地下矿产对地下水的影响地下水读书报告(黄裕扬).docx

地下矿产开发对地下水的影响目录1.地下矿产的基本概念22.地下矿产开采22.1地下矿产的分类22.2地下水矿产的开采方式33.地下矿产开采对地下水的影响54.以自贡市大安区盐卤矿开采为例说明对地下水以及周围环境的影响64.1项目地背景64.2.项目区具体概况64.2.1项目区交通位置64.2.2项目区自然地理概况74.3项目区受污染情况85.矿产资源与地下水资源和谐规划思考11地下矿产开采对地下水影响读书报告 以自贡市盐卤矿开发为例前言地下矿产资源开采的各类环境影响中,对水环境的影响最大,而且后续影响更深远,它是造成土地沙化、荒漠化、盐渍化,土壤污染、农作物减产、人畜疾病等的主要原因。矿产资源尤其与地下水资源有共、伴生的紧密关系。由于矿产资源具有比地下水资源更直接的经济属性,与矿产共存的丰富地下水往往成为了影响矿产安全开采的有害因素。11.地下矿产的基本概念矿产泛指一切埋藏在地下（或分布于地表的、或岩石风化的、或岩石沉积的）矿产可供人类利用的天然矿物或岩石资源.2.地下矿产开采2.1地下矿产的分类根据中国矿产分类细目的分类，主要有以下几个大类，2.1.1金属矿产铁、锰、铬、钒、钛；铜、铅、锌、铝土矿等属于金属矿产2.1.2 能源矿产煤、煤成气、石煤、油页岩、石油、天然气、油砂、天然沥青、铀、钍、地热2.1.3非金属矿产石墨、金刚石、刚玉、蓝晶石等2.1.4水气矿产地下水、矿泉水、二氧化碳气体等2.2地下水矿产的开采方式2.2.1地下矿体开采当矿床埋藏地表以下很深，采用露天开采会使剥离系数过高，经过技术经济比较认为，采用地下开采合理时，则采用地下开采方式。 由于矿体埋藏较深，要将矿石采出来，必须开凿由地表通往矿体的巷道，如竖井、斜井、斜坡道、平巷等。地下矿山基本建设的重点就是开凿这些井巷工程。 地下开采主要包括开拓、采切（采准和切割工作）和回采三个步骤。开拓是为了由地表通达矿体而开凿的竖井、斜井、斜坡道、平巷等井巷掘进工程。采准是在开拓工程的基础上，为回采矿石所做的准备工作，包括掘进阶段平巷、横巷和天井等采矿准备巷道。切割是在开拓与采准工程的基础上按采矿方法所规定在回采作业前必须完成的井巷工程，如切割天井、切割平巷、拉底巷道、切割堑沟、放矿漏斗、凿岩硐室等。回采是在采场内进行采矿，包括凿岩和崩落矿石、运搬矿石和支护采场等作业。这三个步骤，开始是依次进行，当矿山投产以后，为能保持持续正常生产，仍需继续开凿各种井巷。如延伸开拓巷道，开凿各种探矿。5地下矿床开采时，一般是先采上阶段，后采下阶段。在阶段中，沿矿床走向划分为矿块（矿块高度一般是4060米，国外一般为60120米，甚至可达到200米），一般以矿块为基本单位或将矿块再划分为矿房和矿柱进行回采。2.2.2钻井开采是利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。按岩石破碎方式和所用工具类型，又可分为顿钻和旋转钻。其中我研究的这个盐卤矿体的开采主要是钻井开采7。顿钻顿钻，又称冲击钻。用钢丝绳把顿钻钻头送到井底，由动力驱动游梁机构，使游梁一端上下运动，并带动钢丝绳和钻头产生上下冲击作用，使岩石破碎。顿钻钻速慢，效率低，不能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求，逐渐被旋转钻代替。但它有设备简单，成本低，不污染油层等优点，可用于一些浅的低压油气井、漏失井等。旋转钻利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。是当前最通用的钻井方法。比顿钻钻速快，并易于处理井塌、井喷等复杂情况。按动力传递方式，旋转钻又可分为转盘钻和井下动力钻两种：转盘钻在钻台的井口处装置转盘，转盘中心部分有方孔，钻柱上端的方钻杆穿过该方孔，方钻杆下接钻柱和钻头，动力驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转，破碎岩石。井下动力钻是利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石，钻进时钻柱不转动，磨损小、使用寿命短，特别适于打定向井。井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻和电动钻等。3.地下矿产开采对地下水的影响矿业活动对地质体系统变化表现为:地下水系统变化、岩体系统变化及其相互作用2。岩体系统变化以矿山开拓和开采初期为主,作用时间比较短,作用范围也只限于矿层顶板岩层一定范围内;地下水系统变化贯穿于整个矿业开发过程中,作用时间比较长,作用范围也大,分布于有地下水交替作用的整个范围内3。采矿对水资源的损耗在于两个阶段:其一为开采之前,为保证安全采矿,需要预先进行矿井排水包括对地表水体和地下含水层(重力作用下地下水可在其中运动的储水岩层)、岩溶水等进行人工疏干;其二为开采过程中,采动沉陷影响及采动裂隙带会对上覆含水层产生自然疏干。因此,矿产开采对地下水资源的破环最明显,而且影响更深远。各类矿产资源开采均对包括地下水在内的水环境具有明显的影响。不同矿产资源开采,对水环境的影响类别不同,对各类水环境均有影响的是煤矿的开采1。矿产开采破坏水环境的表现形式是:地表河流、地下水污染,地下水资源衰竭,水源地和水库污染,区域地下水位下降,地下水均衡破坏等方面。其中,地表河流、地下水污染,水源地和水库污染,二者具有相似性,主要跟矿产所处的环境背景不同有关。地下水资源衰竭,区域地下水位下降,地下水均衡破坏是矿产开采对水环境影响的主要形式,矿产开采导致区域地下水位下降,地下水位下降使地下水均衡破环,并最终导致地下水资源衰竭。44.以自贡市大安区盐卤矿开采为例说明对地下水以及周围环境的影响4.1项目地背景自贡因盐设市，是举世闻名的“千年盐都”，有1900余年盐卤开采历史，盐卤的开采不仅为自贡城市建设和经济发展发挥了重要作用，而且历史时期为国家和民族做出了重大的贡献，但是，长期盐卤开采留下了大量的废弃盐井，主要分布于自贡市自流井区、大安区、贡井区（项目区在自流井区、大安区），由于当时成井、封井工艺技术不够完善，并且自流井构造断裂、裂隙发育，地下卤水及天然气沿井筒上串进入上部地下水地层；特别是近年来，连续发现多处卤气沿裂隙溢出地表的现象，如果不尽快对这些废弃盐卤井及淡卤溢出地（点）进行治理，不仅会破坏当地生态环境，还会给城市安全带来严重威胁，严重影响广大人民群众的生产生活。4.2.项目区具体概况4.2.1项目区交通位置项目区位于四川省自贡市自流井区和大安区境内，是历史上盐卤开采井分布最密集的地区（自贡市政府位于自流井区）。 4.2.2项目区自然地理概况4.2.2.1 地形地貌项目区位于四川盆地南部、长江上游的釜溪河畔，地势西北高、东南低，中、浅丘陵起伏，地势由西北向东南倾斜，一般海拔标高在270米至440米之间，城区海拔高度为280米至400米之间。4.2.2.2水文地质概况区内气候温湿，降雨充沛，地表水系发育，排泄通畅。浅层风化带地下水具有埋藏浅，循环交替积极、低矿化、补给来源丰富、动态受降雨控制等特点。区内构造发育，地层倾角平缓，除构造部位外，裂隙不发育，岩体完整性好，储水能力弱。区内出露了以侏罗系自流井组和沙溪庙组的砂、泥岩地层，第四系仅零星分布，泥岩分布面积约占60%。区内井泉流量小，单井出水量一般小于10吨/日，属地下水资源贫乏区。区内浅层淡水发育深度一般小于100m，水质以重碳酸钙型水为主；深部地下水交替缓慢，Cl-离子浓度增高，逐渐转化为氯化钠型水，据统计，井深大于500m，地下水一般转化为具有工业开采价值的盐卤水，但储水量小，仅在黄葛坡断层和自流井背斜东南翼隐伏断层的上盘富集。1996年12月由地矿部四川地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队提交了四川省自贡市水文地质工程地质环境地质综合勘查报告，把区内的主要地下水类型分为五类：1）重碳酸钙钠型水，主要储集在自流井组和沙溪庙组砂、泥岩风化带孔隙裂隙中，主要分布在广大农村地区。2）氯化钠型水，为自贡地区主要的受污染水类型，主要储集于大安寨灰岩、东岳庙灰岩和凉高山砂岩的风化带孔隙裂隙中，主要分布在自贡市各大盐化生产企业、各盐卤生产井井场附近、老盐卤井井口附近，零星分布于输卤管线沿线。3）重碳酸硫酸钙钠型水，主要储集在第四系土层和部分基岩的风化带孔隙裂隙中，主要较集中的分布在城区人口相对密集，受生活废水和工业废水影响地带。4）氯化物硫酸（重碳酸）钙镁型水，主要储集在东岳庙灰岩的孔隙裂隙中，主要分布在自流井城区一带。5）硫酸氯化物（重碳酸）钙镁型水，主要储集在第四系土层和部分基岩风化带孔隙裂隙中，主要分布在特殊工种工厂附近。4.3项目区受污染情况4.3.1土壤污染地下盐溶卤水和天然卤水顺着废弃井井筒上窜入近地表的地层裂隙后，不仅对井口附近地区的地下水造成了污染，还造成了地表土地的盐碱化，致使农作物减产甚至绝产。土地盐碱化的原因有二：卤水直接溢出地表造成耕地盐碱化；当地村民使用受到盐卤污染的地表水及地下水进行灌溉，加剧了耕地的盐碱化；输卤过程中的卤水泄露造成周围土地盐碱化。经初步统计，项目区内共有约900亩农田受到污染，涉及农户（居民）人口约6200人，主要集中在大安区虎头村、新燕村、大山村。照片1：和平乡永田村14组青岩洞地区受到盐卤污染的农田。图中周围地势相对更高地区的油菜花正盛开，而中部低洼地区农作物已多年无法生长。照片2：一处输卤管线附近被污染的鱼塘。4.3.2卤气污染。经过历时1900多年对自流井背斜地区三叠系上统须家河组、中统雷口坡组的黄黑卤水、岩盐矿床、天然气的开采，资源几近枯竭后，近年来，三叠系盐卤矿层中残余岩溶卤水、天然气逐渐聚集，形成了一定的压力，部分卤气通过在自流井背斜地区大量的盐卤井、天然气井与近地表裂隙连通，甚至溢出地表，破坏了生态环境，对空气、水、土壤形成了污染。更由于项目区（自流井背斜地区）是自贡市的老城区，人口密度大，具有毒性、且易燃易爆的H2S气体随着卤气散发到空气中，给人民群众的生命财产安全带来了严重的威胁。4.3.3项目区内水污染现状项目区内的盐卤气井经过多年的开采，由于各种历史原因产生了大量的废弃盐井。废弃井由于没有进行合理有效的封井，导致地下盐溶卤水和天然卤水顺着废弃井井筒上窜入近地表的地层裂隙对井口附近地区的地下水和耕表土造成了污染，具体表现有：（1）大山铺大山村江姐村生活用水井共有288口受到不同程度的污染，涉及人口3206人，严重影响了当地村民的生产生活。（2）大安区和平乡青岩洞地区2006年6月起溢出的地下水矿化度增高，水井被污染。2007年自贡市大安区疾病预防控制中心对和平乡青岩洞地区14组三户村民的井水进行取样水质检测，按农村实施生活饮用水卫生标准准则(二级标准)评价（见表3-3，表3-4、表3-5），三户村民的井水总硬度、氯化物含量均超标。该地区由于地下盐卤开采，导致盐卤水泄露、天然气泄露，以及H2S等有毒气体从井口泄露出来，对周边环境造成了极大影响，做好该地的污染治理是当务之急。5.矿产资源与地下水资源和谐规划思考 没有水,植物无法生长发育,农、林、牧业无法发展;没有水,生态环境无法改善;没有水,一切矿产资源的开发和加工利用都无法进行,而矿产资源的开采又破坏了地下水资源,因此,实现矿产资源开采与地下水资源保护的和协规划,具有重要意义。尤其在矿产资源丰富、但水资源却十分缺乏的我国西部地区,矿产开发需要大量水资源,同时生态环境的保护和恢复离不开水资源,区域可持续发展水资源不可或缺。要做到和谐规划,应在以下几方面着力4: (1)强化地下水资源同属于矿产资源的观念。 (2)开展矿产资源规划复审,排查对水源地有重要影响矿产开发项目。对严重缺水、生态环境脆弱的矿区规划,不管预期的短期经济效益多大,均应符合保水为主、采矿为辅的原则,在不破坏关键地下水资源的前提下,进行矿产资源的适度开发5。 (3)加强公益性水文地质勘查工作,理清维系当地矿产资源开发需求的水源地的补给、径流、排泄条件。6我们没有对地下水资源的现状条件及影响因素进行分析论证,也没有对比分析现有地下水水源地在矿产开采前后水质、水量等的变化情况。因此,单独查明目前地下水的可开采量是不够的。参考文献1张明燕 路江 矿产开发对地下水资源的影响及对策研究M 中国矿业 2008 17（3）2 张发旺.煤矿开采条件下地下水资源破坏及其控制J.河北地质学院学报, 1996, 19 (2): 115-119.3 Zonneveidis. 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