新建矿山工程对地下水环境影响范文

摘要：资源开采的快慢和规模受到地质环境条件和容量的制约。地质环境既为矿床资源开采提供了活动的空间，同时也严格的制约着其开采规模。文章以宣城市宣州区马尾山硫铁矿为例对新建矿山地下水环境地质调查及其对环境影响进行分析。

关键词：地下水；马尾山；环境影响

马尾山硫铁矿位于宣城市宣州区北东21°方向直距24km，行政隶属安徽省宣城市宣州区朱桥乡管辖，为一新建矿山。矿体顶板主要为灰岩，底板为花岗闪长斑岩，砂岩、灰岩。采矿方法为分段空场嗣后充填采矿法和浅孔留矿嗣后充填采矿法。预测矿坑涌水量井下-300m水平正常涌水量17260m3/d，最大涌水量20432m3/d；除井下、作业用部分水外，余下的水经二次沉降处理后外排。为满足矿山规划环境评价中的地下水环境评价资料要求，需要对矿区及周边一定范围内，进行针对性的水文地质勘察工作，安徽省地质矿产局322地质队承担本次水文地质勘察任务。

1.地质特征

马尾山硫铁矿构造单元为扬子准地台（Ⅲ）、下扬子台坳（Ⅲ2）、沿江拱断褶带（Ⅲ23）、石台穹褶断带（Ⅲ22-3），敬亭山—狸头桥、昆山复向斜、马山埠背斜南东翼。马山埠背斜，背斜长约9km，宽1.5km左右，走向北东。马尾山矿位于背斜的南翼，属于马山埠背斜一部分。北东向纵断裂组与北西向横断裂组构成网格状构造格局，长度600m~2000m，多属压性与平移断层，张性少见。背斜核部出露地层相对较老，翼部地层相对年轻，为孤峰组、龙潭组，并有不同程度的接触变质。地表主要为第四系地层。

2.区域水文地质特征

2.1地下类型及含水岩组

马尾山矿区处于新河庄背斜构造南东翼。分布在区地下水类型按介质划分主要有孔隙水、裂隙水、裂隙—岩溶含水三类。依据地下水类型并结合富水程度共划分出本区4个含水岩组。①中等—强富水性碳酸盐岩强的裂隙—岩溶含水岩组，②弱中等富水性陆源碎屑岩裂隙含水岩组，③弱富水性岩浆岩类裂隙含水岩组；④弱富水性第四系上更新统坡—洪积相孔隙含水岩组。

2.2水地质单元边界条件

泥岩、页岩及粉砂岩，是具有弱富水特性岩石，由此类岩性构成水文质单元边界，可视为天然的隔水边界。位于评价区内的A区，是中等—强富水性的碳酸盐岩强的裂隙—岩溶含水岩组分布区，在其周边分布的正是弱透水或不透水的泥岩、页岩、粉砂岩，并由此构成了相对封闭状态的水文地质单元，面积1.2km2,马尾硫铁矿就位于该“单元”中部偏南位置，矿区面积约0.4km2。单元内含水层受隔水层边界限制，与单元之外的含水层之间的水力联系几乎被阻断，大气降水是单元地下水主要补给源，地下水动储量补有限。

3.评价区地下水环境现状

3.1水质

为查明评价区内地下水环境现状，共设置了11个水质监测点。重点监测不同类型的地下水、干流地表水、尾矿库等水质。水质监测周期为枯、丰二期。监测频率，2次/年。各含水岩组、地表水、尾矿库，水质类型及检出有害成分分述如下。（1）第四系全新统孔隙含水岩组：根据民井JK01、JKO2（丰水期）水质监测成果，水质类型为HCO3-Ca•Na•Mg、SO4•HCO3•Cl•NO3-Ca•Na•Mg型。pH=6.68~7.3，总硬度144.74mg/L~176.13mg/L，属弱酸—碱性软—硬类水。枯水期水质类型为OH•SO4•HCO3•Cl--Ca•Na、HCO3-Na•Mg，pH=7.26~12.08，总硬度185.05mg/L~322.45mg/L，属碱性中—硬类水。丰、枯期水质类型、总硬度变化不大。JK02井水pH=12.08，并检出OH成分,据调查是为了给井水消毒，投放生石灰所致的。第四系全新统孔隙水水质类型比较稳定，但Zn、As、Pb、Mn等有害成分含量有随季节变化的特征，有害成分含量多少受季节影响明显。（2）第四系中更新统孔隙含水岩组：根据JK03-JKO7民井（丰、枯水期）水质监测成果，水质类型主要为SO4•HCO3-Ca•Na、SO4•HCO3•Ca•Mg、HCO3•SO4-Ca•Mg、HCO3-Ca•NH4•Mg型。pH=6.2~8.33，丰水期总硬度115.81mg/L~478.93mg/L，属弱酸—碱性软—高硬类水。枯水期pH=7.68~7.83，总硬度190.37mg/L~723.64mg/L,属碱性中—超硬类水。第四系中更新统孔隙水水质类型比较稳定，但Zn、As、Pb、Mn、Cd等有害成分含量有随季节变化的特征，地下水中的有害成分含量多少受季节影响明显。（3）碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组：依据ZJG01（主井）水质监测成果，水质类型为SO4•CO3-Ca•Na、SO4•HCO3-Ca•Mg•Na型。根据以往抽水孔及本次枯水期主井水质分析资料显示，正常值在pH=7.55~8.1之间,偏碱性。但主井丰水期的pH=11.01，明显高于枯水期（pH=7.69）或正常值。主井丰水期pH出现异常现象，分析其原因可能与采样时的环境有关联，丰水期采样时，主井尚处于掘进过程中，当时因排水设备尚不完善，井内积水的水质环境可能受到了施工材料或其他人为不良环境的影响所至。总硬度117.55mg/L~246.86mg/L，属偏碱性软—中硬类水。碳酸盐岩裂隙岩溶含水质类型比较稳定，但Zn、As、Pb、Mn、Cd等有害成分含量有随季节变化的特征，地下水中的有害成分含量多少受季节影响明显。（4）北山河地表水：依据水质监测成果，北山河地表水水质类为HCO3•SO4•Cl-Ca、HCO3•SO4•Cl-Ca•Mg•Na型。pH=7.33~7.69，总硬度108.04mg/L~179.55mg/L，属弱碱性软—硬类水。Zn、As、Pb、Mn、Cd等有害成分在枯水的期含量，明显高于丰水期。北山河地表水中的有害成分含量多少受季节影响明显。（5）包气带裂隙水：依据ZKOO1孔揭露的包气带裂隙水水质监测成果，枯、丰期水质类型为SO4-Ca•Mg•Na型。pH=6.21~8.0，总硬度79.49mg/L~97.92mg/L，属弱酸—碱性软类水。Zn、As、Pb、Mn、Cd等有害成分丰水期含量较高。

3.2包气带水文地质特征

评价区内包气带厚度10m~30m，上部0~10m为黏土层，下部为强风化—全风化层，层厚10m~20m，岩性为黏土夹碎石，碎石成分与下部原岩相同。经渗水试验测得，包气带黏土层及强风化层的参透系数K=0.0021m/d~0.13m/d，属不透水层—弱透水层，下部强风化灰岩，注水试验测得渗透系数K=0.62m/d，下部透水性明显强于上部。包气带因厚度较薄,地势较高的岗坡地带,一般无水位，但在地势低凹的沟谷冲沟地带，则存在上层滞水,其水位受大气候影响明显,旱季水位持续下降。包气带水除受地形影响外，与下部地层腔北调透水性关系密切，如果下部是强透水层，包气带存不住水，即无水位。在评价区区范围内，包气带普遍存在,但水位与富水性差异较大，且与地形地貌关系密切。

4.地下水补给、排泄条件

4.1补给、排泄条件

在20km2评价区范围内，陆源碎屑岩类裂隙含水岩组和裂隙岩溶水含水岩组,主要区集中分布在北部山区。前者占北部山区广大区域，而裂隙岩溶含水岩组，地下水主要靠大气降水补给，蒸发是北部山区地下水主要排泄方式。孔隙水主要分布北山河沿岸平原区域内，地下水主要靠地表水补给，大气降水次之。地下径流为主要排泄方式。根据评价区地下水总体径流方向自北向南。地下水补给关系是：大气降水→裂隙水、裂隙岩溶水→孔隙水→地表水。径流、蒸发是区内地下水主要排泄方式。矿区区内地下水的补、排、径条件，与A区水文地质单元相同，不作重述。据以往地表水、地下水及雨水的环境同位素（δ18O、δD）测试资料，矿区地下水同位素的测试数值明显大于地表水及雨水。通过对各类水环境同位素的测试结果对比分析，矿区地下水不仅存在循环交替能力较弱，活跃度低，且与大气降水及地表水之间水力联系也很弱现象。借助矿区同位素资料分析认为，本次圈定的区域水文地质单元是相对独立的，确定单元为隔水边界条件也是成立的。

4.2含水岩组间的水力联系及地下水动态变化分析

孔隙含水岩组，在阶地与平原区，与裂隙含水岩呈上下接触关系，水力联系密切，孔水垂向补给裂隙水，北部山区无孔隙水存在，不存在水力联系关系。平原区水系发育，地表水、隙水，为直接接触关系，其水力联系密切，表水是孔隙主要补给源。孔隙水也接受来自北部山区深部裂隙水的侧向补给。依据矿区内的各含水岩组平面分布位置与空间组合关系分析认为，含水岩组之间存在水联系，但各含水岩组的富水程度、含水质不同，其水力的联系的密切程度存在差异性。多孔抽水试验对观测孔水位的影响具有方向性，分析其原因主要是地下水运移通道受裂隙或构造控制所至。

5.拟建矿山对地下水环境影响范围的评价

拟建项目主要包括，采矿设施，选矿设施，辅助设施等，位于矿区北部用地面积约65.807hm2（987.1亩）。建在该范围内所有的建筑工程，不仅对本地地水环境产生影响，对其周边一定范围内地下水的环境均能产生影响。根据隔水层为边界圈定水文地质单元范围，拟建项目位于A区水文地单元的东部偏南部。由于建设项目处于四周为隔边界独立水文地质单无区内，对地下水影响产生影响范围仅局限于单元内，对单元之外的地下水环境不会产生影响。依据建设项目所地形、地质、水文地条件，将20km2评价区划分成五个区，即易污染防治区、下游泳易被污染防治区、不易污染防治区、已污染区、塌陷区、不受影响区，用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示于。

5.1易污染防治区（Ⅰ）

Ⅰ区面积约65.807hm2（987.1亩），拟建项目主要包括，采矿设施，选矿设施，辅助设。污染物源主要为矿粉、矿浆液、废渣、工业废水、生活污水及垃圾等。Ⅰ区地形为丘岗地地形，地势南、东高北西低，大气降水由高向低汇集到下游（Ⅱ）区，对下游地表水体、包气带地下水环境将产生影响。该区包气带厚度10m~30m，上部黏土层厚10m~13m,无地下水位。渗水试验取得渗透系数K=0.62m/d，为中等透水性；下部强风层，厚10m~20m,主要岩性为灰岩、大理岩，泥岩、砂岩等，夹少量褐色黏土，无水位，钻孔揭穿包气带后，孔内不返水，全泵量漏失。

5.2下游易被污染防治区（Ⅱ）

下游易被污染防治区，积约0.25km2。地形北、南、东三面环山，西面低，属冲沟地形。处于Ⅰ区下游，地表水及地下水环境易受上游区工业影响，为此将下游区，划为易被污染治区。在（Ⅱ区）冲沟下游居住有6~8户居民，饮用自来水。区内为林区，无农田。水系不发育，有几口小型水塘零星分布。该区汇水面较大，北部山区，南部矿区的大气降水，均汇入Ⅱ区，并排入下游北山河。ZK001孔抽水资料，该区包气带厚度30.5m，上部黏土厚约10m，下部强风层厚10m~20m，2013年11月2日测得水位埋深4.57m，水位处于下降状态。包气带水主要靠大气降水补，地下水位受大气降水量影响明显。水质为SO4•HCO3-Na•Ca•Mg型水。

5.3已污染防治区（Ⅲ）

在评价区的东部，现已废弃，面积约0.009km2。因尾矿砂中含有害成分较多，库内存水对地表及包气带地下水环境仍有影响，为此将尾矿库分布范围,划为已污染防治区（Ⅲ）。据2012年5月（丰水期）水质分析报告，固形物1.568.70g/L，pH值7.22，总硬度1124.23mg/L，硫酸根含量1050.94mg/L，钙含量2318.30mg/L，镁含量79.99mg/L。地下水化学类型属弱碱性低矿化度的SO4•Ca-Mg型。

5.4塌陷防治区（Ⅳ）

塌陷区主要是采矿引起的地表塌陷范围，面积约0.16km2。塌陷区也是采矿区，采矿疏干排水，深部地下水环境将受其直接影响，影响范围最终将延至水文地质单元边界，即整个水文地质单元（A）区范围内。受隔水边界限制，单元外地下水环境不会受其影响。

5.5不易污染区（Ⅴ）

前述四个区外的山区、平原区域，划为Ⅴ区，面积约17km2。马尾硫铁矿区,是处在一个相对封闭的水文地质区内，矿山开采，仅对水文地质单元区的地下水及地表水环境产生影响，单元以外地下水环境不构成影响。

6.结论

根据本次及以往钻孔揭露，水文地质单元包气带厚度10m~30m，上部0~10为不透水黏土层，渗透系数K=0.0021m/d~0.0041m/d，下部为厚10m~20m的含黏土碎石层，渗透系数K=0.62m/d。水位与地形有关，地势低凹如沟谷或冲沟地形，则有暂时水位，分布山坡、岗地包气带则未见地下水位。包气带的水位与大降水关系密切。

参考文献：

［1］胡占晶.污水污染防治战略与技术发展趋势[J].水利科技与经济,2005（9）.

［2］胡若隐.从地方分治到参与共治—中国流域水污染治理研究[M].北京：北京大学出版社,2012.

［3］张龙飞,董斌,史双双,韩晓飞.朔州市区土层剪切波速与埋深的统计关系[J].华北地震科学,2018,36（02）：28-37.

作者:洪瑞 单位:安徽省地质矿产勘查局322地质队