積18.95 km2，塌陷面積是采空區(qū)的1.3倍[4]。經(jīng)調(diào)查地面塌陷幅度較大，破壞較嚴(yán)重的為太信、西安和西孟三大地面塌陷區(qū)，塌陷面積達(dá)600.73hm2，塌陷幅度最大達(dá)15m。遼源礦區(qū)地面塌陷主要分布在市區(qū)北部侏羅系含煤地段對應(yīng)的地面，地面塌陷積水坑呈珠串狀分布，大致同煤層走向一致，可分成四個區(qū)域：太信地面塌陷區(qū)，西安地面塌陷區(qū)，西孟地面塌陷區(qū)，東城小學(xué)北、安家塌陷區(qū)，其上共有大小積水池沼13處，積水總面積61.42hm2。(表1)。

表1 遼源礦區(qū)塌陷積水坑一覽表

遼源煤礦地下采空區(qū)地面塌陷十分嚴(yán)重，在不足20km2范圍內(nèi)，大小塌陷坑積水成湖，星羅棋布，煤矸石堆積如山，嚴(yán)重破壞了民宅、耕地、道路、城市基礎(chǔ)設(shè)施，致使遼源生態(tài)環(huán)境惡化，威脅人民生命財產(chǎn)安全,給當(dāng)?shù)鼐用裨斐蓸O大的危害，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，給社會帶來不穩(wěn)定因素。

2.2 礦山土地資源占用和破壞

礦產(chǎn)資源開發(fā)占用和破壞土地，包括采礦活動所占用的土地（如廠房、工業(yè)廣場、堆礦場）；采礦生產(chǎn)過程中堆放的大量固體廢棄物所占用的土地；以及因礦山開采而產(chǎn)生地表大面積塌陷破壞的土地等。遼源礦區(qū)目前礦山土地占用破壞面積總計23250739m2,其中：

（1）煤矸石壓占：遼源煤礦現(xiàn)有較大的煤矸石堆放場4處，分布在西安礦一區(qū)、三區(qū)、六區(qū)、皮帶井，占煤矸石量的86%，較小的矸石山5處，累計儲存量為539.4萬噸，占用壓沒土地18.68hm2。

（2）地面塌陷占用破壞：遼源煤礦地面塌陷面積18.95 km2，破壞較嚴(yán)重的為太信、西安和西孟3大地面塌陷區(qū)，塌陷面積達(dá)600.73hm2，塌陷幅度最大達(dá)15m，其上共有大小積水池沼13處。農(nóng)田、道路、機(jī)關(guān)、工廠、學(xué)校、城建設(shè)施、民宅等不同程度被毀，災(zāi)區(qū)居民被迫搬遷。

（3）煤炭礦山工業(yè)廣場占用破壞：以西安礦下屬6個采區(qū)為主，周邊局部地塊劃分給10家個體礦山開采，個采區(qū)、礦井共占用破壞土地179.6hm2。

（4）采石場占用破壞：區(qū)內(nèi)共有小型采石場23家，閉坑5家，剝離土、尾礦和廢石隨意堆放，占用壓沒土地，破壞植被和自然景觀。共占用壓沒土地163.32hm2，以荒地林地為主，少數(shù)露采場剝離土和廢石壓沒耕地。

（5）粘土磚瓦礦破壞：市區(qū)粘土磚瓦廠均分布于東遼河及其支流漫灘階地后緣第四系粘土發(fā)育地段，現(xiàn)有10家磚廠仍在生產(chǎn)粘土實心磚，年開采粘土15×104m3,占用破壞耕地68.45hm2。

2.3 礦區(qū)水土環(huán)境污染

礦山在開采和加工過程中，對環(huán)境產(chǎn)生污染的主要是廢水、廢渣和廢氣中的有害物質(zhì)未經(jīng)處理或處理技術(shù)方法落后，導(dǎo)致有害物質(zhì)進(jìn)入地表水、土壤、地下水和空氣中，使礦區(qū)環(huán)境遭受污染。煤矸石露天置放，在風(fēng)化、揚(yáng)塵作用下增加了大氣中的總懸浮物微粒，或自燃后產(chǎn)生出大量的有害氣體，都會造成大氣污染[5]。據(jù)遼源礦務(wù)局的資料，遼源礦坑廢水年排放量約100×104m3/a，除部分循環(huán)再利用外，均未經(jīng)處理直接排入東遼河。遼源市礦業(yè)開發(fā)歷史悠久，廢渣積存時間長而量又大，遼源礦區(qū)煤矸石累計儲存量為539.4萬噸，綜合利用只是在近年剛剛開始，因此廢渣對當(dāng)?shù)貐^(qū)域環(huán)境的影響較嚴(yán)重。

根據(jù)對礦區(qū)土壤及地下水采樣化驗，結(jié)果表明西安二區(qū)、六區(qū)、三區(qū)、東三井、西孟塌陷積水坑底泥等地土壤中砷元素含量30.2～71.8μg之間，依據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）中二級土壤標(biāo)準(zhǔn)，砷元素平均超標(biāo)1.8倍，最大超標(biāo)2.87倍（表2）；依據(jù)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14848-1993）礦區(qū)部分地段第四隙孔隙潛水SO42-、NO3-、礦化度等項超地下水三類標(biāo)準(zhǔn)，SO4

2—最大超標(biāo)2.77倍，NO3—最達(dá)超標(biāo)5.5倍，礦化度最大超標(biāo)1.7倍，地下水化學(xué)類型為SO42-Na.Ca型、NO3-CI-Ca型，水質(zhì)較差（表3）。

表2 土壤中砷素含量一覽表（單位：μg）

表3 地下水中超標(biāo)項目一覽表 （單位：μg/L）

3 對策建議

遼源煤礦區(qū)由于采掘時間長,歷史包袱重,遺留問題多,地質(zhì)環(huán)境日益惡化,嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)和生活,制約了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,威脅部分群眾財產(chǎn)和生命安全。因此,要全面貫徹《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》,采取強(qiáng)力措施,切實改善地質(zhì)環(huán)境,確保遼源礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

（1）開展采空區(qū)專題調(diào)查，詳細(xì)調(diào)查采空區(qū)的分布特征；布設(shè)采煤塌陷區(qū)地面變形動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，掌握地面塌陷等礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)變化，研究地面塌陷變形機(jī)理，監(jiān)測、預(yù)測其發(fā)展趨勢，為合理利用采煤塌陷區(qū)土地資源提供依據(jù)。

（2）編制遼源市礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃，細(xì)化礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理分區(qū)，確定礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理工程，統(tǒng)籌安排，有序開展遼源市礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工作。

（3）限制開采磚瓦粘土，防止耕地破壞。通過各種政策措施，抑制并最終取締實心粘土磚瓦廠。廢棄物的治理，以資源化二次開發(fā)利用為重點，盡量減少環(huán)境污染，固化和綠化為輔。礦井水與廢污水利用以煤礦排水為重點，加強(qiáng)礦井水的凈化處理。

（4）重視礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工作，加大礦山地質(zhì)環(huán)境治理資金的投入力度。宣傳、發(fā)動廣大人民群眾參與對礦山環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)督，發(fā)揮社會監(jiān)督作用。

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Mine Geological Environmental Problems and Countermeasures of Liaoyuan City, Jilin Province

ZHANG Deqiang1, ZHU Yusheng2, TIAN Lei1

(1. China Institute for Geo-Environmental Monitoring, Beijing 100081; 2. Jilin Geo-Environmental Monitoring Station, Changchun 130021)

Liaoyuan City, a typical mining town in China, has a long history of mining development. The coal resources are mainly distributed in the urban area. After nearly 50 years of mining, there are left a large number of geological environment problems .In this paper, based on data collection and investigation on Liaoyuan City, the environmental geological problems and hazards were summarized, the mine geo-environmental protection and comprehensive control strategy for resource-exhausted cities were proposed, which may be as the basis data and technical support for transformation of Liaoyuan City.

Geological environment of mine; Resource-exhausted; Ground collapse; Comprehensive control

TD167

A

1007-1903(2010)03-0013-04

張德強(qiáng)（1976- ），男，博士，高級工程師，主要從事礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、評價、監(jiān)測、治理工作。