察尔汗盐湖矿山环境恢复治理研究

刘斌山

(青海盐湖工业股份有限公司，国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心，青海盐湖资源综合利用重点实验室，青海 格尔木 816000)

1 前言

矿产资源为人类社会发展提供了物质保障，对国家经济建设起着重要作用，没有矿产资源的持续稳定供应，就没有现代社会和经济的发展[1]。如果矿山地质资源开发利用不合理，将会影响矿山资源的持续利用[2-3]。在充分掌握矿产资源开发特征的基础上，有针对性地加强矿山地质环境保护，尽可能地减少或减轻矿业活动对地质环境造成的破坏，对于矿产资源持续稳定开发意义重大。

当前我国正处于工业化、城镇化加速发展的关键时期，资源刚性需求加剧，环境压力日益增大。其中盐湖钾资源是我国重要的紧缺矿产资源之一[4]。察尔汗盐湖作为我国钾资源开发的主战场，做好其钾资源开发过程中产生的地质环境问题预防、治理及保护，对国家粮食安全具有非常重要的影响。

1 察尔汗盐湖矿产特征

1.1 矿区资源分布特征

察尔汗盐湖是一个以钾为主，固液体并存的大型钾镁盐矿床[5]。液体矿开采主要是以渠道+钻井两种方式联合开采[6]。固体矿由于其品位低、分布广、厚度薄等特性，不具备直接开采价值，运用 “固体钾矿浸泡式溶解转化方法”专利技术将其液化后开采。因此，盐湖矿床是一种活矿床，其可采储量处于动态平衡之中[7]。

1.2 矿区资源环境特征

察尔汗盐湖地处柴达木盆地中部，深居内陆的青藏高原，由于南亚湿热空气被喜马拉雅山阻挡无法与西伯利亚冷空气会合，不能形成降雨条件，属典型的干旱荒漠大陆性气候。气候干燥、常年多风、降雨量少、紫外线强为其气候特征。

矿区内地层以化学沉积为主，形成荒漠地形，盐渍土遍布全区，极端干旱环境，不具备植物生存的水土条件，因此矿区无植被生长，自然景观极为单调。矿区因恶劣的气候条件，除因资源开采所需配备的工人之外，无常驻人口，属于典型的无人区。因矿区地处柴达木盆地腹地，盆地东、南、西三面为发源于昆仑山诸河流所形成的洪积戈壁和冲积平原，所以矿区内地形平坦、开阔，数千平方千米范围内地形高程小于5 m。

1.3 矿区资源开采特征

矿区液体矿按其赋存状态可分为湖水、晶间卤水、孔隙卤水。因分布于盐层孔隙中的晶间卤水具有储水层厚度大、品位高、富水性强、水质及水量稳定等特征，开采以晶间卤水为主。开采流程为：利用机械在矿区内开挖渠道，渠道末端设置采卤泵站，采卤泵站连接输送渠道。晶间卤水通过自身重力流至采卤渠道，经泵站集中至输送渠道，最后被送入盐田蒸发，卤水蒸发结晶产出光卤石后采收，作为钾肥生产原料，剩余尾液排放。

矿区固体矿以固体钾镁盐矿、石盐矿为主，且上部品位最为富集。在充分掌握资源分布特征的基础上，通过溶剂预制、溶剂输送、溶剂渗入、溶剂浸泡等工程化环节，液化后同液体矿同步开采出来。

生产过程中产生的尾矿有两种：一是盐田摊晒后的废水—老卤；二是加工厂浮选尾矿。前者全部用于制取固体钾矿溶解转化所需溶剂，后者堆存于尾矿库，以备综合利用。

2 资源开发造成的地质环境问题

因矿区环境及盐湖资源开发特征，察尔汗盐湖资源在开发过程中造成的地质环境问题有别于传统的固体矿山的是：盐湖矿区地理位置偏远，无人员居住，无自然保护区、地质遗迹、人文景观等，盐湖资源开发不会造成遗迹损坏、人员搬迁等现象；矿区内盐碱地遍布，无耕地，不存在占用农田、林地；矿区属盆地，地形平坦，且开采地下水，不会造成滑坡、泥石流等突发性地质灾害。

根据上述资源开采流程，盐湖矿产开发工程主要包括：采卤、输卤、盐田、老卤排放、加工厂和公用工程。公用工程包括综合办公区、外部供水、外部供电、天然气输配、场外道路、专用铁路及通信等工程组成。

(1)采矿活动形成人造裂缝。因矿区固液体资源开采是通过地下水形式开采，相应的采卤工程、渗水工程需在矿区地面开挖一定深度的渠道及钻井，这些工程在矿区形成了大面积的人造裂缝。值得注意的是：这些工程是资源开发所必需的、正常的矿业活动。

(2)生产设施、办公场所占土地。为开采矿区资源，相关采输卤泵站、盐田等生产设施及办公场所不可避免地占用矿区土地，随着矿业开发活动的加剧，对矿区土地的影响将持续。但所占土地是由原来荒漠盐碱地变为工业用地，改变了土地的利用状态。

(3)采矿活动改变地貌形态。采卤渠开挖出的弃土规范地堆放在渠道两侧，改变了矿区原始湖积平原地形地貌。弃土堆放于渠道两侧的积极影响是：一是起到安全警示作用，可防止现场作业人员及车辆误入渠道，发生安全事故；二是备用于矿山闭坑后回填所需，减少回填物运输费用。

(4)采矿活动加剧地质灾害的发生。因矿区地层为盐类沉积发育，沉积物主要为盐岩，遇淡水极易溶蚀、形成溶洞，在自然或上部荷载作用下可能发生地面塌陷。而矿区固体钾矿溶解开采又需引进低浓度溶剂，加剧了此项地质灾害的发生。

3 治理与保护措施

(1)预防为主，防治结合。生产过程中应注意淡水跑漏，淡水输送管道、储水池防渗措施不当导致地面岩溶塌陷。加强采卤井水位的动态观测，掌握规律，及时优化采卤作业，避免过量开采形成压密沉陷。生产期及闭坑后回填采卤井，平整输送渠及盐田区场地。

(2)分区治理，重点防治。盐湖矿产开发对矿山环境影响严重的区域为：地下采卤结束时形成的降落漏斗区；影响较轻的是对矿区原始地形地貌景观的破坏。对于重点防治区要加强水位、水质变化研究，重点是加快上部固体钾矿溶解开采。防止因地下水位降低造成补给溶剂无法触及上部盐层，从而造成资源浪费。形成的降落漏斗可待矿山闭坑后周边水自然补给恢复。对于影响较轻区做到不定期巡查即可，防止渗漏垮塌造成二次伤害，待闭坑后回填、整平、压实。

(3)优化设计，变废为宝。影响采输卤工程设计的因素较多，充分利用有利因素，将不利因素转化为有利因素不仅可降低建设成本，还可降低资源浪费，具体可从功能优化、形式优化、线路优化等方面设计[8]。如：在开拓输送系统设计中，巧妙利用地形、地层、河流等自然条件，沿外部输卤渠与盐田堤坝利用取土坑形成长条形水库，在达到防洪、蓄洪、调水、供水等功效，不仅大大降低工程投资，还可人为形成一条绿化风光带，改善沿线盐湖荒漠生态环境及当地人居生活环境。盐田设计中可呈格状分布，形成规整、规模宏大的格田景观，与盐湖平原地貌不冲突的同时，变为可供观赏的盐湖景观。