尾礦庫對周圍地下水環(huán)境影響趨勢研究
——以風(fēng)水溝尾礦庫為例

孫艷榮

（遼寧省冶金地質(zhì)勘查研究院有限責(zé)任公司，遼寧 鞍山 114038）

尾礦庫排(滲)水會(huì)造成庫區(qū)周圍地下水環(huán)境發(fā)生變化,由于地下水具有運(yùn)動(dòng)速度小，污染物在地下水中擴(kuò)散慢的特點(diǎn)，使地下水污染治理變得十分困難。

1 研究區(qū)概況

風(fēng)水溝尾礦庫位于鞍山市東南，距市區(qū)13km，該庫區(qū)東西長4.5km，南北寬2.5km，匯水面積7.828km2，為鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司在齊大山地區(qū)唯一的尾礦庫，目前接收鞍鋼礦業(yè)公司齊大山、調(diào)軍臺(tái)和鞍千三家選礦廠的尾礦，設(shè)計(jì)尾礦庫總壩高140m，有效庫容1.68億m3，等級為二等。

2 區(qū)域地下水環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 水文地質(zhì)

庫區(qū)屬遼東“低山丘陵混合巖裂隙水貧水亞區(qū)”。地下水賦存類型為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，兩個(gè)含水巖組上下疊加相互聯(lián)通。

松散巖類孔隙水含水巖性為碎石，厚度0.5m～3.0m，粒徑不均，含水層中含粘性土和碎石透晶體，富水性差，涌水量10m3/d，豐、枯水期水位埋深分別為1.0m～1.2m、1.4m～2.0m。

基巖裂隙水含水介質(zhì)為混合花崗巖的風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙，富水性受巖石的風(fēng)化程度控制，裂隙寬度0.5mm～5mm，風(fēng)化厚度3.0m～5.0m，自地表向下發(fā)育程度逐漸減弱，涌水量0.03357L/S～0.558L/S，滲透系數(shù)0.0463m/d～0.4057m/d，屬低透水性巖石，有較強(qiáng)的阻水性能[1]。

2.2 補(bǔ)給、徑流與排泄條件

區(qū)內(nèi)規(guī)模性河流不甚發(fā)育，對地下水補(bǔ)給甚微，主要靠大氣降水垂向補(bǔ)給（風(fēng)水溝尾礦庫是補(bǔ)給源之一），以自然徑流、蒸發(fā)的方式排泄，局部礦山疏干排水、工農(nóng)業(yè)和生活取水也是地下水排泄通道之一。庫區(qū)周圍分布齊大山、鞍千礦等大型礦山，在枯水季節(jié)礦坑每天約2萬m3～4萬m3被疏干抽走，開礦前地下靜水位是3m～6m，現(xiàn)在礦區(qū)周邊下降至40m～50m。多年來高強(qiáng)度人類活動(dòng)及其他取水影響，造成了庫區(qū)周圍地下水流場變化復(fù)雜，失去了原有的規(guī)律性。

2.3 水環(huán)境功能

本區(qū)水化學(xué)類型多屬礦化度小于1g/l的重碳酸鈣鈉型水，執(zhí)行《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-2017Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 尾礦庫排水情況

3.1 排水方式

尾礦庫排水方式主要包括尾礦庫庫底滲漏、壩體地段山體滲透兩種。

3.1.1 尾礦庫庫底滲漏

根據(jù)地層揭露和《巖土工程勘察報(bào)告》，尾礦庫庫底花崗巖地層完整、節(jié)理構(gòu)造不甚發(fā)育，庫區(qū)斷裂構(gòu)造規(guī)模不大，電法勘探資料表現(xiàn)為高阻特性，屬含水較低的壓扭性斷層，推斷庫底滲漏量不大，對區(qū)域地下水流場不會(huì)產(chǎn)生明顯影響[2]。

3.1.2 壩體地段山體滲透

根據(jù)風(fēng)水溝庫區(qū)1：1000水文地質(zhì)與工程地質(zhì)剖面測量結(jié)果，尾礦庫山體殘坡積覆蓋層一般為0.5m～1.5m，山體鞍部5m～10m，最深處可達(dá)50m，下部強(qiáng)風(fēng)化層為0.6m～1.2m，最深達(dá)5.5m，其下部為弱風(fēng)化基巖-原巖。山體上部由于黏性土層連續(xù)性稍差，地層防護(hù)能力不足，在尾礦庫不斷加高和水頭加壓的情況下，天然山體作為壩體，將沿節(jié)理構(gòu)造發(fā)育地段或透水巖脈產(chǎn)生側(cè)向滲流，在山體外側(cè)形成溢流泉，從而造成庫外地下水位上升，形成補(bǔ)給區(qū)[3]。

3.2 排水水質(zhì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)水溝尾礦庫2015年排水量8.8307×106m3，水質(zhì)采用指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果見表1。

表1 排水水質(zhì)評價(jià)結(jié)果表

由上表可知，排水指標(biāo)滿足《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 地下水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

現(xiàn)場調(diào)查：調(diào)查選取庫區(qū)周圍民井進(jìn)行監(jiān)測，調(diào)查點(diǎn)9個(gè)，地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法，評價(jià)結(jié)果見表2。

圖1 調(diào)查布點(diǎn)圖

表2 現(xiàn)狀監(jiān)測評價(jià)結(jié)果表

由上表可知：

（1）區(qū)域淺層地下水質(zhì)量較差：9個(gè)測點(diǎn)中除8#點(diǎn)齊礦現(xiàn)有地下水井（深水井）外的其他8個(gè)測點(diǎn)總大腸菌群超標(biāo)，細(xì)菌總數(shù)5個(gè)測點(diǎn)超標(biāo)；1#、2#、3#硝酸鹽氮超標(biāo)，最大超標(biāo)倍數(shù)1.21；4#高錳酸鹽指標(biāo)超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)0.29，其他測點(diǎn)指標(biāo)也較高；總硬度指標(biāo)較高，3#、4#、7#超標(biāo)，其他點(diǎn)位數(shù)值也接近標(biāo)準(zhǔn)，反映了評價(jià)區(qū)內(nèi)淺層地下水受自然和人類活動(dòng)疊加污染的特點(diǎn)。

（2）深層地下水質(zhì)量較好：對供給齊礦工業(yè)、生活用水的現(xiàn)有深層地下水井的監(jiān)測評價(jià)結(jié)果表明，深層地下水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）Ⅲ類水質(zhì)要求。

（3）區(qū)域錳背景值超標(biāo)：4#、5#、7#3個(gè)測點(diǎn)錳超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)為0.59、0.37和0.96；根據(jù)前人相關(guān)文獻(xiàn)分析，鞍山地區(qū)部分地段地下水中鐵、錳元素背景較高且有超標(biāo)現(xiàn)象，調(diào)查區(qū)這三個(gè)測點(diǎn)位置均處在鐵礦富集及開發(fā)活動(dòng)密集的地區(qū)，與礦山的地質(zhì)背景及開發(fā)活動(dòng)有明顯相關(guān)。

5 地下水環(huán)境影響趨勢分析

5.1 水文地質(zhì)

風(fēng)水溝尾礦庫位于侵蝕基準(zhǔn)面以上，尾砂逐年向上堆積，增加尾砂孔隙含水層厚度，隨著水頭壓力的升高，使得尾礦庫基底地層地下水滲透強(qiáng)度增加。

5.2 水資源及水位

庫區(qū)地下水位受雨水、排礦、回水等影響變化幅度較大，穩(wěn)定水位較難確定；部分位于尾礦庫外圍山體的相對低洼處，屬山體匯流區(qū)和尾礦水滲流排泄區(qū)，逢雨季水位約增高0.5m～1.0m。未來在尾礦庫加高的情況下水頭壓力抬高后，將造成尾礦庫壩下及其他受力地質(zhì)體周邊一定區(qū)域內(nèi)水位相對上升?？紤]到周圍齊礦及鞍千礦未來將進(jìn)入深凹開采階段，在疏干與排水強(qiáng)度增加的條件下，局部地下水將出現(xiàn)明顯下降，并導(dǎo)致地下水流場變化。

5.3 水質(zhì)

區(qū)域內(nèi)目前淺層地下水已受到污染，深層和中層基巖裂隙水尚未造成污染影響，鑒于該地區(qū)地下水經(jīng)50年的人類活動(dòng)，現(xiàn)狀污染已經(jīng)形成，而未來人類活動(dòng)方式亦以現(xiàn)有生產(chǎn)方式為主，因此，預(yù)計(jì)該地區(qū)淺層地下水在一定時(shí)間內(nèi)將維持現(xiàn)有污染水平，中-深層地下水受到污染的可能性較小。

6 地下水影響防治存在的問題及治理措施探討

地下水自凈和解和解吸是一個(gè)長期的過程，其凈化過程必須多個(gè)水文周期或更漫長的時(shí)間才能完成，防治地下水污染工作已經(jīng)迫在眉睫。目前尾礦庫地下水防治措施大多以監(jiān)測預(yù)防為主，其他治理工程難度大，且可行性較差，因此，筆者建議。

（1）應(yīng)從選礦廠工藝角度進(jìn)行地下水污染防治，應(yīng)優(yōu)先選擇環(huán)保選礦藥劑，并建設(shè)行之有效的措施確保選礦廢水零排放，從源頭上減輕對地下水環(huán)境的影響。

（2）在尾礦庫后期擴(kuò)建的工程中，做好尾礦庫選址及擬建壩體的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘察工作，根據(jù)其防滲性能，做好庫區(qū)底部及壩體的防滲工作。運(yùn)營期及時(shí)抽排尾礦水，嚴(yán)格控制庫區(qū)水位，最大限度降低水頭壓力，減少滲漏量。

（3）對于地下水環(huán)境影響已經(jīng)形成區(qū)域，在做好監(jiān)測工作的同時(shí)，積極建設(shè)現(xiàn)有尾礦排水點(diǎn)的引流設(shè)施，建設(shè)水質(zhì)凈化工程，回用于選礦廠用水。