Question

金属矿山环境地质问题

Answer 1

西南地区金属矿山企业有3003个，占矿山总数14.2%。其中云南1076个，四川1210个，贵州506个，西藏89个，重庆122个。主要分布在滇中、滇东南、川西南、川北、黔中、黔东等地区。重要的矿山企业有攀枝花钒钛磁铁矿、个旧锡矿、遵义锰矿、罗布莎铬铁矿、合川锶矿、泸沽铁矿、东川铜矿、务川汞矿、拉拉铜矿、里伍铜矿、天宝山铅锌矿、大梁子铅锌矿、牦牛坪稀土矿、腾冲锡矿、会泽铅锌矿、兰坪铅锌矿、大红山铁矿、斗南锰矿、鹤庆锰矿、铜仁汞矿、万山汞矿、丹寨汞矿、赫章铁矿、大塘锰矿、清镇铝土矿、玉龙铜矿、藏南金矿等。小型矿山遍布各地。金属矿山主要环境地质问题是重金属元素污染和滑坡、泥石流等地质灾害严重。

（一）金属矿山环境污染

西南地区金属矿山普遍存在重金属污染问题，尤以有色金属汞和铊污染最为严重，特别是贵州省万山汞矿、滥木厂汞矿、丹寨汞矿等矿山，汞元素、铊元素已进入食物链，危及人体健康，成为无形的杀手。

矿山开采过程中大量矿渣以及选冶过程中的尾矿、炉渣，是经过破碎、磨矿和不同方法处理后被弃置的矿石成分。同时许多矿山尾矿，尤其是浮选尾矿，其中残留的选矿药剂有氯化物、氰化物、硫化物、松油、有机絮凝剂、表面活性剂等。这些物质在堆放过程中，受到阳光、雨水、空气的作用以及它们的相互作用，会产生有害气体、液体或酸性水，加剧了重金属的流失，污染了地下水和土壤，使周围及下游土壤中生长的作物受污染，有的农作物因此而使其中重金属含量成倍或几十倍地增加，从而进入人类的食物链中，破坏了生态平衡，产生了一系列环境地质问题。资料表明，肺癌的高发与大气中As，Cd，Ni，Mn，Tl，Be等微小颗粒有明显关系。Pb，Hg，As可导致人急性中毒死亡，Cd，Mn，Ni等还诱发心血管疾病。可以看出，不论是大气、水体还是土壤中，这些重金属物质，都可以通过各种渠道进入人体，成为人类可怕的杀手。

1.贵州万山汞矿山汞污染

贵州万山汞矿原属中央大型矿山企业，开采时间始于明洪武元年，至今已有600余年的历史。目前，该矿资源已枯竭，矿山关闭，但数百年采冶造成汞金属对环境的污染，破坏了该地区生物链的良性循环，由于矿山空气污染、土壤污染、水体污染、农田污染、农作物污染，对矿区及周围居民的身体健康和生存环境造成了严重损害。造成了严重的经济社会问题。万山镇普通居民尿汞平均超标3.5倍，炼汞工人尿汞超标一个数量级。汞中毒患病率占冶炼工人的40%，乡镇企业炼汞人员超过50%。全区338km²的流域总面积中，有180km²不同程度受到了汞污染的危害。矿毒性稻田达433.29hm²，占水稻总面积的27%。玉米、水稻含汞量分别超标10.25倍和33.1倍，含汞量最高的小白菜超标达98.1倍。矿区采矿巷道总长达970km，形成大片采空区，造成地表水大量渗漏，地下水位大幅度下降且多被污染，致使许多地区人畜饮水困难。当地特区政府不惜高价从17km以外的湖南省新冕县境内引水解决矿区饮水困难问题，但目前仍有3.5万人还在饮用被汞金属污染的水。由此可见，水资源和土壤一旦被污染，要恢复生态环境，治理难度很大，使当地人民的身体健康受到严重威胁，形成了矿山及其周围地区经济社会问题。贵州是汞矿大省，类似的情况在其他矿山亦复存在，问题相当严峻。

2.贵州滥木厂汞矿山铊污染

铊（Tl）在地壳中的赋存状态是以同价类质同象、异价类质同象、胶体吸附和独立矿物存在，在内生作用下主要以类质同象存在，在外生作用下以吸附状态存在。

在贵州黔西南、黔东北少数汞、锑、硫铁矿床及其附近的土壤里都含有铊组分，铊主要赋存于相关的矿床中，特别与汞矿床关系密切。贵州客寨含铊硒汞矿床、贵州戈塘含铊锑金矿床、贵州滥木厂汞铊共生矿床就含有铊的组分。尤以滥木厂汞铊矿床中铊的含量最高。

铊污染属于局部污染，但其毒性不亚于As，S，Hg等。在贵州兴仁滥木厂的汞铊矿区已形成铊污染区，区内的土壤、泉水、蔬菜及动物体内含量超标。滥木厂开采汞铊矿导致铊中毒在世界上是首例（张天付等，2005），中毒症状是头痛、肚子痛、浑身痛、失明、脱发、致死。人体只要摄入T1₂SO₄1g就会致死。滥木厂附近的村民仅在1960年1年中就有87例具有上述中毒症状，1961年至1962年间就有200多人有上述症状，严重的致死。直至1986年至1987年的研究才知道上述患者可能是铊中毒。滥木厂村民铊中毒主要是饮用了受铊污染的水和吃了含高铊粮食和蔬菜所致。

贵州滥木厂汞铊矿的开采始于明末清初。1957年至1960年，经地勘队伍勘明为大型汞矿，因为贫矿又是隐伏矿体，进一步探采较困难，就将其搁置。1958年以来，当地村民采矿炼汞，将堆积如山的矿石、矿渣堆置于山野。由于原生矿石、矿渣暴露地表，长期受风化淋滤，铊改变了赋存状态，从铊的硫化物、砷酸盐中进入土壤、水体、农作物和人体，由于铊的表生地球化学循环，污染了土壤、水体、粮食、蔬菜等，人们饮用铊污染水，食用了铊污染的粮食和蔬菜导致铊中毒。但当时还不知道是铊中毒，是1995年6月中央电视台和中国青年报道了清华大学21岁的女生朱令患急性铊中毒病状与滥木厂村民病状极其相似，才肯定了滥木厂村民病状为铊中毒。

3.贵州丹寨汞矿山环境污染

贵州丹寨汞矿，每年形成炼汞渣、尾矿、采矿废石等固体废弃物约21000t，其中含Hg0.001%～0.06%；选冶尾矿水、洗汞水、冲渣水、炉气凝结水等废水中，汞浓度为0.008～0.07mg/L；每年排放废气约达3500×10⁴dm³，其汞浓度为50mg/dm³（林齐维等，1998）。由于“三废”排放，矿山周围土壤中汞含量为5.91～327.5mg/kg，而通过水体、大气携带的汞，其污染范围达数百平方千米。

4.云南省锡、铅矿山环境污染

云南都龙锡矿共有选厂11家，其中仅铜街、兴发、曼家寨、共和集团等约6家建有尾矿库，其余5家未建尾矿库。另外还有约10余家个体非法作坊式的小洗选厂，更是随意乱排废水尾矿。据统计，都龙锡矿每年直接排入河流的选洗矿污水达120×10⁴m³，其中含有尾矿渣约27.8×10⁴t。据云南省地质环境监测总站监测，污水中硫酸根离子含量高达1160mg/L，悬浮物＞200mg/L，Zn为5.30mg/L，有8项指标超过GB8978—96《污水综合排放标准》。云南个旧锡矿火谷都尾矿库1965年溃坝淹埋，污染的土地到2003年尚有8hm²“矿毒田”不能耕种。

云南会泽铅锌矿冶炼废水日排放总量7587m³，其中约1163m³的含酸废水仅加石灰处理就排入石咀落水洞及水库中。含酸废水酸含量为30180mg/L，锌4380mg/L，氟200.0mg/L，氮200.0mg/L，含大量有毒有害物质的废水直接排入石咀落水洞中，从牛栏江黑鱼洞排出，从而使深层地下水受到污染。另外，不含酸的冶炼废水以882m³/d注入牛栏江中，不仅造成河水污染，还使河流两岸砂砾层潜水受到污染。

（二）金属矿山地质灾害

西南地区金属矿山环境地质灾害比较突出，尤以云南省最为严重。

1.金属矿山滑坡地质灾害

滑坡常发生于采空区，因塌陷引起地表陡坡失稳而致。大致有两种类型：一是采空区位于山体下部，地下采空区面积过大，在重力、雨水或地震作用下产生冒顶，加之采空区地表山体坡度较陡，山体下部形成临空面，山体上部拉裂，在雨水渗入作用下山体产生崩塌滑坡；二是采空区位于山体上部，采空区地表塌陷形成滑坡。

滑坡是常见的矿山地质灾害，以云南元阳老金山金矿曾发生过规模较大的滑坡。该矿具有600多年的采矿历史，1992年群采活动剧烈，高峰期采矿人员达7000余人。矿区岩体结构破碎，风化强烈，山坡陡峻，雨量丰富，滑坡灾害发育。据云南地质环境监测总站调查，在方圆27.6km²的范围内就发育有体积大于500m³的滑坡、崩塌36个。其中以1996年发生的老金山“5.31”和“6.3”滑坡危害最严重，数天之内接连两次滑坡共造成372人死亡或失踪，直接经济损失1.4亿余元。滑坡发生于老金山矿区金子河南西岸老金山的北东坡群采区大木岗—柒合金矿段，3天内2次滑动，其崩滑过程和堆积体分布于老金山北东坡，直达金子河河道，全长1614.5m，宽120～300m，总面积26×10⁴m²，堆积物厚0.5～7m不等，滑坡周界清晰，滑坡后壁呈东西走向的波状陡立面，坡度70°～88°，长120m，高16～48m，标高1400～1210m；西侧壁长180m，高7～10m，坡度55°，东侧壁长120m，高10～15m，坡度55°，剪出口呈北西-南东向弧形展布，前缘为陡临空面，宽200m（图3-5，图3-6），滑坡主滑方向20°～23°，前后2次滑动总体积约43×10⁴m³。该滑坡启动快，滑距短，崩解迅速，滑体离开剪出口解体后，具明显的碎屑流运动特征，滑面为中志留统硅质白云岩中、强风化带。目前滑坡后壁仍不稳定，在雨季常发生小规模的塌滑。

图3-5 云南元阳老金山滑坡平面图

（据武军等，2003）

1—滑体周界；2—滑坡-碎屑流边界；3—剪出口；4—冲壁陡坎；5—滑坡分区界线；6—次生滑坡；7—次生堆积扇；8—裸露基岩；9—滑动方向；10—泉；11—危岩体边界；12—采矿活动强烈区；13—滑坡分区代号；14—剖面及编号；15—断层；16—地质界线；17—假整合地质界线；18—泥盆系中统老阱寨组灰岩；19—泥盆系中统宋家寨组页岩夹灰岩；20—泥盆系中统马鹿硐组灰岩；21—志留系中统白云岩；22—闪长岩；23—辉长辉绿岩；24—河流

图3-6 云南元阳老金山滑坡纵剖面图（Ⅰ-Ⅰ′剖面）

（据武军等，2003）

1—白云岩；2—灰岩；3—泥页岩夹灰岩；4—闪长岩；5—滑坡巨块石堆积物；6—滑坡碎石、粘土堆积物；7—中泥盆统宋家寨组；8—中泥盆统马鹿硐组；9—中志留志统；10—闪长岩；11—泉；12—断层；13—地层界线；14—岩层产状；15—滑源区原地形线；16—滑坡分区代号：Ⅰ—滑源区线，Ⅱ—滑体崩解分离区，Ⅲ—平台阻容消能块石堆积区，Ⅳ—剥蚀沟槽垅岗堆积区，Ⅴ—表皮铲舌碎屑流堆积区，Ⅵ—金子河河道碎屑流扇堆积区

2.金属矿山泥石流地质灾害

西南地区金属矿山的泥石流以小型为主，中、大型较少，类型主要有暴雨型泥石流（四川泸沽铁矿山泥石流）和尾矿库溃坝型泥石流（云南富民钛矿和个旧火谷都泥石流）。其中暴雨型泥石流按物源又可分为以滑坡、崩塌、水土流失等松散堆积物为主和以采矿弃石土为主的两种类型。因采矿弃石土堆放不当引起的泥石流较常见，约占总数的90%以上；以滑坡、崩塌等松散堆积物为主引发的泥石流所占比例较少，约占总数的5%左右；尾矿库溃坝型泥石流约占总数的4%左右。

（1）采矿弃土弃石堆放不当引起的泥石流

以四川省冕宁县泸沽铁矿山泥石流地质灾害为例，泸沽铁矿山位于四川凉山州冕宁县泸沽镇，属中山区。该矿为20世纪60年代建设、70年代投产的中型国有矿山。由于建矿以来，大量的废渣堆积于铁矿山矿区和大顶山矿区之间的盐井沟内，致使1970～1984年间沟内暴发多次泥石流，直接经济损失达1000万元。其中1970年5月26日的泥石流就有104人死亡（刘希林等，2004），同时由于大量泥沙向下游输送，使成昆铁路、泸（沽）—越（西）公路中断运行，经济损失巨大。

四川省政府对此非常重视，于1982年投资30万元进行了应急治理，1986年开始进行全面治理，1990年5月治理工程完成。具体工程有：①修建3号拦渣坝一座（照片3-7）；②修建5号拦渣坝一座；③修建排导堤一段；④盐井沟两侧山坡进行植树造林；⑤盐井沟铁路大桥加“鱼咀”工程；工程费用约500多万元。工程投入运行后，又修建了2号拦渣坝、大顶山支沟坝等工程。该治理工程效果显著，经过多年暴雨考验，特别是1987年7月10 日92.9mm降雨及1989年1月8日110.4mm暴雨，虽然沟内发生泥石流，但各大坝成功拦截，工程运行正常，坝体安然无恙，起到了防灾减灾作用，达到了“固床稳坡、拦排兼施”的目的。具体成效为：①铁矿山排土场坡脚趋于稳定；②沟床固体松散物质下运受到控制；3 号、5 号坝、大顶山支沟坝等拦蓄上游物质，回淤线大大上移，流失物减少，块石搬动能力降低；③沟床纵坡得到新的调整，坡度降低，流速减弱；④沟床中下游两侧的扩宽逐步减弱（姜建军等，2000）。

照片3-7 四川冕宁县泸沽铁矿盐井沟泥石流治理工程之一

尽管如此，但由于当地老乡在铁矿排土场挖矿、选矿，破坏了排土场的稳定，加上各拦渣坝内沙石已快堆满，拦渣坝即将失去作用，新的泥石流隐患又在形成中。

（2）溃坝型泥石流地质灾害

溃坝型泥石流主要发生在一些民营矿山，由于尾矿库未经正规设计、尾矿盲目堆放和管理不力所造成。如滇中地区的富民县、武定县近年来就发生两起尾矿库溃坝事件。一些国有矿山由于尾矿坝设计不合理，也曾发生过溃坝型泥石流事件，如滇南的个旧锡矿火都谷尾矿库等。

云南富民县单单箐罗仕德钛矿厂溃坝型泥石流：单单箐位于富民县北东部，为一“U”形冲沟，汇水面积2.8km²，纵坡降8.5%。罗仕德钛矿厂为民营企业，其尾矿库位于单单箐上游，尾矿库长150m，平均宽约70m。汇水面积0.2km²，坝体为机械碾压土坝，坝高19m，顶宽12m，背水坡坡比1∶1。由于坝体未经设计，尾矿堆放不合理（坝前为清水区，无干滩）导致坝体浸润线位置较高，加之库容小，坝体增高过快，导致压实度达不到要求而出现管涌，1999年7月坝体出现直径约2m的管涌后造成溃坝。溃坝后库中蓄积的尾矿和废水借助坝顶与坝底落差及较陡的沟谷纵坡，瞬间形成冲击力巨大的泥石流，约4×10⁴m³的泥沙尾矿和废水急速下泄，冲入下游150m处的另一个民营企业的尾矿库中，在坝上冲出一缺口后继续下泄，最后冲出谷口，汇入散旦河，沿途扫荡沟中民房和农田。此次灾害共8人死亡、4户民房和下游两个村庄的饮水工程被冲毁，沟谷两岸长约3km的大片农田被淤埋，距坝体1km、库容约12000m³的农灌水库被淤满决堤，局部沟床被抬高1～2m，直接经济损失上百万元。

云南个旧锡矿火谷都尾矿库溃坝型泥石流：1965年个旧锡矿火谷都尾矿坝发生坝前滑坡，造成溃坝，库内约370×10⁴m³尾矿泥浆形成泥石流，冲毁下游乍甸农场及12个村庄的房屋575间、耕地35.53hm²，因灾死亡171人，伤92人，损失粮食67×10⁴kg，伤耕牛37头，冲坏公路、桥梁和水利、输电设施多处，迫使云锡公司及地方厂矿停产10天，经济损失上千万元。

3.金属矿山地面塌陷地质灾害

西南地区金属矿山地面塌陷一般以小型规模为主，类型主要有岩溶地面塌陷和采空区地面塌陷两类。岩溶地面塌陷主要发生于滇东和贵州碳酸盐岩半裸露区的矿山企业，其成因主要是矿山利用岩溶漏斗或岩溶洼地堆放尾矿，在尾矿压力及尾水侵蚀作用下，库底产生岩溶塌陷。岩溶塌陷具有突发性，往往造成人员伤亡、财产损失和地下水污染。云南个旧锡矿、玉溪上厂铁矿和贵州遵义、松桃锰矿等都发生过地面塌陷。

（1）矿山岩溶地面塌陷地质灾害

个旧锡矿岩溶地面塌陷：个旧锡矿先后使用过31个尾矿库，设计总库容达19550.7×10⁴m³，尾矿库大多位于岩溶漏斗或岩溶洼地中，其中有27个尾矿库先后发生过规模不一的岩溶塌陷，火都谷、牛坝荒、老厂等尾矿库岩溶塌陷危害较大。

玉溪上厂铁矿岩溶地面塌陷：玉溪上厂铁矿选择用选厂附近的岩溶洼地作尾矿库，岩溶洼地处于背斜轴部、地表分水岭地带，洼地西侧发育一落水洞，地下岩溶管道发育。尾矿库建成后，多次发生岩溶塌陷，其中危害最大的1次发生在1980年12月，这次塌陷使近10×10⁴m³的矿泥和水沿落水洞灌入地下岩溶管道中，堵塞了地下暗河，使下游供应近万亩农田灌溉和3个自然村人畜饮水的大龙潭泉水断流，直接经济损失140万元。

（2）采空区地面塌陷地质灾害

易门铜矿塌陷：矿山开采的4个矿段均发生塌陷，塌陷面积达530hm²，其中狮子山矿段塌陷面积达400hm²，塌陷影响和破坏山林21hm²、耕地16.7hm²，威胁3个村庄安全，部分生产生活设施搬迁，14人死亡。

东川铜矿塌陷：塌陷面积达111.5hm²，严重威胁矿区生产生活安全。

都龙锡矿塌陷：有花石头等6个采空区地表发生塌陷，总面积大于50hm²，塌陷坑最大深度40m，有4人死亡，42户民房损坏，28hm²耕地被毁。

个旧矿区塌陷：地面塌陷总面积约19.5×10⁴m²，破坏建筑物面积为4000m²，破坏森林、农田、耕地共约10hm²，仅老厂塌陷40余栋8000余m²房屋破坏，财产损失约2000万元。现在仍有居民1000余人和财产4000万元受到威胁。

4.金属矿山矿坑突水地质灾害

西南地区金属矿山矿坑突水地质灾害相对于能源矿山要少，一般形成于断裂破碎带或不规范、无设计开采的坑道。如云南省大理市鹤庆北衙金矿主斜井及通风井E₂1¹与E₂1²接触带1789～1819m标高段发生的突水，其涌水量为80～120m³/h，瞬时最大突水量为150m³/h，造成1734m（1760m）中段车场及北沿脉和1774m（1800m）中段车场被淹，采场进水，部分坑段垮塌的严重后果，为处理事故停产达40天。该矿坑涌水的原因，主要是主斜井邻近东山河，在掘进过程中遇断裂破碎带，由于支护不及时，导致顶板隔水层变形、冒落而引起河流漏水而造成。

5.金属矿山地裂缝地质灾害

地裂缝一般与采空区有关，常常是采空区塌陷造成地面开裂。地面开裂将损坏民房，破坏耕地，威胁矿区生产安全。如云南省易门铜矿狮子山东南坡、凤山西北坡、东坡、起步郎山顶等伴随采空区塌陷，山体均发生开裂，裂缝长10～600m不等，宽0.5m至数米，最大的深不见底，裂缝发展主要在雨季，导致地表山体失稳，发生崩塌和滑坡。云南都龙锡矿曼家寨采区主要是民采区，有曼家寨和大地村两个相邻的村寨，共110户517 人，两村附近有采矿坑道83个，由于采矿形成大面积的采空区，使地表发生不均匀沉降造成地面开裂，曼家寨和大地村共有42户民房发生开裂变形，其中有16户房屋墙体开裂、倾斜严重，曼家寨村后山坡开裂，形成一条长200m，宽20～30m的裂缝，使两村寨村民生命安全受到严重威胁，目前村民已逐步搬迁。

西藏罗布莎铬铁矿区和朗县铬铁矿都有地裂缝，前者有10条（照片3-8），后者有5条，长3～20m，宽0.1～0.5m，深0.4～1.0m（李震等，2005），形态上宽下窄，呈“V”字形，或漏斗形。其成因与采空区塌陷拉张应力有关。

（三）金属矿山对资源的破坏

西南地区金属矿山占用和破坏土地资源面积较能源矿山和非金属矿山为少。根据四川省统计的资料，四川矿山占用土地面积为91720.72hm²，其中能源矿山占用土地面积最大，达68251hm²，非金属矿山占用土地面积次之，为19386.2hm²，金属矿山占用土地面积最少，为4119.52hm²。金属矿山一般是采场、固体废弃物及尾矿库占用土地面积较大。如四川攀钢集团矿业公司攀枝花铁矿为全国有名的大型铁矿山，采场和固体废弃物堆放占压土地面积1039hm²。

西藏自治区矿业开发比较滞后，矿山企业较少，共有253个，但由于露采矿山较多，特别是砂金矿的开采，仍占压和破坏了大量土地。西藏自治区矿业开发共占压、破坏土地9940.46hm²，其中50%以上为砂金矿山所占压，对矿区草场破坏造成了严重后果（照片3-9至3-12）。

照片3-8 西藏罗布莎铬铁矿区地裂缝

照片3-9 西藏达查砂金矿选矿场

照片3-10 西藏马攸木砂金矿采矿场

照片3-11 西藏崩纳藏布砂金矿选矿场

照片3-12 西藏崩纳藏布砂金矿采矿场