浅谈淮北市矿山地质环境问题及生态修复意义

郭西茜

(安徽省地质矿产勘查局 325地质队，安徽 淮北 235037)

安徽省淮北市矿产开发历史较早，但早期矿山开发数量较少，且主要以煤矿开采为主。随着经济的高速发展，对矿产资源的需求日益增加，使得矿产开发迅速繁荣起来。矿山数量增速迅猛，但是由于管理不到位，导致其无序开采，从而产生了很多地质环境问题和潜在隐患。自2008年以来，其地方政府加大了矿业权管理和矿山地质环境恢复治理力度，采取了关、停、并、转、治等措施，使矿山数量大幅减少。但是，历史遗留的老矿山、老宕口以及正在开采的矿山，仍然存在较多的地质环境问题亟待解决。

1 矿产资源开发现状及主要地质环境问题

1.1 矿产资源类型、数量及分布特征

目前，淮北市内共发现矿产56种，查明储量的矿产有16种，其中，高岭土储量位于全省第1位，煤炭、金矿石储量位于全省第2位，铁矿石储量位于全省第4位，铜矿石、水泥用灰岩矿储量位于全省第6位。淮北市以煤矿为主，煤种多、煤质优、分布广、规模大，远景储量超过350亿t，是中国较重要的煤炭生产基地之一。由于北部闸河矿区多数矿山资源枯竭，生产能力进入衰退期，煤炭开采重点转移到资源丰富的南部临涣矿区，临涣矿区煤炭产量逐年提高，濉溪县逐渐成为煤炭开采重镇。

1.2 矿产资源开发利用概况

淮北市矿产资源开发利用程度较高。2019年淮北市矿石产量为3 865万t，矿业工业总产值为95.28亿元，矿石产量占安徽省矿石总产量的7.79%，居全省第3位；矿业产值占安徽省矿业工业总产值的17.32%，居全省第2位。2007—2019年，矿石产量年均增长3.75%，矿业工业总产值年均增长2.04%。

淮北市开发利用的矿产主要有煤炭、铁、铜、金、银、钴、水泥用灰岩、建筑石料用灰岩等8种矿产，年产矿石量3 865.16万t。现阶段开发利用规模较大的金属矿产种类为铜矿和铁矿，其余伴生矿产如金、银等开采规模较小。高岭土已有初步开发，但深加工程度低、品种少，资源优势未得到有效地开发利用[1]。

截至2019年底，淮北市在建生产矿山企业共计31个，其中煤矿20个(相山区1个，杜集区4个，烈山区1个，濉溪县14个)，金属矿山7个，水泥用灰岩矿山3个，石料厂1个。

1.3 主要地质环境问题

淮北市作为能源型城市，主要地质环境问题为因采煤塌陷造成的地面沉降、地下水资源破坏、地表土地与植被资源破坏以及采矿活动造成的地表水与土壤的污染等。

1.3.1矿山地质灾害

(1) 采空塌陷。由于煤矿采区较多，形成了大量的采煤塌陷区，分布于多个矿区；金属矿山未进行地下充填也会产生塌陷。据本次调查，截至2019年底，淮北市采煤沉陷区累计面积达到235.33 km2，其中，相山区29.85 km2，占塌陷地面积12.68%；烈山区26.14 km2，占塌陷地面积11.11%；杜集区83.34 km2，占塌陷地面积35.41%；濉溪县96.00 km2，占塌陷地面积40.8%。

岱河煤矿常年开采后形成的采煤塌陷区规模较大，危害严重。岱河煤矿于1965年12月25日投产，其后淮北双龙矿业有限责任公司和淮北矿业集团煤业有限责任公司石台煤矿陆续开采，形成了面积为16.08 km2的古乐湖塌陷区，导致附近马庄、祖楼、锉楼、大朱庄等村庄的民房、农田及道路桥梁等建筑设施损毁，且低洼塌陷区已积水成湖，造成较严重的水环境污染。古乐湖塌陷区造成重大经济损失和不良社会影响，对矿山地质环境造成破坏，严重制约了地方社会经济可持续发展，为矿山地质环境生态修复的重点区段。

(2) 地面沉降。濉溪县海孜矿区、临涣矿区和童亭矿区发生了大范围的地面沉降，以三个矿区工业广场为中心，向周围辐射，地面沉降超过200 mm的区域超过40 km2。沉降区由于沉降幅度不均匀，导致区内道路损毁、房屋开裂，使得居住环境遭到破坏。根据最新资料显示，海孜煤矿工业广场下沉超过500 mm，临涣煤矿工业广场下沉超过690 mm，童亭煤矿工业广场下沉超过400 mm。

1.3.2土地资源占用破坏

由于地面塌陷，大量房屋、耕地、道路和建设用地遭到破坏，大片塌陷区的形成使得村庄不适宜居住，农田不适宜耕种，道路修复难度大。部分土地长期荒废，难以利用，造成极大的资源浪费。

1.3.3地下水资源破坏

煤矿采矿活动抽取的地下水主要为孔隙水和岩溶裂隙水，影响与破坏的方式主要表现在含水层结构破坏和地下水位影响两个方面，引起的地质环境问题主要有地下水位下降形成漏斗、地下水质恶化与岩溶塌陷。

浅层孔隙水埋藏浅，岩层渗透性能好，直接接受降水补给，呈降水入渗—蒸发型动态特征，水位埋深一般为1～3 m，水位年变幅一般为2～3 m。深层孔隙水动态特征与浅层水基本一致，濉溪县南部水位年变幅一般在1 m左右，相山区、杜集区和烈山区北部由于开采岩溶水的影响，在一电厂开采中心附近的深层孔隙水年变幅已达10 m左右。岩溶水是淮北市主要供水水源，受开采强度影响，不同区域岩溶水动态变化呈不同特征，山前浅埋区岩溶水动态变化与浅层孔隙水基本相似，平原隐伏区与深层孔隙水相似；水位最大年变幅为3.07～4.51 m，最小年变幅为1.72～3.98 m。由于岩溶水开采量大，一电厂开采中心水位年变幅为15～17 m，水位埋深达57.76 m左右；1980—2000年平均水位下降1.70～6.52 m，形成降落漏斗面积已达200 km2。

自1974年岩溶水规模开采以来，随着开采量的增大，岩溶水的溶解性总固体含量逐年上升，总硬度呈波浪状上升，地下水水质有较明显恶化。相山区和杜集区内岩溶发育，由于大量抽取岩溶水，引起地下水水位大幅度下降，进而发生岩溶塌陷。

1.3.4环境污染

矿山开发排放的废气、废水和堆存的固体废物对矿区及周边地表水、地下水影响很大。矿山企业附近的地表水常作为其矿坑水、废水、固体废弃物淋漓水的排放场所，而使地表水直接遭受污染。

通过对地表水水质监测断面的分析，发现淮北地区的纳污水系主要为涡河、沱河、浍河、濉河、澥河等；地表水环境质量总体属于中度污染。依据2017年均值分析，Ⅱ类水质断面占8.3%，Ⅲ类水质断面占8.3%，Ⅳ类水质断面占25.0%，Ⅴ类水质断面占25.0%，劣Ⅴ类水质断面占33.3%。

煤炭开采产生的煤矸石、粉煤灰及煤矸电厂的炉渣等固体废弃物，除大部分用于塌陷区和道路填筑、矸石电厂发电、砖瓦厂制砖等综合利用外，少量固体废弃物的不规范堆积排放对水土资源环境造成一定的污染[2]。

2019年4月，在淮北市古乐湖矿山地质环境调查过程中，发现地下水污染较严重，土壤受到较小的污染。根据7组样品测试分析，发现大部分测试指标满足Ⅲ类标准(表1)，部分指标达到Ⅳ类或Ⅴ类标准[3]。

表1 淮北市古乐湖地下水质量综合评价表Table 1 Comprehensive evaluation of groundwater quality in Gule Lake of Huaibei City

根据《农用地土壤环境质量类别划分技术指南(试行)》的要求，调查区内各取样点土壤的各项污染物均低于筛选值(表2)，均判定为A类，土壤环境质量类别划分为优先保护类。

表2 古乐湖调查区土壤样品分析结果

2 矿山地质环境生态修复措施与意义

2.1 矿山地质环境生态修复措施

2.1.1土地复垦

各矿区及时制定了矿山地质环境保护与土地复垦方案，根据年度修复计划稳步推进。

针对土地损毁现状,采取充填覆土复耕、挖深垫浅等措施进行土地复垦，恢复自然生态系统。淮北市人民政府与杜集区人民政府自2002年开始，对古乐湖塌陷区等重点区段实施土地复垦修复治理。截至2020年，共完成13个项目，大部分项目已经通过有关部门组织的验收，取得良好的经济与社会效益。

近年来，为查清地质灾害现状，淮北市开展了一系列的地质灾害调查工作，制定相应的防治规划和措施，对治理修复工作进行统一安排部署，对重点生产企业矿山地质环境进行分析预测评价，提出建设安全绿色矿山的措施建议，为针对性开展治理修复提供基础依据[4]。

2.1.2塌陷区治理

淮北地区地面塌陷主要是煤矿开采造成的，对于地下开采的矿山，采用开采过程中预留矿柱，或在开采过程中采用边开采边充填的方法，并及时回填工作面，可减少采空塌陷的发生。

区内地下开采矿山产生的地面塌陷较多，对于其治理，结合地方发展规划需求，因地制宜，统筹安排，即浅层塌陷区复垦为耕地或建筑用地等，中深层塌陷区挖深改造为鱼塘或湿地公园等。在有效提升土地收益的同时，逐步恢复自然生态系统，为城市建设与人民群众提供良好的条件和生活环境。近几年经过淮北市政府对采煤塌陷区整体规划与治理，由南向北方向逐步形成了南湖公园、中湖公园、东湖公园(图1)。

图1 淮北市采煤塌陷区治理成果图Fig.1 Map of governance achievements of coal miningsubsidence area in Huaibei City

截至2020年三季度，采煤矿山环境治理及土地复垦治理面积共计107.538 hm2。

2.1.3水资源治理

对水资源环境的修复受到矿山活动特点、水环境条件、动力特征等多因素制约，其是一项长期系统的修复治理工程，也是中国乃至世界生态环境治理的难题。目前淮北市在矿山生产中加强了水文地质工作和矿井涌水量的观测研究，为采掘生产提供了可靠的资料，同时加大了矿山生产污水、废水排放处理的管理力度，防止水资源环境破坏的扩大，主要表现在以下五个方面：

(1) 加强对生产废水、生活污水的处理与处置的管理，循环利用水资源。污染物达标排放，以减轻对地表水的污染负荷，防止对地下水的污染。

(2) 加强水文地质工作，对雨量、矿坑涌水量和矿坑水的化学成分进行长期观测，并定期整理资料，填报长期动态观测曲线图表。

(3) 在雨季及时与气象站联系，加强设备维护与检修，及时做好防排水的准备工作。

(4) 各排水泵站认真记录排水量，及时整理、归纳、分析排水量资料。

(5) 对第四系地下水疏干造成的农业损失，合情合理地加以赔偿。适当调整种植结构，在矿山闭坑前选种耗水少的经济植物[5]。

淮北市大多数矿山均建立了污水处理设施，进行废水处理，减少废水排放量，减轻了水土环境污染。矿井废水经过处理后，水质能达到国家相应规定标准，满足矿区生产生活用水需要。如根据淮北永峰矿业有限公司秦楼铜金矿提供的水质监测成果，矿井涌水中各项污染物指标均能满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》中规定的排放限值要求。矿井涌水经泵加压后，通过无缝钢管排水管道直接送至地面生产消防水池，除作为采选生产新水使用外，剩余涌水达标排放。砂仓溢流水经澄清池澄清后自流入生产消防储水池。生活污水通过地埋式污水处理一体化设备处理后排入回水池，继续用于生产而不外排。以恒源煤矿为例，2015年5月该煤矿在井下建立了矿井太灰水水仓，在地面建立了太灰水超磁分离处理站，设计处理能力3 600 m3/d，可将井下太灰水处理后直接用于新源电厂发电等；另外，工厂建立了一座污水处理厂，设计处理能力12 000 m3/d，实现了污水井下全部处理，处理后的矿井水水质达到了生活用水标准，一部分直接供井下使用，另一部分被广泛用于地面洗浴、锅炉、洗煤、绿化、消防等。恒源煤矿2016年共产生矿井水61.5×104m3，矿坑水利用量为55.7×104m3,矿坑水排出量为5.8×104m3。

通过上述方法，区内矿山开采产生的废水得了较好的处理，减少了对环境的污染。

2.2 矿山地质环境生态修复的意义

2.2.1生态效益

近年来淮北市努力打造特色城市风貌，在建的跨湖快速通道及环湖路，使主城区至高速口距离大大缩短，为市民出行创造了便利条件。中湖治理项目建成后，可利用土地达到16.3 km2，水域面积达7.7 km2，蓄水量超过3 000万m3，将成为地级市中面积最大的人工湖，并对淮北区域生态环境起到改善作用，具有显著的生态效益。2015年经淮北市自然资源和规划局排查，全区范围内地质灾害隐患点共有7处，主要是地面沉降、地面塌陷和崩塌，分别为牛眠村牛眠新村地面塌陷隐患点、锉楼村下朱楼自然村地面塌陷隐患点、窦庄村徐庄自然村地面塌陷隐患点、油坊村徐双庄地面塌陷隐患点、周口村姜洼岩溶塌陷隐患点、马场社区汶山采矿崩塌隐患点和青谷村岩溶塌陷隐患点。近年经过淮北市政府对塌陷区的治理与规划，减少了由于采煤塌陷造成的隐患点，降低了地质灾害的发生。2019年9月，淮北市开展地质灾害隐患排查工作，对全市境内潜在的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害隐患点进行调查，完成地质灾害隐患排查面积2 741 km2，涉及全市三区一县，未发现新增的地质灾害隐患点，原地质灾害隐患点均已消除[6]。

2.2.2社会效益

中湖治理项目区位于淮北城市的主城区，该项目是由财政部及原国土资源部审批的国家级重点项目，是淮北市战略目标的重要组成，并承担着淮水北调的重要任务。中湖处于淮北市生态走廊的中心地位。作为城市中央公园，集旅游休闲、生态修复、文化创意于一体。中湖治理总投资达到22亿元，治理面积24 km2，治理工期为18个月，于2017年10月底基本竣工。中湖治理采用PPP融资模式，由安徽建工集团与淮北市建投控股集团有限公司合作建设。项目采取工程治理和生态修复等措施，对采煤沉陷区实施适度超前治理。中湖治理项目已被原国土资源部和财政部等列为国家示范工程，在全国范围内推广示范。

2.2.3经济效益

近年来，淮北市利用浅层塌陷区域复垦措施，复垦出了大量耕地，仅杜集区就复垦耕地超2 000 hm2。杜集区段园镇利用复垦土地种植葡萄园，成为淮北乡村旅游新亮点；双楼村和任庄村利用环境治理后的土地建成66.7 hm2的鱼塘，形成了农业现代化产业园。烈山区洪庄村通过塌陷治理，建成1.67 hm2水产养殖区、26.7 hm2畜禽养殖区和40 hm2蔬菜种植区，创建了农业示范园。淮北市累计利用充填方式造地超2 000 hm2，为1.33×104hm2石质山坡披上绿装，为跻身中国绿化模范城市添上浓墨重彩的一笔。

3 结语

结合地方城市发展规划需求，淮北市因地制宜，统筹安排，针对性开展塌陷区治理，由南向北方向逐步形成了南湖公园、中湖公园、东湖公园，减少了由于采煤塌陷造成的隐患，降低了地质灾害的发生，在有效提升土地收益的同时，逐步恢复了自然生态系统，为城市建设与人民群众提供了良好的条件和生活环境。因此，矿山地质环境生态修复能够产生显著的生态效益、社会效益和经济效益。