硫铁矿矿山地质环境破坏问题及治理

硫铁矿矿山地质环境破坏问题及治理
作者：王祖荣
来源：《中国新技术新产品》2016年第04期
摘要：随着生态环境的日益恶化，坚持科学发展，最大程度上避免因为过度的矿产开发而引起的地质环境土地资源危害，已经成为当前急需我们解决和重视的问题。

在矿产开发过程中，采取矿碴堆复垦及土地修复治理、植物种草等手段，能够在一定程度中起到对地质灾害的处理，恢复生态促进地方经济发展及转型的作用。

本课题中将主要针对硫铁矿矿山地质环境破坏治理问题做出进一步的阐述和分析，希望能够为今后矿产资源的开采手段的完善，提供可行性建议及思路。

关键词：硫铁矿；地质环境；治理
中图分类号：X321 文献标识码：A
早在建国初期，为了能够大力发展工业促进国内经济发展，在全国范畴中掀起了硫铁矿矿产资源的开发及冶炼。

因此，也在全国范畴形成了内蒙古、山西、安徽、广东、川南五大硫铁矿的开发及生产的基地。

这五大基地为新中国的发展可谓是做出了巨大的贡献，但是因为在当时在开采的技术手段及冶炼的技术上是相对比较落后的，对矿区内的地质造成了非常严重的破坏及影响，一直到今天还没有得到有效的生态恢复，这对于当地社会经济发展及人民生活质量的形成了一定的制约。

对此，在我国实行计划经济时期所遗留下来的矿山地质环境问题已经成为需要解决的重点内容。

本课题中将主要针对大树地区的硫铁矿矿山地质环境破坏问题及治理提出相应的阐述和研究。

一、大树硫铁矿矿区的概述
大树硫铁矿区的矿产资源极为丰富，20世纪50年代该地区的硫铁矿资源被大规模的开发利用，在当时就地土法炼磺已经成为重点的工业项目，更是四川硫磺的重要出产地，该矿的开采一直持续到上个世纪的90年代末。

在这一期间主要是国有和集体企业为主体领导者，建立数十家不同的硫铁矿山。

主要开采二叠系龙潭组在底部的硫铁层以及上部的煤层，重点开发的形式为地下开采，局部露天开采为辅，采矿区的范畴在9.0km2，形成了连续采空区的面积5.51km2。

大树硫铁矿是由1951年建成并且投产的，巅峰的时期，曾经成为国内最大规模的硫铁矿企业级冶炼企业，年平均产硫磺量达到了12274t，更是拥有了磺炉上百座，硫铁矿石消耗量为15万t。

从事硫铁矿开采及土法的炼制，累积向国家缴税数十亿元，这在当时为国家的经济发展及建设做出了非常巨大的贡献。

二、大树地区硫铁矿区造成的地质环境破坏问题
大树地区硫铁矿区在历经几十年的开采及冶炼以后对于当时的地质环境造成了非常严重的破坏及影响。

尤其是对于耕地、植物及水资源污染更是非常的严重。

在80年代曾经一度有方圆十公里寸草不生的情况出现。

硫铁矿属于特殊的矿资源，在进行开采及冶炼的过程中主要会造成化学的污染对地质环境会造成非常严重的影响及破坏，所以如果一旦遭到破坏那么恢复是非常困难的事情。

至今为止，该矿区以及影响范畴之中的地质环境依旧是非常的糟糕的。

现从土地资源破坏及自然景观地貌及地表水的破坏、地质灾害这几个方面进行入手分析。

（一）土地资源的破坏
在区域内部土地资源的破坏重点是矿区土法炼磺所造成的严重酸化及矿碴压占土地这两个方面的因素所造成的。

土壤酸化的问题分析。

土法炼磺过程中会产生大量的磺烟排入到空气之中，然后经过与大气层发生化学作用，出现酸雨降落到地面上，使得矿区内部的土壤面积大量出现酸化的情况，导致大量的农作物枯竭而死，农田产量大幅下降。

土法炼磺所造成的环境污染概述。

矿区在过去主要是通过土法炼磺的方式，炼磺的位置主要设置在饿了河东及河西社区的附近，这其中河西社区是炼磺的核心地区，该地区硫铁矿石每年的消耗量在15万t左右，每年排放的废气量为200万m3，SO2的年排放量是4495t，H2S每年的排放量为1333t，磺炉的残渣排放量为12万t，废水排放量为30t左右。

因为存在大规模的废物排放，已经对环境造成了非常严重的污染。

其中，在主生产区SO2的浓度已经达到了81mg/m3～1087mg/m3，平均下来的浓度为185mg/m3，严重超标。

生活区SO2浓度大概为1.2mg/m3～27.5mg/m3，平均浓度8.88mg/m3，超标倍数25倍，由此所造成的酸雨极为严重，这是造成矿区土壤酸化的重要原因之一。

土法炼磺所造成的土壤酸化的影响范畴已经达到了生产区域范畴2km～3km。

随之磺烟排放口的高度及风向的不同，受磺炉排放口最为集中的分布位置则为矿区的风向问题，还有地形所控制，矿区的北西部酸雨及酸化的程度是最为严重的，而北东和南东侧的影响及酸雨和酸化程度是比较低的。

（二）酸化污染区土壤的理化特征
土壤酸碱度。

通过对该矿区北西片的部分土壤进行了采集和分析测验，土壤样品的pH值的范畴在4.33～5.40，平均值为5.14。

通过参照《土壤环境质量标准体系》中的（GB15618-2008）判定属于酸性土壤，进行取点的分布。

土壤中pH值最低的样品重点是分布在北西片，通过南部逐步的递增，在这个问题上与前面我们所谈到的污染分布位置及地貌形态、水文地质条件等因素对于土壤pH值的控制作用分析结果为相同的。

参照取样的分析结果及对控制影响因素所作出的分析，综合土壤产出特征还有植被的声场情况，来对该矿区土壤酸化程度进行分类，将工程区归类为酸化比较严重的区域。

比较严重的酸化面积为0.713km2，其中较为严重的酸化面积为14.355km2。

土壤中重金属的含量。

通过按照《土壤环境质量标准》（GB15618-2008）表3中的相关内容来进行判定，采集了39件土壤评价样本。

该区域内所有的土样基本都存在不同程度上的重金属超标的情况。

这其中，As超标的范畴最为严重，超出的比例达到了98%左右，最高的含量为44.92×104，超出了正常范围的10倍左右。

另外，Cd、Zn、Cr、Cu等超标的情况也非常严重。

土壤重金属超标主要的来源为在过去通过土法炼磺期间大气降沉及降雨淋滤矿碴深入到土壤之中所导致的。

在严重超标的重金属土壤之中来进行作物的种植，所收获的果实是否存在重金属超标的情况，取决于土壤重金属的总量以及重金属元素存在的业态及价态。

例如：在土壤之中存在三价砷污染就会大量的进入到农作物之中，导致果实中存在严重的砷超标情况，高价的五价砷就不会。

所以，对于这部分矿区地质环境的危害性。

还需要进一步对土壤重金属中的业态及价态来进行调查及分析。

土壤中的肥力。

对于土壤中的肥力等级来进行测平重点是参照《土地工程土地整理区农业地球化学调查技术要求》中的相关要求。

通过采取有机质和氮磷钾总体的指标来进行评价。

主要通过39组土壤测试成果来做出全面的分析，但从全氮的含量来看能够达到二级标准的有4件，达到三级标准的为10多件，达到四级标准的为5件，达到五级标准的为10件，六级标准的为6件。

通过全磷及全钾的含量问题来看，全磷的含量是不足0.04%的，全钾含量也是不足0.6%的，土壤的肥力都为六级。

所以，我们不难看出，因为土壤的酸化原因，使得重金属在高度富集及超标高意外，还造成了土壤中养分的大量流失，导致土壤中的肥力大幅度下降。

土壤酸化带来的危害。

土壤酸化会导致土壤中的养分存在缺失的情况。

重金属含量递增，是土壤的结构出现破坏性的变化。

土壤的pH值小于4.5，理化性质严重，属于严重的酸化区域，土壤pH值为45～55性质属于较为严重的。

矿碴堆积所造成的土地破坏。

该矿区大规模的选用了冶炼弃碴的方式来对冶炼废弃物进行处理，这会造成非常严重的土地被占用的情况。

矿区内的分布为，比较大的堆积体有12处，总体积已经达到了685万m3，这其中所占用的林地为998.12亩。

所以，废弃物的堆放已经对土地资源造成了非常严重的破坏。

（三）自然地貌及景观的破坏
对于自然地貌及景观的破坏问题，重点是因为大量冶炼所造成的废弃物没有秩序的对方所造成的。

第一，冶炼废弃物的堆弃，会给地貌的形态带来一定的影响，过去的沟谷被填放形成了斜坡，在降雨以后坡面又出现了四处溢流的情况，导致非常严重的水土流失。

部分坡面出现坍台情况，有时候还会造成泥石流的危害。

另外，冶炼废弃物的堆放造成了斜坡在结构中的变化，过去相对比价稳定堆积斜坡及基岩斜坡变化成为了非常松动的人工堆积点，这是导致矿区地质灾害频发出现的关键因素之一。

冶炼废弃物的堆放，还会导致植被不能够有效的生产，呈现一派荒凉河流沿岸的地貌景象。

（四）地表水体破坏
通过对矿区内部水源调查发现，在矿区内部最大的地表水大叔和遭到了非常严重的污染，几十年以来大树河的水一直都是呈现出黄色的，河道中的生态链已经完全遭到破坏。

造成地表水污染严重的主要是由于废弃掉的矿井及磺干，还有大面积的冶炼废弃物所导致的，使得河水呈现出酸性，而且还含有很大成分的重金属离子。

（五）引发的地质灾害
该矿区在最早期所形成的采空区塌陷地质灾害问题相对来说是比较轻的，危险程度也不高。

区域内地质灾害主要就是为冶炼废弃物对方造成的滑坡及泥石流隐患。

对于公路、学校、厂矿企业都形成了一定的安全威胁。

三、对于硫铁矿矿山地质环境破坏问题的治理对策
（一）土地资源的恢复治理
对于矿区内部的受到酸化土地的治理，重点是通过提高耕地的pH值来对土壤理化性质来进行改变，增加土壤的肥力，使土壤中存在重金属的原理得到修复。

当前，在国内领域中对于排除土壤重金属的相关技术手段还不够完善，只能够对土壤重金属所存在价态及业态和危险进行简单的研究。

所以在本课题中也只进行了简单的研究及实验。

待条件成熟以后在广泛推广，治理工程的关键点就是对于土壤中的pH值进行改变以及对土壤的肥力进行增加。

土壤中的pH值及提高土壤肥力可以通过撒石灰及配合复合肥料耕种的形式来完成，针对于石灰的用量方面是可以通过SMP来进行测定的。

具体如下：
（二）矿区废弃物的平整
在治理过程中主要针对矿区内部已经形成的堆积物进行复垦，提高土地的使用效率。

客土垦结构为0.6m煤矸石+0.6m耕植土。

煤矸石所发挥的关键性作用就是对堆积物中重金属质因毛细作用深入耕植土地中来进行防范。

（三）对于林地酸化破坏区域造林
针对于矿区内部磺烟及酸由于风向等原因所造成的不同区域的林地枯竭情况，来进行林地的造林，提高植物的密闭性。

通过对地质条件的考虑及土壤酸化的特点，选取能够适应环境及生产的树木。

另外，针对于堆积物所产生的坡面，还需要对坡面进行植物的绿化，比如说种植一些草本及树木，存活力比较强的植物。

（四）针对地表水破坏的处理
在该区域中地表示主要是受到了磺干及废弃物的滤水而污染的，但在当前对于净化处理技术还是不够成熟，并且在项目的投资资金上也是比较大，对此综合考虑以后在对本矿区地表水处理问题上，主要是通过堵截污染源的方式的来对地表水污染进行处理。

避免出现二次污染的情况。

（五）地质灾害的处理
针对该矿区内部的地质灾害类型，具体措施依情况而定。

如遇危岩及崩塌，可采取主动锚固或被动拦挡的方式进行恢复治理；而遇到滑坡情况，可采取前缘支档同时截排水的方法；当发生泥石流时，可采用拦挡固源或排导的办法进行处理。

结语
综上所述，针对大树地区硫铁矿矿山地质环境破坏的问题本课题进行了更深的讨论及分析，由于破坏比较严重，在恢复上难度比较大，自然恢复的时间又比较长，投入成本和资金比较高。

对此，通过对该矿区的自然条件及地质环境做出了分析，希望能够对该区域的矿区环境及生态治理提供可行性思路。

真正意义上实现资源的可持续发展及利用。

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