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1礦山地質(zhì)環(huán)境問題

凡口鉛鋅礦地下水動、靜儲量大，水文地質(zhì)條件極復(fù)雜。在礦山建設(shè)早期，曾多次發(fā)生突水、涌泥、淹井、地面塌陷、河水倒灌等水害，一度使礦山基建工作停滯。1958—1984年完成淺部截流疏干治水工程，使得礦區(qū)形成了一個降深120m、半徑約2900m、影響范圍達(dá)7．75km2的穩(wěn)定疏干漏斗，有效地消除了地下水對采礦的威脅，保證了礦產(chǎn)資源的開發(fā)，但由于礦山長期疏干排水，主要導(dǎo)致以下地質(zhì)環(huán)境問題:(1)在疏干漏斗范圍內(nèi)，地面塌陷活動頻繁，從建礦以來，共產(chǎn)生塌陷3616個(不包括老塌陷復(fù)活)，個別區(qū)域塌陷規(guī)模大，復(fù)活率高，由此毀壞水田、旱地、宅地共80.6萬m2。同時塌陷也影響到礦區(qū)主要生產(chǎn)設(shè)施的安全運(yùn)行，如加壓站、風(fēng)井、壓風(fēng)機(jī)站、充填站等，危及礦山安全生產(chǎn)。(2)塌陷使得局部土層喪失隔水性，成為溝通地表水和地下水的直接通道。在塌陷高發(fā)期，礦坑涌水量上升明顯，平均每天增加5000～10000m3。2011年5月凡口河發(fā)生塌陷，河水全部導(dǎo)入井下，瞬時涌水量超過了50000m3，比正常涌水量增加了1倍。地面水通過塌陷向地下水轉(zhuǎn)化的同時，其沖刷、搬運(yùn)作用一方面將塌陷擴(kuò)大，增加通道的過水能力，另一方面帶走了大量的泥沙，使得礦井涌水的含沙量增加，井下水倉每年沉積泥沙達(dá)9390m3。從以上分析可以看出，礦區(qū)的主要地質(zhì)環(huán)境矛盾為疏干排水引發(fā)的大范圍地面塌陷，而地面塌陷又導(dǎo)致井下涌水量和泥沙量增加，從而引發(fā)塌陷擴(kuò)大或者發(fā)生新的塌陷，在周而復(fù)始的惡性循環(huán)影響下，礦區(qū)的環(huán)境地質(zhì)問題越來越惡化。

2礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理方案

2．1局部治理通過對塌陷的分布規(guī)模、活動規(guī)律及成因進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)的塌陷頻發(fā)區(qū)主要集中在4種地方:第一種是金星嶺背斜軸部和F3、F4等斷層局部破碎帶附近，由于下覆地層完整性差，地下水活動頻繁，導(dǎo)致塌陷相對密集;第二種是淺部礦體附近，由于受到硫化礦體氧化影響，地下水呈酸性，導(dǎo)致巖溶特別發(fā)育，該地段塌陷相對密集;第三種是地下水主要徑流通道，巖溶含水層原排泄方向上(金星嶺至鐵石嶺)塌陷特別發(fā)育;第四種是河床地段及附近，巖性以松散的砂卵石為主，塌陷最容易發(fā)生。從以上塌陷密集區(qū)的特點(diǎn)分析，發(fā)生塌陷必須具備2個條件:地下水活動頻繁和下覆地層巖溶發(fā)育。針對以上2個特點(diǎn)，制定如下措施:①對已經(jīng)發(fā)生的塌陷和未暴露洞口的塌陷，先用塊石、碎石回填，接近地表時用黏土回填，并夯實(shí)高出地面0．5m，防止周邊水流向塌陷區(qū);對暴露巖溶洞口的塌陷，先清除塌陷松散土層，然后在洞底打10～15cm厚的混凝土底板，徹底封堵基巖洞口后，分層回填;②礦區(qū)主要河床進(jìn)行塊石護(hù)坡，混凝土鋪底加固防滲，局部取直改道，對流經(jīng)塌陷區(qū)內(nèi)地表水系進(jìn)行截流改道。

2．2整體治理礦區(qū)水文地質(zhì)條件平面特點(diǎn):西部和北部為隔水層，東部和南部為含水層，是主要進(jìn)水通道，西部、北部隔水層對巖溶含水層構(gòu)成“┌”型的隔水邊界。礦區(qū)水文地質(zhì)條件在垂直面上特點(diǎn):上部為10～20m的黏土層，其下為灰?guī)r，是礦區(qū)的主要巖溶含水層，巖溶發(fā)育標(biāo)高為－20～－40m，灰?guī)r以下為隔水層。利用礦區(qū)有利的水文地質(zhì)條件，橫切礦區(qū)南部和東部的主要進(jìn)水通道，實(shí)施帷幕注漿截流，從根本上解決礦床充水的問題，最大限度地減少礦坑排水量，消除巖溶塌陷的誘發(fā)因素。但是凡口鉛鋅礦地下動水強(qiáng)烈，且為生產(chǎn)礦山，要求帷幕工程施工時不能影響礦山的正常生產(chǎn)，而且必須有成熟的帷幕設(shè)計及施工經(jīng)驗(yàn)。礦山地面帷幕在我國經(jīng)過近30多a的實(shí)踐發(fā)展，工藝技術(shù)已日趨完善，目前已完成了近40多條礦區(qū)截流帷幕，如濟(jì)南張馬屯鐵礦帷幕長480m，堵水率達(dá)到了53%;水口山鉛鋅礦帷幕長560m，堵水率達(dá)到了55%;新橋硫鐵礦帷幕長690m，堵水率達(dá)到了78%;大紅山礦帷幕長530m，堵水率達(dá)到了60%。在借鑒以往成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年的現(xiàn)場調(diào)查，2007年8月在凡口鉛鋅礦進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，2009年下半年開始大規(guī)模建設(shè)，于2012年底竣工，累計完成地面帷幕軸線1560m，施工鉆孔240個，注漿量18．6×104m3，耗用水泥6×104t，黏土6．5×104t，水玻璃3800t。

3綜合治理效果

3．1塌陷防治效果可以看出，2006—2010年累計塌陷個數(shù)為850個，年平均塌陷170個，2011年的塌陷個數(shù)就下降到118個，2012年帷幕工程竣工，2013年礦區(qū)全年的塌陷僅為14個，說明帷幕注漿效果明顯，塌陷得到了有效控制。結(jié)合礦區(qū)地下水位觀測，凡口鉛鋅礦帷幕注漿施工后，疏干漏斗回縮到帷幕線范圍內(nèi)，涌水量及含泥量大幅降低，水質(zhì)較清，幕外水位基本恢復(fù)到疏干前的狀態(tài)，雨、旱季涌水量和地下水位相對穩(wěn)定，有效地消除了地面塌陷產(chǎn)生和活動的因素，進(jìn)而從根本上解決地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理的難題。

3．2礦區(qū)地下水資源保護(hù)1997—2007年凡口鉛鋅礦－40m截流巷道(礦區(qū)的主要疏干巷道)平均排水量為928×104m3/a。2012年底礦區(qū)地面帷幕工程竣工后，－40m截流巷的水量明顯減少，現(xiàn)在排水量約為7801m3/d，地下水涌水量減少70%，估計年平均減少在66%以上，每年減少排水量612．5×104m3。同時按照礦區(qū)的實(shí)測涌水含水率的平均值反算，每年減少地下水沖刷搬運(yùn)泥沙量6490m3，所以該技術(shù)從根本上解決了因疏干地下水導(dǎo)致水位下降和地面沉降等問題，同時為保護(hù)區(qū)域地下水資源起到積極作用。

4礦坑水資源綜合利用

地下水是一種量大、質(zhì)優(yōu)的水資源，但由于采礦活動使得區(qū)域的地下水資源受到了污染和破壞，極大的浪費(fèi)了水資源。對礦坑水資源充分利用，一方面可以減少排水及礦坑排水對地表、地下水的污染，另一方面可以減少生產(chǎn)對地表水的需求。結(jié)合礦山實(shí)際情況對礦區(qū)的礦坑涌水進(jìn)行綜合利用。0m中段水質(zhì)清澈，流量穩(wěn)定，約3000m3/d，在井下沉淀后用于生產(chǎn);－160m中段有一裂隙水，水質(zhì)清澈，流量穩(wěn)定，約800m3/d，直接用于井下生產(chǎn);帷幕施工完后，擬對－40m中段地下水管路進(jìn)行改造，約2000m3/d地下水用于生產(chǎn)，井下生產(chǎn)全部利用地下水。

5結(jié)論

凡口鉛鋅礦因地下水疏干引發(fā)地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，長期以來投入大量的人力、物力恢復(fù)治理地質(zhì)環(huán)境。2007年開始采用以帷幕注漿為主的技術(shù)方法，從根本上解決了地面塌陷等地質(zhì)環(huán)境問題，同時對礦坑涌水進(jìn)行統(tǒng)籌安排、綜合利用，進(jìn)一步節(jié)約了水資源，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，值得同類礦山借鑒。

作者：熊萬勝單位：深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦