郭西茜

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局 325地質(zhì)隊(duì)，安徽 淮北 235037)

安徽省淮北市礦產(chǎn)開發(fā)歷史較早，但早期礦山開發(fā)數(shù)量較少，且主要以煤礦開采為主。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求日益增加，使得礦產(chǎn)開發(fā)迅速繁榮起來。礦山數(shù)量增速迅猛，但是由于管理不到位，導(dǎo)致其無序開采，從而產(chǎn)生了很多地質(zhì)環(huán)境問題和潛在隱患。自2008年以來，其地方政府加大了礦業(yè)權(quán)管理和礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理力度，采取了關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、治等措施，使礦山數(shù)量大幅減少。但是，歷史遺留的老礦山、老宕口以及正在開采的礦山，仍然存在較多的地質(zhì)環(huán)境問題亟待解決。

1 礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)狀及主要地質(zhì)環(huán)境問題

1.1 礦產(chǎn)資源類型、數(shù)量及分布特征

目前，淮北市內(nèi)共發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)56種，查明儲(chǔ)量的礦產(chǎn)有16種，其中，高嶺土儲(chǔ)量位于全省第1位，煤炭、金礦石儲(chǔ)量位于全省第2位，鐵礦石儲(chǔ)量位于全省第4位，銅礦石、水泥用灰?guī)r礦儲(chǔ)量位于全省第6位。淮北市以煤礦為主，煤種多、煤質(zhì)優(yōu)、分布廣、規(guī)模大，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量超過350億t，是中國(guó)較重要的煤炭生產(chǎn)基地之一。由于北部閘河礦區(qū)多數(shù)礦山資源枯竭，生產(chǎn)能力進(jìn)入衰退期，煤炭開采重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到資源豐富的南部臨渙礦區(qū)，臨渙礦區(qū)煤炭產(chǎn)量逐年提高，濉溪縣逐漸成為煤炭開采重鎮(zhèn)。

1.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用概況

淮北市礦產(chǎn)資源開發(fā)利用程度較高。2019年淮北市礦石產(chǎn)量為3 865萬t，礦業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值為95.28億元，礦石產(chǎn)量占安徽省礦石總產(chǎn)量的7.79%，居全省第3位；礦業(yè)產(chǎn)值占安徽省礦業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值的17.32%，居全省第2位。2007—2019年，礦石產(chǎn)量年均增長(zhǎng)3.75%，礦業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值年均增長(zhǎng)2.04%。

淮北市開發(fā)利用的礦產(chǎn)主要有煤炭、鐵、銅、金、銀、鈷、水泥用灰?guī)r、建筑石料用灰?guī)r等8種礦產(chǎn)，年產(chǎn)礦石量3 865.16萬t?，F(xiàn)階段開發(fā)利用規(guī)模較大的金屬礦產(chǎn)種類為銅礦和鐵礦，其余伴生礦產(chǎn)如金、銀等開采規(guī)模較小。高嶺土已有初步開發(fā)，但深加工程度低、品種少，資源優(yōu)勢(shì)未得到有效地開發(fā)利用[1]。

截至2019年底，淮北市在建生產(chǎn)礦山企業(yè)共計(jì)31個(gè)，其中煤礦20個(gè)(相山區(qū)1個(gè)，杜集區(qū)4個(gè)，烈山區(qū)1個(gè)，濉溪縣14個(gè))，金屬礦山7個(gè)，水泥用灰?guī)r礦山3個(gè)，石料廠1個(gè)。

1.3 主要地質(zhì)環(huán)境問題

淮北市作為能源型城市，主要地質(zhì)環(huán)境問題為因采煤塌陷造成的地面沉降、地下水資源破壞、地表土地與植被資源破壞以及采礦活動(dòng)造成的地表水與土壤的污染等。

1.3.1礦山地質(zhì)災(zāi)害

(1) 采空塌陷。由于煤礦采區(qū)較多，形成了大量的采煤塌陷區(qū)，分布于多個(gè)礦區(qū)；金屬礦山未進(jìn)行地下充填也會(huì)產(chǎn)生塌陷。據(jù)本次調(diào)查，截至2019年底，淮北市采煤沉陷區(qū)累計(jì)面積達(dá)到235.33 km2，其中，相山區(qū)29.85 km2，占塌陷地面積12.68%；烈山區(qū)26.14 km2，占塌陷地面積11.11%；杜集區(qū)83.34 km2，占塌陷地面積35.41%；濉溪縣96.00 km2，占塌陷地面積40.8%。

岱河煤礦常年開采后形成的采煤塌陷區(qū)規(guī)模較大，危害嚴(yán)重。岱河煤礦于1965年12月25日投產(chǎn)，其后淮北雙龍礦業(yè)有限責(zé)任公司和淮北礦業(yè)集團(tuán)煤業(yè)有限責(zé)任公司石臺(tái)煤礦陸續(xù)開采，形成了面積為16.08 km2的古樂湖塌陷區(qū)，導(dǎo)致附近馬莊、祖樓、銼樓、大朱莊等村莊的民房、農(nóng)田及道路橋梁等建筑設(shè)施損毀，且低洼塌陷區(qū)已積水成湖，造成較嚴(yán)重的水環(huán)境污染。古樂湖塌陷區(qū)造成重大經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境造成破壞，嚴(yán)重制約了地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，為礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)段。

(2) 地面沉降。濉溪縣海孜礦區(qū)、臨渙礦區(qū)和童亭礦區(qū)發(fā)生了大范圍的地面沉降，以三個(gè)礦區(qū)工業(yè)廣場(chǎng)為中心，向周圍輻射，地面沉降超過200 mm的區(qū)域超過40 km2。沉降區(qū)由于沉降幅度不均勻，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)道路損毀、房屋開裂，使得居住環(huán)境遭到破壞。根據(jù)最新資料顯示，海孜煤礦工業(yè)廣場(chǎng)下沉超過500 mm，臨渙煤礦工業(yè)廣場(chǎng)下沉超過690 mm，童亭煤礦工業(yè)廣場(chǎng)下沉超過400 mm。

1.3.2土地資源占用破壞

由于地面塌陷，大量房屋、耕地、道路和建設(shè)用地遭到破壞，大片塌陷區(qū)的形成使得村莊不適宜居住，農(nóng)田不適宜耕種，道路修復(fù)難度大。部分土地長(zhǎng)期荒廢，難以利用，造成極大的資源浪費(fèi)。

1.3.3地下水資源破壞

煤礦采礦活動(dòng)抽取的地下水主要為孔隙水和巖溶裂隙水，影響與破壞的方式主要表現(xiàn)在含水層結(jié)構(gòu)破壞和地下水位影響兩個(gè)方面，引起的地質(zhì)環(huán)境問題主要有地下水位下降形成漏斗、地下水質(zhì)惡化與巖溶塌陷。

淺層孔隙水埋藏淺，巖層滲透性能好，直接接受降水補(bǔ)給，呈降水入滲—蒸發(fā)型動(dòng)態(tài)特征，水位埋深一般為1～3 m，水位年變幅一般為2～3 m。深層孔隙水動(dòng)態(tài)特征與淺層水基本一致，濉溪縣南部水位年變幅一般在1 m左右，相山區(qū)、杜集區(qū)和烈山區(qū)北部由于開采巖溶水的影響，在一電廠開采中心附近的深層孔隙水年變幅已達(dá)10 m左右。巖溶水是淮北市主要供水水源，受開采強(qiáng)度影響，不同區(qū)域巖溶水動(dòng)態(tài)變化呈不同特征，山前淺埋區(qū)巖溶水動(dòng)態(tài)變化與淺層孔隙水基本相似，平原隱伏區(qū)與深層孔隙水相似；水位最大年變幅為3.07～4.51 m，最小年變幅為1.72～3.98 m。由于巖溶水開采量大，一電廠開采中心水位年變幅為15～17 m，水位埋深達(dá)57.76 m左右；1980—2000年平均水位下降1.70～6.52 m，形成降落漏斗面積已達(dá)200 km2。

自1974年巖溶水規(guī)模開采以來，隨著開采量的增大，巖溶水的溶解性總固體含量逐年上升，總硬度呈波浪狀上升，地下水水質(zhì)有較明顯惡化。相山區(qū)和杜集區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育，由于大量抽取巖溶水，引起地下水水位大幅度下降，進(jìn)而發(fā)生巖溶塌陷。

1.3.4環(huán)境污染

礦山開發(fā)排放的廢氣、廢水和堆存的固體廢物對(duì)礦區(qū)及周邊地表水、地下水影響很大。礦山企業(yè)附近的地表水常作為其礦坑水、廢水、固體廢棄物淋漓水的排放場(chǎng)所，而使地表水直接遭受污染。

通過對(duì)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的分析，發(fā)現(xiàn)淮北地區(qū)的納污水系主要為渦河、沱河、澮河、濉河、澥河等；地表水環(huán)境質(zhì)量總體屬于中度污染。依據(jù)2017年均值分析，Ⅱ類水質(zhì)斷面占8.3%，Ⅲ類水質(zhì)斷面占8.3%，Ⅳ類水質(zhì)斷面占25.0%，Ⅴ類水質(zhì)斷面占25.0%，劣Ⅴ類水質(zhì)斷面占33.3%。

煤炭開采產(chǎn)生的煤矸石、粉煤灰及煤矸電廠的爐渣等固體廢棄物，除大部分用于塌陷區(qū)和道路填筑、矸石電廠發(fā)電、磚瓦廠制磚等綜合利用外，少量固體廢棄物的不規(guī)范堆積排放對(duì)水土資源環(huán)境造成一定的污染[2]。

2019年4月，在淮北市古樂湖礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)地下水污染較嚴(yán)重，土壤受到較小的污染。根據(jù)7組樣品測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)大部分測(cè)試指標(biāo)滿足Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(表1)，部分指標(biāo)達(dá)到Ⅳ類或Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)[3]。

表1 淮北市古樂湖地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)表Table 1 Comprehensive evaluation of groundwater quality in Gule Lake of Huaibei City

根據(jù)《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量類別劃分技術(shù)指南(試行)》的要求，調(diào)查區(qū)內(nèi)各取樣點(diǎn)土壤的各項(xiàng)污染物均低于篩選值(表2)，均判定為A類，土壤環(huán)境質(zhì)量類別劃分為優(yōu)先保護(hù)類。

表2 古樂湖調(diào)查區(qū)土壤樣品分析結(jié)果

2 礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)措施與意義

2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)措施

2.1.1土地復(fù)墾

各礦區(qū)及時(shí)制定了礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與土地復(fù)墾方案，根據(jù)年度修復(fù)計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)。

針對(duì)土地?fù)p毀現(xiàn)狀,采取充填覆土復(fù)耕、挖深墊淺等措施進(jìn)行土地復(fù)墾，恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)。淮北市人民政府與杜集區(qū)人民政府自2002年開始，對(duì)古樂湖塌陷區(qū)等重點(diǎn)區(qū)段實(shí)施土地復(fù)墾修復(fù)治理。截至2020年，共完成13個(gè)項(xiàng)目，大部分項(xiàng)目已經(jīng)通過有關(guān)部門組織的驗(yàn)收，取得良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

近年來，為查清地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀，淮北市開展了一系列的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，制定相應(yīng)的防治規(guī)劃和措施，對(duì)治理修復(fù)工作進(jìn)行統(tǒng)一安排部署，對(duì)重點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，提出建設(shè)安全綠色礦山的措施建議，為針對(duì)性開展治理修復(fù)提供基礎(chǔ)依據(jù)[4]。

2.1.2塌陷區(qū)治理

淮北地區(qū)地面塌陷主要是煤礦開采造成的，對(duì)于地下開采的礦山，采用開采過程中預(yù)留礦柱，或在開采過程中采用邊開采邊充填的方法，并及時(shí)回填工作面，可減少采空塌陷的發(fā)生。

區(qū)內(nèi)地下開采礦山產(chǎn)生的地面塌陷較多，對(duì)于其治理，結(jié)合地方發(fā)展規(guī)劃需求，因地制宜，統(tǒng)籌安排，即淺層塌陷區(qū)復(fù)墾為耕地或建筑用地等，中深層塌陷區(qū)挖深改造為魚塘或濕地公園等。在有效提升土地收益的同時(shí)，逐步恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)，為城市建設(shè)與人民群眾提供良好的條件和生活環(huán)境。近幾年經(jīng)過淮北市政府對(duì)采煤塌陷區(qū)整體規(guī)劃與治理，由南向北方向逐步形成了南湖公園、中湖公園、東湖公園(圖1)。

圖1 淮北市采煤塌陷區(qū)治理成果圖Fig.1 Map of governance achievements of coal miningsubsidence area in Huaibei City

截至2020年三季度，采煤礦山環(huán)境治理及土地復(fù)墾治理面積共計(jì)107.538 hm2。

2.1.3水資源治理

對(duì)水資源環(huán)境的修復(fù)受到礦山活動(dòng)特點(diǎn)、水環(huán)境條件、動(dòng)力特征等多因素制約，其是一項(xiàng)長(zhǎng)期系統(tǒng)的修復(fù)治理工程，也是中國(guó)乃至世界生態(tài)環(huán)境治理的難題。目前淮北市在礦山生產(chǎn)中加強(qiáng)了水文地質(zhì)工作和礦井涌水量的觀測(cè)研究，為采掘生產(chǎn)提供了可靠的資料，同時(shí)加大了礦山生產(chǎn)污水、廢水排放處理的管理力度，防止水資源環(huán)境破壞的擴(kuò)大，主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：

(1) 加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)廢水、生活污水的處理與處置的管理，循環(huán)利用水資源。污染物達(dá)標(biāo)排放，以減輕對(duì)地表水的污染負(fù)荷，防止對(duì)地下水的污染。

(2) 加強(qiáng)水文地質(zhì)工作，對(duì)雨量、礦坑涌水量和礦坑水的化學(xué)成分進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，并定期整理資料，填報(bào)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)曲線圖表。

(3) 在雨季及時(shí)與氣象站聯(lián)系，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與檢修，及時(shí)做好防排水的準(zhǔn)備工作。

(4) 各排水泵站認(rèn)真記錄排水量，及時(shí)整理、歸納、分析排水量資料。

(5) 對(duì)第四系地下水疏干造成的農(nóng)業(yè)損失，合情合理地加以賠償。適當(dāng)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，在礦山閉坑前選種耗水少的經(jīng)濟(jì)植物[5]。

淮北市大多數(shù)礦山均建立了污水處理設(shè)施，進(jìn)行廢水處理，減少?gòu)U水排放量，減輕了水土環(huán)境污染。礦井廢水經(jīng)過處理后，水質(zhì)能達(dá)到國(guó)家相應(yīng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，滿足礦區(qū)生產(chǎn)生活用水需要。如根據(jù)淮北永峰礦業(yè)有限公司秦樓銅金礦提供的水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果，礦井涌水中各項(xiàng)污染物指標(biāo)均能滿足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的排放限值要求。礦井涌水經(jīng)泵加壓后，通過無縫鋼管排水管道直接送至地面生產(chǎn)消防水池，除作為采選生產(chǎn)新水使用外，剩余涌水達(dá)標(biāo)排放。砂倉(cāng)溢流水經(jīng)澄清池澄清后自流入生產(chǎn)消防儲(chǔ)水池。生活污水通過地埋式污水處理一體化設(shè)備處理后排入回水池，繼續(xù)用于生產(chǎn)而不外排。以恒源煤礦為例，2015年5月該煤礦在井下建立了礦井太灰水水倉(cāng)，在地面建立了太灰水超磁分離處理站，設(shè)計(jì)處理能力3 600 m3/d，可將井下太灰水處理后直接用于新源電廠發(fā)電等；另外，工廠建立了一座污水處理廠，設(shè)計(jì)處理能力12 000 m3/d，實(shí)現(xiàn)了污水井下全部處理，處理后的礦井水水質(zhì)達(dá)到了生活用水標(biāo)準(zhǔn)，一部分直接供井下使用，另一部分被廣泛用于地面洗浴、鍋爐、洗煤、綠化、消防等。恒源煤礦2016年共產(chǎn)生礦井水61.5×104m3，礦坑水利用量為55.7×104m3,礦坑水排出量為5.8×104m3。

通過上述方法，區(qū)內(nèi)礦山開采產(chǎn)生的廢水得了較好的處理，減少了對(duì)環(huán)境的污染。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)的意義

2.2.1生態(tài)效益

近年來淮北市努力打造特色城市風(fēng)貌，在建的跨湖快速通道及環(huán)湖路，使主城區(qū)至高速口距離大大縮短，為市民出行創(chuàng)造了便利條件。中湖治理項(xiàng)目建成后，可利用土地達(dá)到16.3 km2，水域面積達(dá)7.7 km2，蓄水量超過3 000萬m3，將成為地級(jí)市中面積最大的人工湖，并對(duì)淮北區(qū)域生態(tài)環(huán)境起到改善作用，具有顯著的生態(tài)效益。2015年經(jīng)淮北市自然資源和規(guī)劃局排查，全區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共有7處，主要是地面沉降、地面塌陷和崩塌，分別為牛眠村牛眠新村地面塌陷隱患點(diǎn)、銼樓村下朱樓自然村地面塌陷隱患點(diǎn)、竇莊村徐莊自然村地面塌陷隱患點(diǎn)、油坊村徐雙莊地面塌陷隱患點(diǎn)、周口村姜洼巖溶塌陷隱患點(diǎn)、馬場(chǎng)社區(qū)汶山采礦崩塌隱患點(diǎn)和青谷村巖溶塌陷隱患點(diǎn)。近年經(jīng)過淮北市政府對(duì)塌陷區(qū)的治理與規(guī)劃，減少了由于采煤塌陷造成的隱患點(diǎn)，降低了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。2019年9月，淮北市開展地質(zhì)災(zāi)害隱患排查工作，對(duì)全市境內(nèi)潛在的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，完成地質(zhì)災(zāi)害隱患排查面積2 741 km2，涉及全市三區(qū)一縣，未發(fā)現(xiàn)新增的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，原地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)均已消除[6]。

2.2.2社會(huì)效益

中湖治理項(xiàng)目區(qū)位于淮北城市的主城區(qū)，該項(xiàng)目是由財(cái)政部及原國(guó)土資源部審批的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，是淮北市戰(zhàn)略目標(biāo)的重要組成，并承擔(dān)著淮水北調(diào)的重要任務(wù)。中湖處于淮北市生態(tài)走廊的中心地位。作為城市中央公園，集旅游休閑、生態(tài)修復(fù)、文化創(chuàng)意于一體。中湖治理總投資達(dá)到22億元，治理面積24 km2，治理工期為18個(gè)月，于2017年10月底基本竣工。中湖治理采用PPP融資模式，由安徽建工集團(tuán)與淮北市建投控股集團(tuán)有限公司合作建設(shè)。項(xiàng)目采取工程治理和生態(tài)修復(fù)等措施，對(duì)采煤沉陷區(qū)實(shí)施適度超前治理。中湖治理項(xiàng)目已被原國(guó)土資源部和財(cái)政部等列為國(guó)家示范工程，在全國(guó)范圍內(nèi)推廣示范。

2.2.3經(jīng)濟(jì)效益

近年來，淮北市利用淺層塌陷區(qū)域復(fù)墾措施，復(fù)墾出了大量耕地，僅杜集區(qū)就復(fù)墾耕地超2 000 hm2。杜集區(qū)段園鎮(zhèn)利用復(fù)墾土地種植葡萄園，成為淮北鄉(xiāng)村旅游新亮點(diǎn)；雙樓村和任莊村利用環(huán)境治理后的土地建成66.7 hm2的魚塘，形成了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)園。烈山區(qū)洪莊村通過塌陷治理，建成1.67 hm2水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、26.7 hm2畜禽養(yǎng)殖區(qū)和40 hm2蔬菜種植區(qū)，創(chuàng)建了農(nóng)業(yè)示范園?；幢笔欣塾?jì)利用充填方式造地超2 000 hm2，為1.33×104hm2石質(zhì)山坡披上綠裝，為躋身中國(guó)綠化模范城市添上濃墨重彩的一筆。

3 結(jié)語

結(jié)合地方城市發(fā)展規(guī)劃需求，淮北市因地制宜，統(tǒng)籌安排，針對(duì)性開展塌陷區(qū)治理，由南向北方向逐步形成了南湖公園、中湖公園、東湖公園，減少了由于采煤塌陷造成的隱患，降低了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，在有效提升土地收益的同時(shí)，逐步恢復(fù)了自然生態(tài)系統(tǒng)，為城市建設(shè)與人民群眾提供了良好的條件和生活環(huán)境。因此，礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)能夠產(chǎn)生顯著的生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。