(A)非金屬礦對資源的破壞
1.非金屬礦山對景觀的影響和破壞
大規模的非金屬采礦活動,特別是露天開采,以及采礦活動誘發的地質災害,往往會引起礦區地形地貌的巨大變化,破壞景觀,惡化區域生態環境。主要道路沿線以及河流和湖泊周圍的采礦活動對地形和景觀的影響尤為突出。西南地區建材等非金屬礦山大多位於公路沿線,采空區邊坡形成“白茬山”,嚴重影響公路沿線的視線和景觀,進而影響西南旅遊區的形象。比如昆陽磷礦、晉寧磷礦等磷礦就有幾十個,雲南滇池流域還有幾十個采石場、砂場。采礦活動不僅破壞植被,形成大面積“禿山”,而且相當壹部分采礦點建在坡度超過35度的陡坡上,崩塌滑坡頻繁,水土流失嚴重,嚴重影響滇池生態環境。滇池流域森林植被從1975年的25.1%減少到1988年的21.2%,滇池年均泥沙淤積33.1×104m3,導致湖底擡高,湖面萎縮,使“高原明珠”暗淡無光。除上述情況外,雲南丘北普者黑景區還存在多個采石場,對景區景觀造成明顯影響。文山縣老君山自然保護區曾有大小礦山企業約10家,其中砷廠3家,對森林植被造成極大破壞。在海拔2500多米的大理蒼山,曾經有幾個采石場開采大理石,也形成了壹片“白茬山”。開采廢石還加劇了蒼山溝泥石流的發生頻率和洱海的泥沙淤積。
重慶嘉陵江觀音峽地區采石場位於北碚區。這裏有美麗的地質景觀和典型的地質剖面。近幾十年來,在觀音峽兩岸建設了嘉陵水泥廠、江北水泥廠和黃甫水泥廠,主要開采嘉陵江兩岸下三疊統嘉陵江組和飛仙關組的石灰石礦。目前,嘉陵江兩岸共有三個大型礦區,面積分別為0.66×104m2、0.6×104m2和0.84×104m2,體積分別為105.6×104m3和42× 04m3。石灰石礦的大規模開采,使礦區基巖裸露,無植被覆蓋,昔日的青山如今變成了荒山禿嶺,嚴重破壞了觀音峽的自然地質景觀(照片3-13)。同時,礦區內形成高度為70 ~ 160 m的陡坡,部分路段穩定性差,對水貝公路、212國道、嘉陵江航道構成威脅。
2.非金屬礦占用和破壞土地資源。
西南地區非金屬礦山對土地資源的占用和破壞相當突出,總面積為57855.92hm2,占總占地面積的30.67%。其中,雲南省為25398.42hm2,四川省為20941.43hm2,貴州省為2334.89hm2,西藏為3755hm2,重慶為5436.18hm2。雲南、四川面積較大,重慶、西藏、貴州面積較小。
綿陽遊仙區涪江流長37.5km,涪江河床寬闊平緩,礫石卵石較多,該段已成為綿陽市建築砂石的重要產地。近20年來,遊仙區采砂量達750×104m3,再生砂量約7.5×104g,從業人員10000余人,形成2134個砂場,平均開采深度5m,最深點10m,形成大量砂場。造成該地區植被破壞、水土流失、河道堵塞,影響綿陽城市安全。
照片3-13觀音峽全景
在四川省石棉縣廣元堡石棉礦區,開采了大量的碎山石和堆積如山的礦渣,面積達200hm2,不僅破壞了該地區的生態環境,而且形成了極大的泥石流隱患,嚴重威脅著國道108和石棉縣城的安全(照片3-14)。
照片3-14四川省石棉縣廣源堡石棉礦區
(2)非金屬礦山的環境汙染
西南地區是國內磷資源大區,硫礦產資源也比較豐富。硫和磷礦物是非金屬礦物中的重要汙染源。
1.雲南磷礦的環境汙染
雲南是產磷大省。僅滇池流域的5個磷礦開采區就有33家磷礦采選企業,剝離的廢石和尾礦沿著采場附近的山坡和沖溝隨意堆放。各礦井年排渣總量為640.28×104t。這些堆積的廢石和尾礦被大氣降水淋溶,產生的汙水中主要汙染物是氟和總磷。根據雲南省地質環境監測站的數據,磷礦尾礦(磷石膏)浸出液含Cd0.118mg/L,Pb0.027mg/L,總磷14757mg/L和F5308mg/L,汙染周圍地表水和地下水。
在滇池周邊的磷礦選礦廠中,除了上蒜磷礦選礦廠的廢水達標排放並部分回用於晉寧磷礦選礦廠外,其他選礦廠的廢水大部分被隨意排放到周圍的溝渠或尾礦庫中,然後散落在周圍的溝渠和溪流中。滇池周圍的磷礦大部分位於滇池的補給區和徑流區。隨意排放的選礦廢水和礦漿隨地表徑流流入附近水體,汙染地表水。或者徑流滲入地下,汙染地下水。地表水和地下水最終流入滇池,加劇了滇池的汙染。
滇池的水含磷高,促進了綠藻的生長。滇池綠藻最多也就幾米厚。大量的綠藻消耗水中的氧氣,導致魚類難以生存,水因為汙染而發臭。近年來,國家撥出巨資治理滇池,但並未達到預期效果,僅改善了部分水體。原因是環境惡化的現象在滇池,根子卻在礦山。
2.川南硫鐵礦對環境的汙染。
川南含煤硫鐵礦的汙染問題也相當突出。該區硫鐵礦建於1950 ~ 1960,開采已造成礦山及周邊生態環境嚴重惡化。
(1)土法冶煉硫汙染。全礦到處都是煉硫黃土窯。硫磺冶煉後的有害氣體通過煙囪直接排入大氣。礦區大氣中硫化氫和二氧化硫氣體濃度大大增加,土壤酸化,使礦山周圍的植物難以存活,附近的農作物難以生長。硫磺冶煉後,尾礦堆積如山(僅敘永縣大樹硫鐵礦礦區堆積的尾礦就有近1000×104m3),填滿了整個礦區,礦渣直接排入地表徑流,嚴重汙染環境。
(2)廢水汙染。川南硫鐵礦礦區在硫鐵礦開發過程中,未經處理的隧道水、大量選礦廢水、尾礦、硫磺冶煉廢渣等經常通過地表沖溝排入河流,導致河水汙染嚴重,發黃渾濁,河床不斷擡高,危及下遊農田和建築物。爐內礦石中近10%的硫被水溶解進入河流,加劇了河流的汙染。
(3)廢氣汙染。川南硫鐵礦的空氣汙染主要是由小土爐煉硫引起的。由於冶煉硫磺的原始生產方式,資源利用率很低,硫磺回收率在30%-40%之間。只有8% ~ 10%的硫進入爐渣,其余以氣態形式排入大氣。根據工業汙染調查資料,大樹硫鐵礦硫磺冶煉廢氣中SO2年排放量高達9248t,僅為純硫磺4642t,不僅浪費資源,而且嚴重汙染和破壞礦區周邊環境和生態平衡。在1985的礦工體檢中,總患病人數為60.8%,其中90%的中青年土爐工患有肺氣腫、支氣管炎、咯血、鼻炎等疾病(蔣軍,1999;李1980)。這說明該地區大量硫磺冶煉廢氣無序排放,形成了以二氧化硫和硫化氫為主的空氣汙染區,嚴重影響員工健康。
目前解決廢氣汙染的唯壹途徑是盡快停止土法硫磺冶煉生產,引進無煙硫磺冶煉技術。該項目是壹項開發硫鐵礦資源和保護環境的新技術。這項技術可以使二氧化硫的小時排放量小於34kg,硫化氫的小時排放量小於65438±0.3kg,硫磺冶煉的操作人員不會感覺到刺鼻的煙味,對員工的勞動保護也非常有利。在采用這壹新技術的同時,也降低了該地區酸性廢水的汙染負荷,在改善礦區酸雨狀況方面也將收到良好的效果。
川南硫鐵礦礦區礦渣仍以每年近百萬噸的速度增加,礦區生態環境遭到嚴重破壞。生態修復工程是在純尾礦環境中進行混土與非混土的對比試驗,選擇能在純尾礦渣堆上生長繁殖的植物,如水蠟、無葉節草等,恢復植被,轉化粉塵汙染和有毒物質,提高土壤肥力,改變群落氣候,使“成熟”的土地可供種植和養殖,從根本上實現生態修復工程的社會效益;同時,通過對硫磺冶煉廢渣和硫精礦尾礦的研究,進行資源的回收利用,使廢渣中的鐵含量提高到鐵礦石標準,使其具有開發價值。這樣減少了資源的浪費,增加了企業的效益,減少了環境的汙染負荷。
(3)非金屬礦山地質災害
西南地區非金屬礦山地質災害在四川較為突出,其次是貴州、雲南、重慶和西藏。
1.非金屬礦山滑坡地質災害
四川峨眉金鼎水泥廠石灰石礦是非金屬礦山中滑坡地質災害規模較大的礦山。該礦自1970投產以來,壹直采用大規模爆破,直至1990左右,未采取任何減震措施。強烈的爆破振動作用在邊坡上,破壞了邊坡巖體的完整性和穩定性。此外,受降雨影響,發育了嚴重的滑坡地質災害(表3-19)。
表3-19峨眉水泥廠石灰石礦地質災害統計表
西礦區滑坡為大型巖石牽引滑坡,滑坡體整體有所下降,滑動距離為160m(李雲貴等,2004)。根據滑坡滑動前的地形圖,滑動前的邊坡前緣為平直的陡壁,朝天的陡壁高20 ~ 25m,寬190m。它由厚的塊狀石灰巖組成,垂直厚度為30 ~ 40m。厚層灰巖下有軟弱夾層(泥質粉砂巖),出露於邊坡以下720m的采礦平臺內坡腳。斜坡的東側被小樹林切割,西側被溶解槽切割。邊坡存在構造裂縫,走向45 ~ 135,邊坡已被切割成塊體。720m平臺與斜坡上的陡壁平面距離約為120m,從頂部形成高差超過100m的高、陡、中高斜坡。因此,2002年3月15日連續下了三天小雨後,上部邊坡突然垮塌,西部礦區發生“3.15”滑坡,造成8人死亡,大量礦井設施被掩埋。滑體沿軟弱結構面高速滑下160m(水平距離)落在720m平臺上,前緣到達670m平臺,平面呈舌狀。滑坡平面上呈三角形,面積為12440m2,體積為37.32×104m3。滑體堆積面積6.06×104m2,滑體厚度10~30m ~ 30m,體積約60×104 m3;。清洗後剩余體積約為40×104m3(照片3-15)。
照片3-15四川峨眉金鼎水泥廠西礦區“3.15”滑坡。
滑坡後緣陡壁呈線形,走向約NW45,由強溶蝕的拉伸結構面組成。陡壁溶解後凹凸不平,掛著鐘乳石。滑墻高度為15 ~ 30m。滑動方式為順層滑動,滑坡體整體下滑,前緣滑體滾下,後緣滑體部分塊體仍保留原巖的層狀結構,滑體頂部保留殘積土和植被。東側滑體與滑壁之間有滑坍沈積,滑床出露,滑面平坦光滑,有方解石薄膜。滑動面形狀為微弧形,滑動面方位角22° ~ 26°,傾角27° ~ 31°。上緩下陡,滑動面的劃痕清晰可見。擦痕的方向為NE22,與地層傾角和滑動面傾角壹致。滑動面由下部軟硬相間巖組中的軟弱結構面組成,滑坡後壁陡崖下的滑動帶,降雨後地下水沿滑動面溢出(圖3-7)。滑坡滑動面完整,未發現破裂面。在滑動面中部770米的高度上,可以看到壹個直徑為30米的軸狀洞穴。洞口呈半圓形,垂直深度15m,洞底側壁有樹枝。在這次滑坡中,上覆巖體滑動後,洞穴就暴露出來了。
地質災害發生後,對礦山地質環境進行勘查和評價,查明地質災害原因,制定下壹步安全開采方案。
此外,川南敘永地區硫鐵礦山滑坡地質災害也較為嚴重。如敘永大樹硫鐵礦1990 3月底,河西段英英巖坡腳出現數條地表裂縫,裂縫發展較快。由於地表開裂滑動,該礦20多棟宿舍倒塌,100多間房屋,以及地面、墻體開裂嚴重傾斜。目前,礦業部有443所工人的住房和俱樂部等建築遭到破壞或威脅。
圖3-7四川峨眉金鼎水泥廠西礦區滑坡現狀示意圖。
1—第二軟弱層(泥質層);2-第三軟弱層(泥質層);3—溶解溝;4-滑坡堆積;5—下二疊統第六段灰巖;下二疊統第6-5段灰巖;7—水泥灰巖
地質災害的形成不僅與起伏的地形、軟硬相間的三疊系飛仙關組、松軟的第四紀斜坡沈積等復雜的地質環境條件有關,還與人類活動因素——地下開采密切相關。地下開采(含煤)頂板的變形和塌陷引起上覆巖層破壞和地表沈陷,是引發和誘發各種災害的最重要的活動因素。20世紀90年代,大樹硫鐵礦區布滿了小煤井。根據小煤礦日產量和開采時間估算,小煤礦累計產煤量約為4×104t,折算采空區面積為3.6×104m2。根據國內其他煤礦的資料,當采空區面積達到1000 ~ 3000m2時,地表可能發生移動變形。現有地面上三條裂縫的位置與采空區基本壹致。這說明地表的裂縫是小煤礦長期開采造成的,誘發了覆巖的移動和變形。
同時,該區災害類型較多,除崩塌、滑坡外,還有山洪泥石流(含水石流)、環境汙染、河道堵塞、河床擡高、公路路面破壞、尾礦占地等環境地質問題(照片3-16)。
照片3-16大樹硫鐵礦渣被沖入河中
2.非金屬礦山泥石流地質災害
西南非金屬礦山泥石流地質災害以暴雨為主,尤其是老礦山。如貴州開陽磷礦、四川石棉礦等都發生過大規模泥石流地質災害。
1995年6月24日深夜,貴州省開陽縣金鐘鎮突降暴雨,誘發泥石流、滑坡,體積約200×104m3。金鐘鎮、開陽磷礦大面積受災,共損毀廠房、民房11606m2,淹沒礦井27179m2,淹沒礦井4910m,設備645臺套,供水管道21800m,供電、通訊幹線7.6km,公路77km。受災464戶,計13012人,死亡25人,受傷18人,造成直接經濟損失2.05億元。
四川新康石棉礦也發生過泥石流。該礦位於雅安市石棉縣南大紅溝下遊的山坡上,大紅溝是其排土場和尾礦庫。為了將水與巖石分開,在排土場的上部修建了攔洪壩和分洪隧洞。下遊渣壩和溢洪道采用定向爆破修建:水庫渣、尾礦堆積2100×104m3。2001年4月6日,因上遊排水隧道維修,下雨,臨時向下遊排水,造成渣泥石流(水巖流)。渣泥石流部分沖毀渣壩,傾瀉而下30× 104 ~ 50× 104m3,使下遊竹河淤泥8m高,沿河電站等企業受損,直接經濟。四川省委、省政府高度重視,投入480萬元於2001年9月完成應急處置。主要工程有:①用鉛絲石籠修復渣壩(沖刷段建成溢洪道)(照片3-17);(2)清理庫內水道;(3)加高上遊攔洪壩,修復泄洪洞;④上遊增加壹座格柵壩。通過上述治理工程,初步緩解了尾礦庫的泥石流威脅。
圖3-17四川省石棉縣新康石棉礦尾礦壩溢洪道
3.非金屬礦山塌陷地質災害
非金屬礦山塌陷地質災害往往與不規範、不合理的開采有關。2001年9月6日,貴州六枝特區新窯鄉唐雅村廣中天大坡采石場發生坍塌,造成15人死亡,2人受傷。崩塌長約73m,寬約75m,厚5 ~ 15m,總體積約2×104m3。該料場出露地層為下三疊統永寧鎮組薄至中厚層狀灰巖,夾數層2 ~ 5 mm泥巖,巖石中發育143和225兩組裂隙。本次坍塌的發生主要是由於不利的巖石組合條件,層間夾有軟弱層,溶蝕裂隙發育,巖層強度因水的滲透而降低;與此同時,不合理的人類工程活動,使得90年代初修建的簡易公路老邊坡部分或大部分切掉了軟弱層,農民自行開采石料形成自由面,打亂了本已脆弱的巖體平衡,引發地質災害。
2003年2月16日23時30分,四川省冰夷筠連鎮巡司村7組聯辦的水泥廠東側危巖體突然崩塌,摧毀水泥廠500m2,造成3人死亡,1人輕傷的嚴重災害。損壞或掩埋大量采掘設備,造成直接經濟損失200萬元。坍塌體積約500m3,崩落巖石不規則,直徑約3m,最大6m。崩塌處最大巖石量約為100m3。巡司鎮距筠連縣城14km,地形地貌屬於溶蝕構造低山。出露地層為二疊系茅口組(P2m)中厚層狀灰巖夾生物碎屑灰巖,巖體產狀為215 ∠ 18。石灰巖節理裂隙發育,巖體完整性差。1992巡邏公司修建水泥廠時,對當地山體的邊坡進行了壹定程度的切割。水泥廠的廠房建在約20米高的陡峭懸崖邊上。石灰巖中發育三組節理裂隙。由於節理面和巖層的影響,巖體被切割成大小不等的危巖。長期以來,地下水在裂隙中運動,侵蝕巖體,降低了巖體之間的抗剪強度。在重力的作用下,危巖體分離了。
目前,雖然崩塌巖體基本穩定,但崩塌另壹側(水泥廠采石場旁)仍有數千危巖體。在采石和降雨的誘發作用下,可能再次坍塌,直接威脅水泥廠和工作人員的安全,應予以避免。
四川省攀枝花市攀鋼石灰石礦位於灌口河右岸山體中上部,是攀鋼輔助原料生產基地。礦區地形陡峭,構造復雜,巖體破碎。地層巖性為二疊系灰巖,呈單斜,傾角與坡向壹致,地層傾角23°。露天開采采用穿孔爆破方式,年開采石灰石約120×104t。
在1980至1988的短短8年間,采場西側發生了3次大規模塌陷,塌陷總量達398×104m3。第1次坍塌發生在6月8日1980,165438+,位於++1400m平臺東側。主要沿節理裂隙和層面發育,形成的崩塌長46m,寬65m,厚6-35m,體積5×104m3。原因是采場+1400m水平采用硐室爆破,沿走向1400m的水平臺階切斷了煤層的“根腳”,使采場坡腳形成高度約245m的自由面,導致上部破碎巖體失去支撐,坍塌垮塌。第二次崩盤發生在6月1981,主要是在1崩盤的基礎上發展起來的。該崩塌體積為392×104m3,其形成原因與1崩塌基本相似。第三次塌陷位於采場西北部的F8斷層西側,發生時間為1988 10 10 13。崩塌體南北長100m,東西寬350m,崩塌體體積約1.0×104m3。過度的爆破震動和高邊坡開挖仍是其成因。
三次崩落堆積覆蓋了三分之壹的采場面積,使該礦西部1400 ~ 1363m4生產臺階全部停采,采場東西長度減少了450m,覆蓋了2800×104t的優質礦石,給礦山交通和開采帶來了很大困難。目前,西側邊坡上形成壹高約100m的陡崖,其上部有明顯的裂隙區,穩定性較差。此外,由於崩塌堆積體結構松散、坡度大、穩定性差,在雨水作用下容易形成滑坡或泥石流災害。
4.非金屬礦山地面塌陷地質災害
非金屬礦山地面塌陷與其他類型礦山相似,與采空區有關。結合水文地質條件和爆破震動的影響。
1999 6月13日10: 50,四川省什邡市紅白鎮4村5組水磨溝邊坡突然坍塌,形成壹個直徑約5米、深約6米的圓形塌陷坑,導致金河磷礦嶽家山壹分礦房倒塌,3名居住在其中的外地人被埋。此外,水磨溝塌陷坑邊坡上仍有四村五組13村民居住。大部分居民的房子都有裂縫,地面有裂痕。裂縫寬度從0.1 ~ 3厘米不等,多為0.2 ~ 0.8厘米,長度從幾米到十幾米不等,多為東北-西南方向,也有部分為西北-東南方向。混凝土地面開裂下沈,房屋縱橫墻交接處、墻體門窗等結構薄弱部位出現裂縫。地面塌陷的原因與采空區頂板變形和采礦爆破振動有關。
綜上所述,西南地區能源礦山的環境地質問題主要是水汙染、大氣汙染、滑坡、泥石流、地面沈降和占用土地資源,金屬礦山的環境地質問題主要是重金屬汙染、滑坡、泥石流、水土流失等。,而非金屬礦山的環境地質問題主要是景觀資源破壞、土地資源破壞、硫磷化工原料汙染、滑坡、泥石流等地質災害,說明不同類型礦山形成的環境地質問題是不同的(表3-
表3-20西南地區主要礦山環境地質問題
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