宁缠煤田东部矿山开发对水环境影响分析及对策

李海伟 武成周 李利娟

【摘 要】青海门源县宁缠煤田勘探区属高原大陆性气候，地广人稀，生态环境几乎没有遭到破坏。勘查区内地表水体清澈透明，矿化度低，水质良好，尤其含有对人体有益的锶元素，超过饮用天然矿泉水的6倍。为保障勘探区脆弱的生态系统，在矿井开始建设时就要坚持预防为主、防治结合的原则，将矿山地质环境保护的重点放在矿山地质环境问题发生前的防止上，积极治理和恢复已经造成的矿山地质环境。

【关键词】高原高寒区；矿区水环境；生态脆弱；环境监测

中图分类号： P632 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）24-0225-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.108

1 水文地质概况

青海门源县宁缠煤田勘探区属高原大陆性气候、以冰冻期长（冰冻期为10月至翌年5月），昼夜温差大，高寒多雨为特征。根据门源县气象局资料，年最低气温-25.8℃，年最高气温24.3℃。年平均气温-0.4℃，日温差大，四季不明。区内的年蒸发量为150mm左右，年降雨量一般在300～400mm之间，海拔大于4000m以上地段，年均降雨量520mm，雨季在6～8月份，9月下旬结冻，每年5月上旬解冻，向拉瓦尔玛河最大冻深为可达40m，在高山沼泽地带之下有永冻层。区内光能充足，多大风、冰雹、霜冻等自然灾害。高山地区岩石的物理风化严重，风化的岩块在重力的作用下形成特有的倒石锥地貌。区内海拨高、气温低，仅生长草本植物及低矮灌木丛，无农业。但夏季草原茂盛，为良好的草原牧场，6～8月有牧民在此游牧。

勘探区内发有一条河六条溪沟。一条河为向拉瓦尔玛河，河流为常年流水，冬季上部冻结，下部有流水流动，发育于南部冷龙岭高山区域，以大气降水冰雪融水为补给来源，流经工作区。河水流量0.07～2.95m3/s，矿化度0.35～0.55g/L，2014.9.20在D06点河流断面测得河水流量为1.99m3/s，矿化度为0.38g/L，水化学类型为SO4·HCO3-Ca·Na型。六条溪沟分别为拉尔合才沟、阿盼沟、瓦尕宰沟、阿仁沟、下玉石沟及玉石沟，其中前五条溪沟属向拉瓦尔玛河流域，后一条属区倒阳河流域。勘探区内向拉瓦尔玛河西侧发育有三条溪沟分别为拉尔合才沟、阿盼沟、瓦尕宰沟，溪水自西向东注入向拉瓦尔玛河。其中阿盼沟、瓦尕宰沟溪流较大，溪水流量分别为0.017m3/s（2014.9.18）、0.022m3/s（2014.9.24），水化学类型分别为SO4-Ca型、SO4· HCO3-Ca·Na型，矿化度分别为0.73g/L和0.27g/L；勘探区内向拉瓦尔玛河东侧发育有二条溪沟分别为阿仁沟、下玉石沟，溪水自东向西注入向拉瓦尔玛河。溪水流量分别为0.025m3/s（2014.9.19）、0.011m3/s（2014.9.20），水化学类型分别为HCO3·SO4-Ca·Na型及SO4·HCO3-Ca·Mg型，礦化度分别为0.19g/L和0.27g/L。勘探区内另外一条溪沟玉石沟发源于勘探区东部属倒阳河流域，溪水自南向北注入倒阳河，溪水流量为0.11m3/s（2014.9.25），水化学类型分别为SO4·HCO3-Ca·Mg型，矿化度为0.56g/L。

紧邻勘探区东北部的倒阳河其支流由于受采矿影响，水质受到了污染，颜色为棕黄色，水化学类型为SO4-Ca·Mg型，矿化度为1.45g/L。在其下游1.15Km由于地层的净化作用及沿途地下水排泄补给稀释作用，其水化学类型变为SO4-Mg·Na·Ca型，矿化度锐减到0.42g/L，即一公里减少62%。水由棕黄色衰变为浅黄色。

2 工作区环境概况

2.1 地表水环境

勘探区位于高原高寒地区，气候异常，地广人稀，生态环境几乎没有遭到破坏。区内有1条主要河流，其余为溪沟。在冬季全部封冻，勘探区地表水资源丰富，勘探区没有工业，只有少量的牧民生活，对地表水体的影响较小。天然状态下水中有毒有害元素含量较低，清澈透明，矿化度低，水体良好

2.2 地下水环境

勘探区主要可采煤层直接充水含水层划分为2个含水岩组，即太原组上部煤层（M3上）顶板冻结层下水（碳酸盐类裂隙水）和太原组下部冻结层下水。太原组下部含水层为M4煤层下部含水岩组，区域上岩性以厚层—巨厚层状含砾粗砂岩或细砾岩为主，是主要可采煤层M4底板直接充水含水岩层组。ZK8-3钻孔抽水试验取样化验，pH值为6.0，水化学类型属于为HCO3·SO4- Na型，矿化度为0.14g/L。无有毒有害物质，符合饮用水标准，按照标准应属Ⅰ类水，水质良好，适合饮用及洗涤衣物。

2.3 勘探区有害、有益元素

本次工作重点对勘探区内水质、土壤中可能存在的有害元素进行了化验分析（见表1）。水质属Ⅰ、Ⅱ类水，土壤环境良好。

根据地面水环境质量三级标准划分，勘探区有害元素均低于标准值，水体良好。而且含有对人体有益的锶元素，含量为225～1903μg/L，超过饮用天然矿泉水的指标（≥200μg/L），5样本的平均值1203μg/L，均值超过标准的6倍。

3 采矿造成的环境破坏

3.1 采矿对地表水体的污染

我国有许多矿山地质和水文地质条件很复杂，采矿时对地下水必须进行疏干排水，甚至要深降强排，由此而出现了一系列的地质环境问题，给矿山生产带来许多灾害。矿山井下开采，由于岩石的冒落，地面发生大面积开采沉降、塌陷（沉陷），老窑积水引起的矿井突水，地面塌陷；采矿所诱发的地震等灾害；矿山排出大量矸石及尾矿的堆放，除严重污染水土资源及大气外，还可能发生塌方、滑坡等地质灾害。在勘探区北部煤层露头附近有土法开采的小煤窑，废弃固体中的微量有害元素通过降水的溶滤，对地表水体有污染。地表水的颜色变为棕黄色，视觉感官差，较浑浊。区外经废弃矿井溶滤污染的地表水与本勘探区无污染地表水其有毒有害元素含量相差很大，Mn含量相差139.75倍，Zn含量相差100倍，Cu含量相差2.96倍。具体情况（见表2）。

采矿改变了环境地质条件，原因是本勘探区地形标高多在3600～4200m之间，冰川地貌甚为发育，系著名的祁连山现代冰川，位于我国大陆性冰川的东缘。3600m以上地带常发育岛状永冻层，形成雪线以下满布池沼或湿地的特殊山区地貌景观。区内海拨高、气温低，仅生长草本植物及低矮灌木丛，无农业。但夏季草原茂盛，为良好的草原牧场，6-8月有牧民在此游牧。由于植被茂盛，腐殖质丰富，加之夏季降水量大，湿度大，在该环境中，Mn、Zn、Cu等元素被有机胶体吸附，随水流大量迁移。溶解在地表水中，水体中这三种元素的浓度分别为9762μg/L、540μg/L和28.9μg/L，致使矿化度增大，SY11水样矿化度1.45g/L，是无污染的3倍多。在下游1.15Km取样SY12矿化度0.42g/L ，水体通过1.15Km的径流，经地层自净吸附作用和地下水的渗出补给稀释作用，Mn、Zn、Cu的浓度分别降到5227μg/L、136μg/L和11.15μg/L，每公里减少46.5%、74.8%和61.4%，矿化度减少71%，水体颜色由棕黄色变为浅黄色。矿化度与2009年在该地段取样化验的结果0.43g/L相当。勘探区内地表水体的矿化度在0.11～0.73g/L之间。

3.2 采矿对草场的破坏

勘探区地处高寒草原生态区，生态系统较脆弱，易破坏难修复。矿山开采对环境的破坏作用是不容置疑的，工作区高山植被生长缓慢，一旦遭受破坏很难恢复，故在地质勘查和今后的矿井建设时一定要保持生态平衡，以免造成泥石流及山体滑坡等自然灾害。煤矿的开采过程中由于地面建筑物的增多地面负荷的增加加之井下通风等因素的影响，地面将发生不同程度的沉陷，山体陡峭部位、斜坡地带亦有可能坍塌、滑坡；矿井开采中地下采空区的冒顶回落会导致地面裂缝、沉陷，危及人身安全。故将来进行矿山规划时应综合考虑以上因素，以确保矿山安全及环境污染。

4 环境治理对策

在未来矿井开采中对环境的影响和破坏是严重的。在矿井开始建设时就要坚持预防为主、防治结合的原则，将矿山地质环境保护的重点放在矿山地质环境问题发生前的防止上，同时要积极治理和恢复已经造成的矿山地质环境的破坏上，通过对矿区现状和预测的评估，可以确定矿山地质环境防治工程的方法和措施。

（1）定期對矿山排放“三废”进行监测，采取有效措施防止污染大气、地表水体及地下水和土壤。

（2）对开采沉陷区进行环境监测、警示，或采取临时工程措施，消除安全隐患。

（3）对地貌景观采用边坡加固、种草或者挂网喷播等工程措施，以修复生态保护环境。

（4）未来矿井生产时要对煤层进行注水降尘，净化工作面工作环境，降低工业广场空气中的粉尘，从而减少工人尘肺病的发病率。

综上所述，勘探区生态环境质量良好，水文地质条件简单，工程地质条件中等，地质环境中等。采矿可能发生一些灾害，但只要矿山设计合理，有预防措施，总体上对环境破坏不大；区内没有发现重大的污染源，没有发现地热异常，地表水、地下水水质较好，煤层及矸石尾矿中有害元素含量较小，对地表环境影响甚微，矸石化学成分基本稳定，矿体开采不会引发大的环境问题。开采时应当合理规划，废物利用，减少污染物，同时注意改善生态环境，促使生态环境向有利方向发展。