Question

非金属矿山环境地质问题

Answer 1

西南地区以非金属矿山企业最多，有11301个，占矿山企业总数的53.6%。其中云南3918个，四川3260个，贵州2364个，西藏156个，重庆1603个。重要的矿山企业有四川什邡磷矿、马边磷矿、宝兴大理石矿、雅安花岗石矿、石棉花岗石矿、天全硫铁矿、江油硫铁矿、彭县蛇纹石矿、渡口熔剂灰岩矿、峨边玻璃用砂矿、江油水泥灰岩矿、峨眉水泥灰岩矿，云南富源硫铁矿、昆阳磷矿，贵州三岔河硫铁矿、拱里水晶矿、凯里玻璃用砂矿、水城熔剂灰岩矿、开阳磷矿，重庆歌乐山熔剂灰岩矿，西藏扎布耶硼砂矿等。这些矿山企业一般分布在交通相对方便的地区，如公路、铁路沿线、江河沿岸等地。其中化工非金属矿山如硫、磷矿山，以环境污染和水土流失较突出；非金属建材矿山如花岗石、大理石、水泥用灰岩、页岩、砂岩以及陶瓷粘土等矿山，矿渣量大，占压、破坏土地资源、破坏交通沿线景观以及形成滑坡、泥石流等环境问题突出。

（一）非金属矿山对资源的破坏

1.非金属矿山对地貌景观的影响和破坏

大规模非金属采矿活动特别是露采矿山，以及由采矿活动诱发的地质灾害，常使矿区地形、地貌发生较大改变，地貌景观遭受破坏，区域生态环境恶化。主干公路沿线和江河湖泊周边的采矿活动对地形、地貌景观影响尤其突出。西南地区大部分建材等非金属矿山位于公路沿线，采空区山坡形成一片片“白茬山”，严重影响了公路沿线视线景观，进而影响了西南旅游大区的形象。如云南滇池流域分布有昆阳磷矿、晋宁磷矿等大小几十家磷矿山和几十处采石场、采砂场，采矿活动不仅破坏植被，形成了大片的“光头山”，而且相当一部分采掘场地建在坡度35°以上的陡坡上，崩塌、滑坡多发，水土流失严重，使滇池生态环境受到严重影响。滇池流域内森林植被从1975年的25.1%下降到1988年的21.2%，滇池平均每年泥沙淤积量33.1×10⁴m³，导致湖底抬高、湖面缩小，使“高原明珠”黯然失色。除上述外，云南丘北普者黑风景区曾有几家采石场在二级保护区内，使景区的山水景观受到显著影响；文山县老君山自然保护区内过去有大小矿山企业约10 家，其中砒霜厂就有3家，对森林植被造成很大破坏；大理苍山海拔2500m以上过去曾有数家采石场开采大理石，亦形成一片片“白茬山”，采矿废石还加剧了苍山溪沟泥石流的暴发频率，加剧了洱海泥沙淤积。

重庆市嘉陵江观音峡一带采石场位于北碚区。该区有优美的地质景观及典型的地质剖面。近几十年来，在观音峡两岸先后兴建嘉陵水泥厂、江北县水泥厂、富皇水泥厂，主要采掘嘉陵江两岸下三叠统嘉陵江组和飞仙关组石灰石矿。目前，在嘉陵江两岸形成3个大的开采区，占地面积分别为0.66×10⁴m²，0.6×10⁴m²，0.84×10⁴m²，体积分别为105.6×10⁴m³，42×10⁴m³，67.2×10⁴m³（任幼蓉等，2006）。大规模开采石灰石矿，使开采区基岩裸露，无植被覆盖，昔日的青山变成今日的荒山、秃山，严重破坏了观音峡一带的自然地质景观（照片3-13）。同时，在开采区形成高70～160m的高陡边坡，局部地段稳定性较差，对水北公路、212国道和嘉陵江航道构成威胁。

2.非金属矿山对土地资源占压和破坏

西南地区非金属矿山占压和破坏土地资源相当突出，总面积为57855.92hm²，占总占压面积的30.67%。其中云南省为25398.42hm²，四川省20941.43hm²，贵州省2334.89hm²，西藏3755hm²，重庆5436.18hm²。以云南和四川占压面积较大，重庆、西藏和贵州较小。

四川涪江在绵阳市游仙区境内流长37.5km，涪江河床宽缓，多砂砾和卵石，故该区段成为绵阳市建筑用砂石的重要产地。近20年来在游仙区境内采砂石达750×10⁴m³，回采砂金约7.5×10⁴g，从业人员达10000余人，形成2134处采砂石点，平均采矿深度为5m，最深处达10m，造成大面积耕地、滩涂损毁，总面积达1075.75hm²。造成了区内植被破坏、水土流失、河道阻塞等危害，并影响了绵阳市的城市安全。

照片3-13 观音峡全景

四川石棉县广元堡石棉矿区，大量采矿形成的破碎山体及堆积如山的矿渣，占地面积达200hm²，不仅破坏了区域的生态环境，而且形成了极大的泥石流隐患，严重威胁着108国道及石棉县城的安全（照片3-14）。

照片3-14 四川石棉县广元堡石棉矿区

（二）非金属矿山环境污染

西南地区是我国产磷大区，硫矿资源亦比较丰富，硫、磷矿产是非金属矿产中重要污染源。

1.云南磷矿山环境污染

云南是产磷大省，仅滇池流域内就有5个磷矿区33家磷矿采选企业，开采剥离的废土石和尾矿均沿采场附近的山坡和箐沟随意堆放。各矿山总计年排渣量为640.28×10⁴t。这些积存的废土石和尾矿，经大气降水淋溶，产生的污水中主要污染物是氟和总磷。据云南省地质环境监测总站资料，磷矿尾矿（磷石膏）浸出液中含Cd0.118mg/L，Pb0.027mg/L，总磷14757mg/L，F5308mg/L，对周围地表水和地下水造成了污染。

滇池周缘的磷矿选厂，除上蒜磷矿选厂废水达标排放和晋宁磷矿选厂部分循环使用外，其余大部分选厂废水都任意排放于周围的沟溪中或排进尾矿库后又散流于周围的沟溪中。滇池周缘磷矿大都处于滇池补给、径流区，选矿废水及任意排放的矿浆随地表径流流入附近水体，污染地表水；或径流中渗入地下，污染地下水。地表水和地下水最终汇入滇池，加重了滇池的污染。

滇池水体含磷高，促进了绿藻的生长，滇池绿藻最多时达几米厚，大量的绿藻消耗了水中的氧，导致鱼类难以生存，水体因污染而发臭。近年来，国家已拨巨资治理滇池，仍未获得预期效果，仅局部水体得到改善。究其原因，环境恶化的现象在滇池，但根子在矿山。

2.四川南部硫铁矿山对环境的污染

四川省南部煤系硫铁矿山污染问题亦相当突出。该地硫铁矿山始建于1950～1960年，开采至今造成了矿山及其周围生态环境严重恶化。

（1）土法炼硫黄污染。整个矿山到处都是炼硫黄土窑，炼硫黄后的有害气体经烟囱直接排放到空气中，矿区大气中硫化氢及二氧化硫气体浓度大大增加，土壤酸化，矿山周围植物难以生存，附近农作物难以生长。炼硫黄后的尾渣堆积如山（仅叙永县大树硫铁矿区堆积的尾渣已近1000×10⁴m³），充满整个矿区，并且矿渣直接向地表径流排放，严重污染了环境。

（2）废水污染。川南硫铁矿区在硫铁矿开发时，未经处理的坑道水和大量选矿废水、尾矿渣、炼硫黄废渣往往通过地表溪沟排入河流，导致河水受到严重污染，黄而浑浊，并致使河床不断抬高，危及下游农田和建筑物。而入炉矿石中近10%的硫生成硫酸盐被水溶解进入江河，加重了河水的污染。

（3）废气污染。川南硫铁矿区的大气污染主要是采用小土炉炼硫黄引起的，由于炼硫黄生产方式原始，资源利用率很低，硫回收率在30%～40%之间，只有8%～10%的硫进入炉渣，其余以气态形式排入大气。根据工业污染调查资料，大树硫铁矿炼硫黄废气中，年排SO₂高达9248t，仅此一项折纯硫4642t，不仅浪费了资源，而且严重污染和破坏了矿区周围环境和生态平衡。该矿职工1985年体检中，总患病人数为60.8%，其中青壮年土炉操作工中患肺气肿、支气管炎、咯血、鼻炎等疾病的人数达90%（蒋俊，1999；李学仁，1980）。这表明区域内大量炼硫黄废气的无序排放，形成了以二氧化硫、硫化氢为主的大气污染带，严重影响了职工的身体健康。

目前，解决废气污染的途径只有尽快停止土法炼硫黄生产，引进无烟炼硫黄技术。该项目是开发硫铁矿资源、保护环境的一项新技术，该技术可使二氧化硫每小时排放量低于34kg，硫化氢每小时排放量低于1.3 kg，且炼硫黄的操作者也感受不到刺鼻的烟味，对职工劳动保护也非常有益。在使用这项新技术的同时，也降低了区域内酸性废水的污染负荷，对矿区酸雨状况的改善也将收到良好的效果。

川南硫铁矿区矿渣每年仍以近百万吨的速度增加，矿区内的生态环境已遭到严重破坏。生态恢复工程就是在纯尾矿的环境中掺土和不掺土作对比试验，选择出如水蜡烛、无叶节节草等能在纯尾矿矿渣堆上生长繁殖的植物，恢复植被，转化粉尘污染和有毒物质，增进土壤肥力，改变小区气候，使“熟化”后的土地可进行种植和养殖，以求从根本上达到生态恢复工程的社会效益；同时通过对炼硫黄废渣和硫精砂尾矿的研究，开展资源的回收利用，使废渣中的铁含量提高到铁矿标准，使其具有开发价值，这样，既减少了资源的浪费，又增加了企业效益，并且减轻了环境的污染负荷。

（三）非金属矿山地质灾害

西南地区非金属矿山地质灾害以四川较突出，其次为贵州、云南、重庆和西藏。

1.非金属矿山滑坡地质灾害

非金属矿山滑坡地质灾害规模较大的有四川省峨眉金顶水泥厂石灰石矿山。该矿山自1970年投产以来，直至1990年前后一直采用大爆破，而且没有采取过任何减震措施。强大的爆破震动作用在边坡上，破坏了边坡岩体的完整性和稳定性，加之受降雨影响，目前已发育有严重的滑坡地质灾害（表3-19）。

表3-19 峨眉水泥厂石灰石矿山滑坡地质灾害统计

西采区滑坡为一大型岩质牵引式滑坡，滑坡体已整体下滑，滑距达160m（李云贵等，2004）。从滑坡滑动前的地形图可知，滑前边坡前缘为直线形的陡壁，临空的陡壁高达20～25m，宽190m。为厚层块状灰岩构成，垂直厚度30～40m，厚层灰岩之下存在软弱夹层（已泥化的泥质粉屑灰岩），并在坡体下方720m采矿平台内侧坡脚被剥露；坡体东侧被罗沟切割临空，西侧被溶蚀沟槽切割，坡体中有走向为45°～135°区域构造裂隙发育，坡体已被切割成块，720m平台与坡上陡壁平面相距约120m，与顶部形成高差100余m的高陡中高边坡。因此，在2002年3月15日连续3日的小雨后上方坡体突然下滑，发生了西采区“3.15”滑坡，造成8人死亡，大量矿山设施被掩埋。滑体沿软弱结构面高速下滑160m（平距）坠落在720m平台上，前缘抵达670m平台，平面呈舌状。滑坡的坡体平面上呈三角形，面积12440m²，体积37.32×10⁴m³。滑体堆积面积6.06×10⁴m²，滑体厚10～30m，体积约60×10⁴m³；清理后现残留体积约40×10⁴m³（照片3-15）。

照片3-15 四川峨眉金顶水泥厂西采区“3.15”滑坡

滑坡后缘陡壁呈直线形，走向NW45°左右，为张性结构面构成，溶蚀较强烈，陡壁面被溶蚀呈凹凸不平，并悬挂有石钟乳。滑壁高15～30m。滑动方式为顺层滑动，滑坡体呈整体下滑，前缘滑体滚落，后缘滑体尚有部分块体仍保留着原岩的层状构造，滑体顶部保留有残坡积土层和植被。滑体与滑壁间分布有滑动崩落的堆积物。东侧滑床裸露，滑面平整光滑，见方解石薄膜，滑动面形态为微弧线型，滑面方位角22°～26°，倾角27°～31°，上缓下陡，滑面擦痕清晰可见，擦痕方向与地层倾向和滑面倾向一致为NE22°，滑面由下部软硬相间岩组中的软弱结构面构成，滑带的物质为含泥粉砂屑、生物碎屑灰岩及泥砂质粉砂屑，以坚硬的中—厚层状生物碎屑岩为其滑床，滑体由上部厚层生物碎屑灰岩组成。滑坡后壁陡崖下，降雨后见地下水沿滑面呈侵润状溢出（图3-7）。滑坡的滑面完整，未见破裂面，在滑面中部770m高程处见一竖井状溶洞，洞径30m，洞口呈半圆形，垂直深度15m，洞底侧壁有支洞发育。该洞系本次滑坡将上覆岩体滑脱后而出露。

该次地质灾害发生后，开展了矿山地质环境勘查评价，找出了地质灾害发生原因，制定了下一步的安全开采方案。

此外，四川南部叙永地区硫铁矿山滑坡地质灾害亦较严重。如叙永大树硫铁矿1990年3月底，河西段老鹰岩坡脚出现了数条地表裂缝，发展迅速，由于地表开裂滑动，造成该矿职工宿舍垮塌20余间，100余户住房以及地面、墙壁发生裂缝和严重倾斜。目前又有443户职工住房以及矿部俱乐部等建筑物出现破坏或受到威胁。

图3-7 四川峨眉金顶水泥厂西采区滑坡现状示意图

1—第二软弱层（泥质层）；2—第三软弱层（泥质层）；3—溶蚀沟；4—滑坡堆积体；5—下二叠统六段灰岩；6—下二叠统五段灰岩；7—水泥灰岩

地质灾害形成除与该处起伏较大的地形地貌及软硬相间的三叠系飞仙关组、松软的第四系坡积层等复杂的地质环境条件有关外，还与人为活动因素——地下采矿密切相关。地下采矿（含煤）顶板变形塌陷，使上覆岩层产生破坏和地表沉陷，是造成和诱发多种灾害最主要的活动因素。大树硫铁矿区在20世纪90年代遍布小煤井。根据小煤窑日产煤量和开采时间估算，小煤窑已累计采出煤量约4×10⁴t，折算采空面积达3.6×10⁴m²。根据我国其他煤矿资料显示，一般采空区面积达1000～3000m²，地表就有可能产生移动和变形。现有地面产生3条裂缝的位置基本与采空区相符。这说明地表产生裂缝是由小煤窑长期开采所致，并诱发了覆盖层移动和变形。

同时，该区灾害类型较多，除崩塌、滑坡外，尚有山洪和泥石流（含水石流）、环境污染、河流堵塞、河床抬高、公路路面毁坏，尾矿渣占压土地等环境地质问题（照片3-16）。

照片3-16 大树硫铁矿矿渣被冲入河中

2.非金属矿山泥石流地质灾害

西南地区非金属矿山泥石流地质灾害以暴雨型为主，以老矿山比较突出。如贵州开阳磷矿山、四川石棉矿山都曾发生过规模较大的泥石流地质灾害。

1995年6月24日深夜，贵州省开阳县金钟镇连降特大暴雨，诱发泥石流、滑坡，体积约200×10⁴m³。金钟镇及开阳磷矿大面积受灾，冲毁厂房、住宅11606m²，淹埋27179m²，淹没矿井4910m，设备645台套，冲毁供水管线21800m，供电通信主干线7.6km，公路77km，桥梁2座，河堤10km，涵洞36个，受灾464户，共计13012人，死亡25人，伤18人，直接经济损失2.05亿元。

四川新康石棉矿亦发生过泥石流。该矿位于雅安市石棉县南大洪沟下游山坡上，大洪沟为其排土场和尾矿库。为了水石分离，在排土场上段修建了截洪坝和引洪隧道；下游采用定向爆破法修筑了拦渣大坝和泄洪道：库内现已有矿渣和尾矿堆积物2100×10⁴m³。2001年4月6日因上游修理排泄隧道，遇下雨，因临时向下游泄洪，引发了矿渣泥石流（水石流），矿渣泥石流部分冲垮了拦渣坝，下泻30×10⁴～50×10⁴m³，使下游竹河淤高8m，沿河电站等企业受损，直接经济损失100多万元，并威胁到下游南桠河沿岸及石棉县城的安全。四川省省委、省政府非常重视，投入480万元，于2001年9月完成了应急治理，主要工程包括：①采用铅丝块石笼修复了拦渣大坝（被冲垮段修成了泄洪道）（照片3-17）；②库内清理了流水通道；③加高了上游截洪坝，修复了排洪隧道；④在上游增设了格栅坝。通过上述治理工程初步解除了该尾矿库的泥石流威胁。

照片3-17 四川石棉县新康石棉矿尾矿坝上的泄洪道

3.非金属矿山崩塌地质灾害

非金属矿山崩塌地质灾害常与不规范、不合理的开采有关。2001年9月6日，贵州省六枝特区新窑乡鸭塘村关仲田大坡采石场发生崩塌，15人死亡，2人受伤。崩塌体长约73m，宽75m，厚5～15m，总方量约2×10⁴m³。该采石场出露地层为下三叠统永宁镇组薄—中层夹厚层状灰岩，夹数层2～5mm泥岩，岩石中发育143°和225°两组裂隙。该崩塌的发生主要由于不利的岩层组合条件，层间夹有软弱层，溶蚀裂隙发育，由于水的入渗岩层强度降低；同时不合理的人类工程活动，使20世纪90年代初修建的简易公路老切坡，局部或大部切断了软弱层，农民自行采石形成临空面，使原已十分脆弱的岩体平衡被打破，瞬时快速崩塌，酿成地质灾害。

2003年2月16日23时30分，四川省宜兵市筠连县巡司镇巡司村七组联办水泥厂东侧危岩体突然发生崩塌，毁坏水泥厂厂房500m²，3人死亡、1人轻伤的严重灾害。损坏或埋没大量矿山设备，造成直接经济损失200万元。崩塌体积约500m³，崩落块石呈不规则形，直径一般3m左右，最大可达6m，崩塌现场最大块石体积约100m³。巡司镇距筠连县县城14km，地形、地貌属溶蚀构造低中山。出露地层为二叠系茅口组（P₂m）中厚层状灰岩夹生物碎屑灰岩，岩体产状为215°∠18°。灰岩岩石节理裂隙发育，岩体完整性差。1992年巡司联办水泥厂修建时，对所在地山体斜坡进行了一定的削坡处理，水泥厂厂房修建于高约20m的陡崖边，石灰岩体内发育3组节理裂隙，受节理面及岩层面的影响，岩体被切割成大小不等的危岩体，长期以来，地下水运移于裂隙之中，侵蚀岩体，使岩体相互之间抗剪强度降低，在重力作用下，危岩体脱离母岩体发生崩落，形成了此次崩塌灾害。

目前崩塌岩体虽基本稳定，但在崩塌另一侧（水泥厂采石场边）仍存在上千方危岩体，在采石放炮及降雨的诱发作用下，有可能再次发生崩塌，直接威胁着水泥厂厂房及工作人员的安全，应进行避让。

四川省攀枝花市攀钢石灰石矿位于把关河右岸山体中上部，是攀钢辅助原料的生产基地。矿区地形陡峻，构造复杂，岩体破碎。地层岩性为二叠系灰岩，呈单斜产出，倾向与坡向一致，岩层倾角23°。该矿采用穿孔、爆破等方式进行露天开采，年开采石灰石矿大约120×10⁴t。

1980～1988年短短的8年间，采场西侧山体连续发生3次较大规模的崩塌，崩塌体总量达398×10⁴m³。第1次崩塌发生于1980年11月8日，位于＋1400m平台东部之上。主要沿节理裂隙和层面发生，形成的崩塌体长46m，宽65m，厚6～35m，体积5×10⁴m³。形成原因在于采场＋1400m水平采用硐室爆破，沿走向形成的1400m水平台阶切断了矿层的“根脚”，使采场坡脚形成了一高约245m的临空面，从而使得上部原本就较为破碎的岩体失去支撑而产生塌滑和崩落；第2次崩塌发生于1981年6月10日，主要在第1次崩塌的基础上发展而成，此次崩塌体方量392×10⁴m³，其形成原因基本与第1次崩塌的形成类似；第3次崩塌位于采场西北F8断层以西，发生时间为1988年10月13日，崩塌体南北长100m，东西宽350m，崩塌方量约1.0×10⁴m³，爆破震动过大和高边坡开挖仍是其形成的主要原因。

3次崩塌堆积体覆盖了采场面积的三分之一，使矿山西部开采的1400～1363m4个生产台阶全部中断开采，采场东西长度减少450m，2800×10⁴t的优质矿石被压覆，给矿山交通和开采带来极大困难。现西侧边坡形成高约100m的陡崖，其上部出现较为明显的龟裂区，稳定性较差。另外，崩塌堆积体由于结构松散，堆积体坡度较大，稳定性较差，在雨水的作用下易形成滑坡或泥石流灾害。

4.非金属矿山地面塌陷地质灾害

非金属矿山地面塌陷与其他类型矿山相似，都与采空区有关。加之水文地质条件和爆破震动的影响所致。

1999年6月13日10时50分，四川省什邡市红白镇四村五组水磨沟斜坡地面突然发生塌陷，形成一直径约5m、深约6m的圆形塌陷坑，造成金河磷矿岳家山分矿住房一间陷落和住在其中的外来人员3口被陷落掩埋。另外，水磨沟塌坑斜坡上尚居住有四村五组13户村民，绝大部分居民房屋出现裂隙、地面开裂，裂缝宽0.1～3cm不等，多在0.2～0.8cm，长几米到十几米不等，多呈北东-南西向，部分呈北西-南东向。混凝土地面开裂沉陷，房屋的纵横墙交接处、墙体的门窗等构造薄弱部位有开裂现象。地面塌陷的原因与采空区顶板变形和采矿爆破震动有关。

综上所述，西南地区能源矿山环境地质问题以水污染、空气污染、滑坡、泥石流、地面塌陷以及占压土地资源为主，金属矿山环境地质问题以重金属元素污染、滑坡、泥石流、水土流失等为主，非金属矿山环境地质问题以景观资源破坏、土地资源破坏、硫、磷化工原料污染和滑坡、泥石流等地质灾害为主，表明不同类型矿山形成的环境地质问题不同（表3-20）。

表3-20 西南地区主要矿山环境地质问题

续表

续表

续表

续表

续表