貴州魚洞河流域礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)保護(hù)

羅康生 代勝 李仁啟 陸治斌

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇一地質(zhì)大隊(duì)，貴州凱里 556000；2.貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，貴州貴陽 550000）

魚洞河流域位于貴州省黔東南苗族侗族自治州凱里市北西，至凱里城區(qū)直距16km 左右。行政區(qū)劃隸屬于大風(fēng)洞鎮(zhèn)南部、爐山鎮(zhèn)東部、萬潮鎮(zhèn)北部、龍場鎮(zhèn)西部和灣水鎮(zhèn)北西小部。魚洞河主要由泡木河、平路河兩大支流交匯而成，前者長25.7km，后者24.5km。兩河交匯后稱魚洞河，長3.4km，總流量4.23m3/s，流域面積240km2。之后匯入重安江，屬長江流域清水江（沅江）水系。

全流域內(nèi)共有礦山70 家，其中煤礦35 家，非煤礦18 家，砂石礦17 家。除少數(shù)在產(chǎn)外，所有煤礦及部分非煤、砂石礦山已關(guān)閉或處于停工停產(chǎn)狀態(tài)。

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用，為人類社會(huì)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，同時(shí)破壞了礦山地質(zhì)環(huán)境，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害如塌陷、崩塌、滑坡；地形地貌景觀破壞如土地植被資源占?jí)号c破壞損毀；含水層破壞如水質(zhì)惡化、礦井水與淋濾水污染地表水地下水等地質(zhì)環(huán)境問題，人類與所生存的自然環(huán)境即地質(zhì)環(huán)境的矛盾進(jìn)一步激化，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)與研究推向了一個(gè)新的高度。因而，礦山環(huán)境地質(zhì)勘查工作與礦山地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)已勢在必行。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

魚洞河流域?qū)賮啛釒嘏瘽駶櫠嘤隁夂騾^(qū)，氣候溫和，雨量充沛，冬寒夏熱，四季分明，陰雨霧多，日照期短，溫差較大。最豐年降雨量1967.8mm，最枯年868.1mm，多年平均1422.02mm。4 月至10 月為豐水季節(jié)，降雨量1305mm，占全年降雨量的83.8%；11月至翌年3 月為枯水季節(jié)，降雨量199.5mm，僅占16.2%。極端最高氣溫37.5℃，最低-9.7℃，多年平均15.7℃。最小相對(duì)濕度12%，平均78%。

泡木河起源于爐山鎮(zhèn)大坡等地，流域面積123km2，主河道河長25.7km，多年平均流量1.83m3/s。平路河發(fā)源于萬潮鎮(zhèn)登高坡一帶，匯水面積97.7km2，主河道長24.5km，多年平均流量2.06m3/s。兩河匯合后稱魚洞河，長3.4km，之后匯入重安江，屬長江流域清水江（沅江）水系?？偭髁?.23m3/s，總流域面積240km2。

魚洞河流域地勢總體西高東低、南北為山地、中部為河谷。最高點(diǎn)為南部老鴰山，海拔高程1299m，最低點(diǎn)為魚洞河匯入重安江處，海拔標(biāo)高572.4m，相對(duì)高差726.6m。屬侵蝕、溶蝕成因的中山、低中山、中底山山地地貌。

魚洞河流域發(fā)育的地層及其巖性、水文地質(zhì)工程地質(zhì)特征由上到下為：

第四系（Q）：粘土、亞粘土、碎石土等。厚小于16m。屬孔隙水巖組，透水不含水。松散巖組，結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低。

二疊系（P）：上統(tǒng)吳家坪組（P3w），灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、燧石灰?guī)r夾煤線。厚70～109m。含碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水，富水性中等。堅(jiān)硬半堅(jiān)硬巖組。中統(tǒng)茅口組（P2m）、棲霞組（P2q），厚層至塊狀灰?guī)r。厚117～327m。堅(jiān)硬巖組。含純碳酸鹽巖類巖溶水，富水性強(qiáng)。為煤礦、鋁土礦、菱鐵礦頂板，礦井充水主要含水層。中統(tǒng)梁山組（P2l），砂巖、泥質(zhì)砂巖等。總厚2～66.3m。半堅(jiān)硬巖組。含基巖裂隙水，富水性弱。這是主要含礦層位。上部含煤層，厚0.6～1.2m；中部含鋁土礦，下部含菱鐵礦。

泥盆系（D）：上統(tǒng)堯梭組（D3y）、望城坡組（D3w），生物屑灰?guī)r、白云巖。厚104～409 m。堅(jiān)硬巖組。含純碳酸鹽巖類巖溶水，富水性強(qiáng)。中統(tǒng)獨(dú)山組（D2d），石灰?guī)r、泥灰?guī)r、石英砂巖等。厚22～191m。堅(jiān)硬巖組。含碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水，富水性弱。產(chǎn)石英砂巖礦。中下統(tǒng)蟒山組（D1—2m），砂頁巖、石英砂巖等。厚99～328m。堅(jiān)硬巖組。含基巖裂隙水，富水性弱。產(chǎn)石英砂巖礦。

志留系（S）：中統(tǒng)翁項(xiàng)組（S2w）砂、頁巖。厚80～392m。半堅(jiān)硬巖組。含裂隙水，富水性弱。

奧陶系（O）：下統(tǒng)大灣組（O1d）、紅花園組（O1h）、桐梓組（O1t），灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖等。總厚220～289m。堅(jiān)硬巖組，含純碳酸鹽巖類巖溶水，富水性中。產(chǎn)重晶石礦。

寒武系（∈）：上統(tǒng)婁山關(guān)組（∈3l），肉紅色中至厚層白云巖，厚度大于660m。堅(jiān)硬巖組，但風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石破碎。含純碳酸鹽巖類巖溶水，富水性強(qiáng)。產(chǎn)建筑用砂石礦。

在大地構(gòu)造部位上，魚洞河流域位于黔東隆起邊緣褶皺帶，區(qū)內(nèi)的褶皺及斷裂構(gòu)造較為發(fā)育。主要褶皺、斷裂構(gòu)造方向西部為近南北向，其余地區(qū)為北東向及北北東向。巖層傾角較緩，一般6～25°。

2 礦產(chǎn)資源及其開發(fā)利用

魚洞河流域位于銅仁—?jiǎng)P里汞、鉛鋅、錳、金礦成礦帶南西部邊緣地帶，礦產(chǎn)資源豐富，已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有煤、鋁土礦、鐵礦、重晶石、石灰?guī)r、白云巖、石英砂巖、高嶺土、粘土等十余種。二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l）為本流域主要含礦層位，上部含煤礦，中部含鋁土礦，下部菱鐵礦。流域內(nèi)礦產(chǎn)資源具有礦點(diǎn)多、規(guī)模小、變化大的特點(diǎn)。

（1）煤礦

集中于流域東部北東部，賦存于二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l）中，呈北東向延伸，煤層厚度0.4～3.5m 不等，變化較大，煤層傾角較小，普遍為8～17°。探明的資源/儲(chǔ)量62596.79×104t，共有礦山企業(yè)30 家，設(shè)計(jì)利用資源/儲(chǔ)量5886.34×104t，生產(chǎn)規(guī)模3～30×104t，累計(jì)開采量1859×104t。

（2）非煤礦

主要有鋁土礦與鐵礦，也賦存于二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l）中，呈“上煤中鋁下鐵”結(jié)構(gòu)組合。鋁土礦呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，局部尖滅，最大厚度14.7m。鐵礦賦存于梁山組（P2l）底部，礦石類型為褐鐵礦及菱鐵礦，礦帶呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，最厚13.37m，含礦系數(shù)0.11～1%。

其次為重晶石礦、石英砂巖、白云巖礦及石灰?guī)r礦等，資源/儲(chǔ)量38523.02×104t，共有礦山企業(yè)18 家，設(shè)計(jì)利用資源/儲(chǔ)量2231.9142×104t，生產(chǎn)規(guī)模0.08～54×104t，累計(jì)開采量614.68×104t。

（3）建筑用砂石及粘土礦

主要為白云巖、石灰?guī)r及粘土巖，區(qū)內(nèi)均有分布。探明的資源/儲(chǔ)量13482×104t，共有礦山企業(yè)17家，設(shè)計(jì)利用資源/儲(chǔ)量4359.921×104t，生產(chǎn)規(guī)模0.5～16×104t，累計(jì)開采資源量400.675×104t。

3 地質(zhì)環(huán)境問題及其影響與危害

因礦產(chǎn)資源開采引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題有地質(zhì)災(zāi)害、地形地貌景觀破壞和含水層破壞。由于地質(zhì)環(huán)境條件、礦產(chǎn)種類及開采方式等不同，而引發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題及其影響與危害也各不相同。

（1）地質(zhì)災(zāi)害

共發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害隱患33處，其中：

崩塌15 處。其中大型2 處，體積15～98×104m3；中型7 處，體積0.3～8×104m3；小型6 處，體積0.08～0.26×104m3。

滑坡10 處。其中中型2 處，體積57.5×104m3；小型8處，體積0.3～7.5×104m3。

塌陷8 處，塌陷坑或影響區(qū)域面積均小于1km2，為小型塌陷。

地質(zhì)災(zāi)害隱患共威脅594 戶2676 人安全，威脅財(cái)產(chǎn)6715 萬元。其中大型8 處，威脅391 戶1815 人4330 萬元；中型22 處，威脅203 戶861 人2075 萬元；小型3處，威脅財(cái)產(chǎn)310萬元。

流域內(nèi)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害2 次。2013 年2 月18 日，KL43 發(fā)生崩塌，5 人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失110 萬元。同年4 月16 日，KL44 發(fā)生崩塌，造成堰塞湖水位高15m，直接經(jīng)濟(jì)損失200萬元。

（2）地形地貌景觀破壞

土地植被資源占?jí)海簻y區(qū)共有堆積體144 處，其中煤矸石場137 個(gè)，廢棄礦石7 個(gè)。總體積5007232m3，總面積970995m2。占?jí)和恋刂脖毁Y源面積97.1 hm2，其中水田5.00hm2，旱地10.35hm2，林地草地73.73hm2，未利用地8.02hm2。

土地植被資源破壞損毀：主要是非煤礦山（如鋁土礦、重晶石礦等）、砂石礦山露天采場采坑和工業(yè)廣場對(duì)土地植被資源的破壞與損毀。各種采場采坑91 處，挖損面積2915232m2，挖損量23210850m3。工業(yè)場地25 處，挖損面積254120m2，挖損量635300m3。破壞損毀土地植被資源316.94。

（3）含水層破壞與水質(zhì)污染

本流域主要礦種煤礦、鋁土礦、鐵礦賦存于二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l）中，煤（礦）層直接頂板為二疊系中統(tǒng)茅口組、棲霞組（P2q+m）之厚層至塊狀灰?guī)r。這是礦井充水主要含水層。礦山開采破壞了含、隔水層結(jié)構(gòu)，含水層中的地下水涌入采煤（礦）坑道，水（溶）解黃鐵礦、菱鐵礦、鋁土礦等后導(dǎo)致PH 值、鐵、錳、鋁及SO4--含量增高，造成水質(zhì)惡化，污染地表水與地下水：

黃鐵礦水解：FeS2+O2+H2O→FeSO4+H＋+SO4--→Fe＋＋+H＋+SO4--。

菱鐵礦水解：FeCO3+CO2+H2O→Fe(HCO3)2→Fe＋＋+HCO3—。

三氧化二鋁在酸性水中分解：H＋+AI2O3→Al3＋＋＋+H2O。

水質(zhì)污染主要來自礦井水、煤矸石淋濾水，其水化學(xué)類型為SO4—Ca或Ca·Mg或Ca、Mg、Fe、Al型水，PH 值、鐵、鋁、錳及SO4--嚴(yán)重超標(biāo)，部分樣品鐵、鋁、錳可達(dá)到命名標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

被礦井水和淋濾水污染的地表水和地下水，水化學(xué)類型為SO4·HCO3或HCO3·SO4—Ca 或Ca·Mg 型水，PH值、鐵、鋁、錳及SO4--超標(biāo)。

未被礦井水和淋濾水污染的地表水和地下水化學(xué)類型為HCO3—Ca 或Ca·Mg 型水，水體清亮，水質(zhì)優(yōu)良，PH值、鐵、鋁、錳及SO4--基本達(dá)標(biāo)。

表1 水質(zhì)分析統(tǒng)計(jì)表 單位：mg/L

4 礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)思考與結(jié)語

（1）本流域自寒武系（∈）至二疊系（P），除石炭系（C）、二疊系下統(tǒng)（P1）外均有出露。以碳酸鹽巖為主，碎屑巖次之，總體呈軟、硬相間結(jié)構(gòu)。巖溶水豐富，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，以礦山開采為主的人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)環(huán)境問題多，影響嚴(yán)重，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜。

（2）水質(zhì)污染是魚洞河流域主要地質(zhì)環(huán)境問題。全流域涌水礦井41 處，總涌水量1.62m3/s，占魚洞河的38%；降雨入滲形成煤矸石淋濾水量為1000m3/d以上。礦井水、煤矸石淋濾水PH 值、鐵、錳、鋁及SO4--嚴(yán)重超標(biāo)，是河水變黃、水質(zhì)污染的主要原因。

各種采場采坑、工業(yè)場、煤矸石等嚴(yán)重破壞植被，造成水土流失，大量泥沙帶入河流，沙含量13.738～18.6kg/m3，輸沙率251～368×104t/a，這是水質(zhì)污染的又一個(gè)原因。

（3）礦山土地植被資源的占?jí)号c破壞損毀問題亦較嚴(yán)重。全流域堆積體144 處，總體積5007232m3，總面積970995m2。各種采場采坑91 處，挖損面積2915232m2，挖損量23210850m3。工業(yè)場地25 處，挖損面積254120m2，挖損量635300m3。共占?jí)号c破壞損毀土地植被資源414.04hm2，其中水田9hm2，旱地12.43hm2，林地草地362.03hm2，未利用地30.58hm2。

廢棄礦石場、工業(yè)場地和采場、采坑，用整平、覆土、草籽、植樹就能夠達(dá)到治理目的。而煤矸石，不是簡單的覆土與撒草種樹，而是根據(jù)堆積處數(shù)多、成分復(fù)雜、淋濾水發(fā)育等特點(diǎn)，應(yīng)采用“防滲處置、集中堆放、淋濾收集、隔離山水、植被恢復(fù)”綜合措施進(jìn)行治理。

（4）根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型、分布及特征，建議“西土東水”。流域東部為礦井水、淋濾水污染，治水為主。西部則為露天開采造成的植被破壞、水土流失嚴(yán)重，應(yīng)大力恢復(fù)植被、保持水土。

礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)總體思路：“規(guī)范采礦，嚴(yán)保水土，源介隔離，清污分流，多級(jí)沉淀，綜合治理”。“規(guī)范采礦，嚴(yán)保水土”是從保護(hù)角度出發(fā)，強(qiáng)調(diào)預(yù)防與保護(hù)?！霸唇楦綦x，清污分流，多級(jí)沉淀，綜合治理”為具體的治理工程措施，既能單獨(dú)實(shí)施，又可以互相配合，綜合治理。