凡口铅锌矿矿山地质环境治理现状及防治对策

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[摘要]凡口铅锌矿在五十多年的开采过程中，出现了岩溶地面塌陷、土地资源破坏等多种地质环境问题，为有效减小这些地质环境问题对矿山及周边产生危害影响，矿山采取了塌陷分区治理、帷幕注浆等多种治理措施，取得了较为显著的治理效果，为巩固治理成果，矿山应不断完善各种治理措施，为治理类似矿山地质环境问题提供指导。

[关键字]矿山地质环境 疏干漏斗 地面塌陷 帷幕注浆

[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-222-2

0引言

凡口铅锌矿于1958年建矿，1968年正式投产，经过多年的建设，目前年产金属（铅+锌）能力18×104t，是中国乃至亚洲最大的铅锌银矿产基地，是中国重要的重工业和信息工业原料基地，是广东经济效益最好的矿山企业，是中国有色金属对外窗口，素有“粤北明珠”之称。凡口铅锌矿是一个水文地质条件非常复杂的隐伏岩溶矿山，矿体赋存于侵蚀基准面以下的泥盆系中统至石炭系下统碳酸岩中。矿床上部普遍覆盖着石炭系中上统壶天群岩溶含水层[1] [2]。突水、涌泥、淹井、地表塌陷、河水倒灌等灾害经常在矿山早期建设过程中，甚至阻碍了矿山基建进程。凡口铅锌矿在20世纪60年代进行了大型群孔抽水试验和大型坑道放水试验，最终确立了浅部截流疏干治水方案。到20世纪80年代中期，逐步建成并完善了浅部截流疏干系统工程，取得了良好的治水效果，基本消除地下水对采矿的威胁，保证了矿山开采的安全，但是，矿山疏排水在矿区及周边引起了一系列矿山地质环境问题。

1 矿山主要地质环境问题

目前，凡口铅锌矿的矿山地质环境问题主要是：一、矿坑疏排水引发的岩溶地面塌陷地质灾害问题，尤其是复塌问题严重；二、塌陷破坏了土地资源，损毁了耕地、严重破坏了矿区周围的基本农田；三、矿坑疏排水形成了一个降深达120m、半径约3000m、影响范围达7.75km2的疏干漏斗，对矿区周围的含水层产生了较严重的影响。

40多年来，由于采矿疏干排水，矿区的地下水位大幅度下降，引发矿区范围内产生地面塌陷、开裂达2229处，波及范围达8km2，毁坏铁路4km，公路1.5km，矿部及附近部分农村建筑物拆迁近80000m2，损毁农田400000m2，毁坏塘池14处（227432m2）。少数区域复塌频率高，塌陷坑最大直径达44m，最大深度达30m。同时，塌陷造成矿区地面建（构）筑开裂、生产生活设施等破坏。

2矿山地质环境治理措施及成效

2.1治理措施

为有效解决地面塌陷问题、恢复耕地、保护基本农田、保障矿区周边群众生活和生命财产安全、以及保证浅部矿体及东矿带矿体安全开采，多年来，矿山采取了有效的矿山地质环境治理措施。

根据矿区历年来塌陷的特点及塌陷统计资料，在综合分析塌陷分布范围、活动规律、塌陷成因的基础上将塌陷区分为三个区：塌陷高发区、塌陷低发区、塌陷趋于稳定区。

对于不同区域产生的塌陷，采用了不同的整治方法：对于非易塌区（即塌陷低发区和塌陷趋稳区）的塌陷，采用分层回填和回填固底的方法；对于易塌区（塌陷活跃区）的塌陷，为提高治理效果，降低塌陷的复活频率，先用简易注浆法、快速堵漏法处理溶洞底后进行回填；对于发生在凡口河、尾砂管和沟渠等塌陷高发区的塌陷，利用一般注浆法、孔内造浆注浆法、旋喷桩帷幕法和埋管回填注浆法等注浆技术进行比较彻底地治理[3][4]。

为了防止疏干漏斗中心南移、外扩而引起的地面塌陷等地质灾害，威胁到矿区南部董塘镇周约10000多人民群众的生命财产安全，凡口铅锌矿在国家和地方财政的扶持下，根据壶天群含水层与下部矿体之间存在多层隔水层和相对隔水层，上下水力联系不密切，而矿区北部与西北部为砂页岩隔水层的水文地质条件，矿山联合有关单位在矿区南部开展了浅部帷幕注浆堵水工程的可行性研究和试验，多次组织国内水文、地质、工程注浆专家进行论证，先局部，边研究边施工，逐步全面铺开，至2012年为止，共投入资金9358.57万元，完成两个试验段和第三段及第四段帷幕注浆工程的施工，完成了1199m长的施工任务，约占整个帷幕段2480m（446+753+1281）长的1/2。

2.2取得的成效

经过前期的各项治理工作，取得以下成果：

2.2.1矿坑排水量减少，排水成本降低

在帷幕完成不到一半的情况下，井下-40m日排水量减少10000t以上。特别是出现了削峰现象。堵水率逐步提高。2010年最大洪峰涌水量38000t/d，最小涌水量8000t/d，2011年最大洪峰48000t/d（5月8日凡口地区史上最大降雨），最大洪峰和最小洪峰涌水量比项目实施前的平均峰值减少10000t/d，2011年井下-40m排水量比项目实施前2007年减少500万t，年节约综合排水费600余万元。2008～2011年平均排水量比项目实施前1998～2007年平均排水量减少250万t。2010年帷幕实现堵水率为27%，至2011年堵水率上升至40%以上。

-40m排水量堵水率对比情况见表1。

2.2.2塌陷数量减少，塌陷治理成本降低

通过前期治理，塌陷区域、规模缩小，塌陷数量减少，从项目实施前年塌陷总数100～300个，至2010年、2011年塌陷个数在50～100个，减少率达50%以上。塌陷产生的频率、规模及其对环境的影响程度大幅减小，产生的区域也相对集中在帷幕外地下水流场变动带内，沿绕流方向自西向东呈带状分布。

避免了因地面塌陷对村民及村政设施的大规模破坏，有效保护了宝贵的耕地资源。大量的土地复垦复种，农业经济见效，生态效应逐步恢复。塌陷治理费用也从每年300余万元减少到100余万元。

2.2.3幕内外水位差增大，疏干漏斗逐步回缩

帷幕附近水位变动频繁，从幕内外主要观测孔的资料表明，幕外水位呈上升趋势，且上升幅度较大，多数上升达到12～50m不等；幕内水位略有下降，下降1～5m不等。 目前帷幕内外水位差最大达49m以上。已建帷幕外侧地下水位观测对比见表2。

虽然帷幕还在建设中，进水通道仅封堵一部分，地下水向未封堵地段绕流，但在矿区南部疏干漏斗大幅回缩，回缩直线距离最大达1000m。这表明，项目实施后，在已建帷幕地段，主径流带通道被封堵，地下水对矿坑充水的补给受了到一定限制，疏干漏斗逐步回缩。

2.2.4节能减排效果明显

经过治理每年井下废水抽排量减少300多万吨，减少了对土体的冲刷，减少了泥砂含量，泥砂含量由0.5～2%减少至0.05～0.5%，大大减少了矿坑水对地表水体的污染，同时也大幅减少了抽排水电费，节能减排效果明显。

2.2.5矿区生态环境逐步恢复，地企和谐共赢

矿山建立了6处地质生态环境恢复示范点，使破坏的农田土地得以复耕复种，矿区及周边生态得以逐渐恢复。注浆帷幕的实施使得塌陷数量不断减少，逐步减小了对周边村民生产生活不利影响，大大缓和了矿农矛盾。为当地经济、社会和谐发展，地企共赢奠定了良好的基础。

2.2.6探索了地质环境治理新技术

在矿山地质环境治理的过程中，探索发展了一些地质环境治理的关键技术。如：塌陷强弱区的划分、塌陷治理回填技术、空洞大裂隙封堵、动水注浆浆液流失控制和注浆新材料等新技术，为同类矿山地质环境治理恢复提供借鉴。

3存在问题及对策

虽然前期综合治理工程效果显著，但东部矿坑涌水通道没有封堵，矿坑浅部涌水量仍达8000～22000m3/d，地面塌陷每年仍有100多处发生，浅部矿体开采，矿坑疏水，将可能使疏干漏斗进一步扩大从而威胁到大、小贵地及董塘中学的安全。

为实现地质环境治理综合堵水率达到65～70%，从根本上防止、减少乃至杜绝地表岩溶塌陷发生，避免大、小贵地村及董塘中学的搬迁，保障采矿安全，延长矿山采矿服务年限。应全面完成帷幕工程的全部工作，形成一个封闭圈，完全隔断地下水涌入矿坑的通道，恢复封闭圈外地下水位。

4结语

本文根据凡口铅锌矿实地详细调查，分析了矿山存在的主要地质环境问题，并对矿山采取的地质环境治理措施及治理效果进行了总结，对于仍然存在的地质环境问题提出了防治对策，为矿山正常生产、周边村民生命财产安全和延长矿山采矿服务年限提供有力保障。

参考文献

[1] 许跃初.凡口铅锌矿地质特征及成矿模式[J].中国矿山工程.2006，35（6）： 8～9

[2] 郭宁宁，黎应书，祝新友等.广东凡口铅锌矿矿田构造地质特征及成矿[J].矿床地质.2010 （29）： 48

[3] 张宝柱，陈振东.矿山岩溶塌陷形成机理及综合治理[J].中国地质.1997（3）： 28～29

[4] 骆荣，郑小战，易顺民.广州花都区赤坭镇岩溶地面塌陷地质灾害现状及防治对策[J].中国地质灾害与防治学报.2012，23（01）： 74～75