四川雷波县小沟磷矿矿山地质环境问题及防治措施

周兵，吴杰钢，彭向辉

（1.成都理工大学地球科学学院，成都 610059；2.四川发展（控股）有限责任公司，成都 610041；3.四川发展天盛矿业有限公司，四川 雷波 616566；4.四川省第七地质大队，四川 乐山 614000）

四川省雷波县小沟磷矿床位于康滇地轴东缘川滇成磷带北段，是雷波县十二大磷矿区之一，为四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队1988 年发现并开展预查，2008～2021 年进行详查、勘探、补充勘探，确认为一海相沉积超大型磷块岩矿床（赵伟等，2015）。四川发展天盛矿业有限公司小沟磷矿（采矿权）目前处于矿山基建前期准备阶段，即将进入矿山基建和开拓阶段（矿山规划总建设规模为550 万吨/年）。矿业开发活动将造成地形地貌景观改变、土地资源压占毁损、水土环境污染、地质灾害等矿山地质环境问题。因此，本文对雷波县小沟磷矿矿山地质环境问题、防治措施及绿色矿山建设进行了探讨，为合理开发利用小沟磷矿矿产资源、保护矿山地质环境提供重要参考。

1 矿山地质环境背景

1.1 矿区交通及地形地貌

矿区交通条件差，矿区内部仅有部分地段通简易通村公路，矿区至雷波县上田坝镇簸箕梁子村为乡级简易通村公路，道路状况较差，雨季区内交通基本中断，矿区内没有公路贯穿矿区，仅有零星分布的通村公路和以往勘查工作保留的小道，受地形条件限制，矿区南部与矿区北部山势陡峻、沟壑纵横通行极为困难。簸箕梁子至S307 抓抓岩有15 km 县级简易公路，沿S307至雷波县城有40 km 公路相通，雷波县至屏山县新市镇水运码头距离约100 km，距最近的宜宾南站直距130 km。矿区邻近正在修建的宜攀高速（G4216 屏山新市-金阳段），直距约2 km。随着溪洛渡电站的修建，大大改善了区内水路运输条件，雷波与外界可水陆交通相联系（图1）。

图1 雷波县小沟磷矿矿区卫星影像示意图

矿区地处川、滇边界，属四川盆地西南缘的中高山剥蚀、溶蚀山地地貌。山岭谷沟大多呈北西、南东向展布，受西苏角河、过河拉打、约五拉打河流切割形成河间地块。受构造及岩性控制，司机坪、莫红背斜两翼的寒武系下统筇竹寺组（Є1q）、寒武系下统沧浪铺组（Є1c）及寒武系中统西王庙组（Є2x）碎屑岩形成山脊，核部寒武系下统麦地坪组（Є1m）、震旦系上统灯影组（Zbdn）可溶岩侵蚀溶蚀形成宽缓的岩溶谷地，地貌差异明显，顶面地面坡度约10°～30°，沟谷切割形成“U”形谷，局部坡度大于50°～60°。地形有利自然排水。区域总的地势为南西高、北东低，地形起伏较大，矿区内一般海拔1 300～1 800 m，最高点为矿区南部山顶标高2 872.1 m，最低点矿区最低侵蚀基准面的五拉打沟水面标高1084.1 m（为），相对高差1 788.0 m，一般相对高差100～500 m，为中切割的中高山地形。植被不甚发育，有利于地表径流。

1.2 气象水文

矿区内水文网较为发育，河流、溪沟密布，呈树枝状展布，均属金沙江水系。区内金沙江由南东向北东向沿界域东部边境流过，主要河流为西苏角河、溜筒河、过河拉打、西宁河、约五拉打，矿区内主要河流或溪沟为约五拉打及其支沟阿觉拉打、比呷哈洛，根据勘探阶段两溪沟观测资料，平均流量0.44～0.59 m3/s，最大流量约10.2 m3/s。由西向东在簸箕乡附近汇入约五拉打，约五拉打为西苏角河支流。区内自山脊发源的横向冲沟与之汇集，构成不对称树枝状分布。矿区内沟谷多呈“V”字型，基岩裸露，中部地段岩溶发育，两翼山脊为自然分水岭。主要河流的水位、水量变化明显地受大气降水控制，具有来势猛，径流快，易涨易落等特点。洪枯流量相差甚为悬殊，丰水期为5～8 月，流量占全年径流量60%～80%以上；枯水期12～2 月，流量占全年径流量10%～15%。

1.3 矿区水工环地质条件

小沟磷矿主要矿体位于该区侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水；矿区顶底板为富水性弱～中等岩溶充水含水层，属顶底板直接充水矿床，对矿山生产造成危害，矿坑西翼先期开采地段涌水量为4 803.40～7 734.87 m3/d，东翼先期开采地段涌水量为2 242.75～3 274.50 m3/d，矿床水文地质条件属中等。矿体围岩多为半坚硬～坚硬岩组，岩组结构较复杂各类结构面较发育，岩溶发育中等，局部软弱夹层及构造破碎带影响围岩稳定。采矿活动可能造成局部地表水、地下水疏干，矿区现状地质灾害发育中等，诱发和加剧地质灾害危险性中等。矿床工程地质条件、环境地质质量属中等（彭向辉等，2021）。

2 区域稳定性分析

雷波县地处中国南北地震带中段上的乐山马边-雷波-云南昭通地震活动带（区），属于中、强地震区，是西南地区第九个强震发生带，自1993 年以来，已连续16 年被国家确定为地震重点监视防御区，地震预警区和震情短临强化跟踪区县；雷波境内有记载的1.0～7.1 级地震计291 次，其中5 级以上地震24 次，5 级地震17 次，6 级地震6 次，7 级以上地震1 次（图2）。

图2 雷波县及周边地震震中分布图

地震烈度：全县属Ⅶ度区，黄琅、西宁和永盛部分地区为Ⅷ度区，沙陀为Ⅸ度区。新建、扩建、改建建设工程，应当达到地震抗震设防要求，按照国务院有关规定进行地震安全性评价，建设工程应当按照比当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工，增强抗震设防能力。设计基本地震加速度值为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.4 s。

近年来区域内发生高震级的地震数量较少，然而，由于地震容易造成矿山井下围岩失稳、巷道突(涌)水等地质灾害，对矿山基础设施造成严重损坏，同时易诱发崩塌、滑坡、地裂缝等地质灾害。

3 主要地质环境问题

小沟磷矿采用地下开采，地表建设选矿厂、矿石转运胶带及必要的生产辅助设施，占地面积不大。产生地质环境问题主要有以下几个方面：

3.1 地形地貌景观改变

矿山开采、修房筑路、开挖剥土均会造成矿区地形地貌景观的破坏，影响中等。矿山开采、修房筑路、弃土堆放、开挖剥土造成基岩裸露，改变了地貌形态的自然性和连续性、原有景观特征，大量废石的产生，也会影响生态景观。

所有统计学资料都采用SPSS 21.0专业统计学软件进行数据分析，住院时间、住院费用、血红蛋白水平等指标均采用均数±标准差表示，组间用x2检验，组间或组内行t检验，P＜0.05提示差异明显且有统计学意义。

3.2 土地资源压占毁损

矿山开采过程中，废石和选矿产生的尾矿渣、生活垃圾堆放压占毁损土地，可能对矿山的开采带来潜在威胁。采矿产生的废渣石大部分将回填在采空区内，少量废渣石运出井口后，将集中堆放在堆矸场内，并转运至砖厂处理废渣石。

3.3 水土环境污染

（1）水污染。产生的废水包括采矿时井下涌水、选矿废水、尾矿废水和生活污水等。矿区先期开采地段生产井下正常涌水量约为22 123.39 m3/d，最大涌水量34 790.88 m3/d，井下涌水来自地下水，基本无害。选矿厂尾矿废水采取回水利用，原则不外排。坑道排放出矿坑水未经处理，总磷和pH 值会偏高，存在对附近河流和地下水污染的可能性。矿山开采难免会扰动地下水的天然状态，可能会导致地下水位出现一定程度的下降，泉水点流量减小等。

（2）粉尘和噪声污染。矿山在开采、运输等生产过程中，将会产生粉尘污染和噪声污染等环境地质问题。一是井下爆破产生有害气体（炮烟）主要为NOx、CO，是局部、瞬时性的，废气在较短时内集中在采掘面工作面产生。二是井下采掘过程中产生的粉尘。采掘作业过程中的粉尘主要来源于凿岩掘进、爆破、铲装运输等工序，凿岩掘进产生的粉尘强度较大，但扩散范围小，仅限于掘进工作附近；爆破作业产生的粉尘量最大，但形成的高浓度粉尘在空气中维持一定时间段；铲装运输矿石或废石，在巷道内容易造成粉尘飞扬，若不妥当处置，对井下作业人员的身体影响较大。三是噪声主要来自公路运输的交通噪声，通风机的气流噪声及作业过程中设备产生的噪声等。

3.4 地质灾害

（1）边坡失稳：设计开挖出的硐口及人工边坡存在失稳可能性，影响矿山的安全生产；废石废渣堆放场的规划应科学合理，防止发生边坡失稳情况。

（2）地裂缝及地面塌陷：区内大部地段采空区冒落带最大高度、采空区塌陷带及导水裂隙带高度大多小于矿层顶板到地面间距，将有部分废渣充填，预计采空区冒落带、采空区塌陷带及导水裂隙带不会影响到地面。在司机坪背斜西翼近核部ZK4～XZK14-6 一线矿层浅埋区，地面距矿层距离小于150 m，区内岩溶较发育，地下水活动较强烈。可能使地表产生地裂缝、地面塌陷。

（3）滑坡灾害：采空以后，斜坡地带则可能诱发新滑坡等地质灾害或诱发古滑坡复活。

（4）崩塌：受构造节理、裂隙切割和后期侵蚀外力地质作用，地表沟谷边缘及坡麓地带常形成“软基陡崖”斜坡结构，易形成临空面，稳定性较差，易诱发崩塌灾害。

4 矿山地质环境防治措施

4.1 地形地貌景观破坏防治措施

（1）地下开采硐口或井口建设应尽量选取植被稀疏的地段，减少对生态景观的改变；平硐或斜井掘进后应及时支护，避免产生地面塌陷等地质灾害（杨与靖，2019）。

（2）对地形地貌景观的改变可采取场地平整清理、覆土、恢复植被等生态措施进行预防和治理。

（3）合理植树可能吸附粉尘，净化空气，美化环境，植树面积设计占工业场地面积的15%，植树地点主要在路旁、生产辅助设施四周等。在矿山开采完后进行土地复垦，土地复垦的主要对象是废石场、采矿工业场地、临时设施、管线用地。采用生物化学措施，在新恢复的土地上选种当地优势物种，形成景观好、稳定性高的植被面。

（4）采矿废石部分可用于矿山道路建设基层填料，其余部分可用于回填采空区。采矿剥离少量表土堆放于表土临时堆放场，作为矿山后期复垦用土；选矿产生的尾矿建议全部回填井下采空区，其他固体废弃物定期统一清运至指定垃圾填埋场进行处置，以确保对采矿废渣等固体废弃物的处置措施安全有效，去向明确，不会对周围环境造成二次污染。

（5）采用100%全尾砂充填工艺将选矿尾矿充填采空区，地面不再建设尾矿库。

4.2 土地资源压占毁损防治措施

为了防止矿山开采过程中堆放的废土、废石、废渣对矿山开采的威胁，在矿区合适位置平整出大量平台，规范废土、废石、废渣的堆放，尽可能地减少对土地压占毁损。制定系统、科学的恢复治理措施，加大对矿山土地破坏治理工作的投入，大力推进生态矿业。对井巷开口和地下开采等造成的土地资源压占毁损特征，可采用削坡、回填平整、土地复垦、绿化等措施恢复矿山环境。对矿山生活区、矿渣、尾矿等压占的土地资源，采矿结束后进行绿化和复耕。

4.3 水土环境污染防治措施

（1）井下涌水主要来自地下水，基本无害，直接排入附近水体，对周围的环境影响不大。选矿废水在选矿厂循环使用。生活污水经地埋式污水处理装置处理达标后外排。

（2）基建与生产中，严格落实相关的要求和防治措施：一是井口及工业场地开挖地段设置挡墙与护坡；二是临时废石场不占用行洪河道，在临时废石场上游设置拦洪截水沟，下游设置挡墙，并及时进行覆土和恢复植被。三是在道路周围、工业场地周围空地加强植树恢复工作。按规定对水土保持工作进行日常巡视和监测。

（3）废气污染及其控制措施：一是坑内凿岩采用湿式凿岩捕尘；二是为使外排污染物达到排放标准，；三是为防止二次扬尘，车间内设水冲洗装置。四是对原矿仓受矿槽设水力除尘喷嘴降尘及加湿物料。五是对破碎机、筛分机及转运站等受料皮带设水力除尘喷嘴降尘及加湿物料；六是对卸料口不密闭的矿仓上部设喷雾风机降尘；七是对于单独的皮带机转运点和卸料车卸料点，采用布袋除尘机组除尘；八是为保证矿井的空气质量，减少NOx、CO 等有害气体的产生量，回风井废气中粉尘、NOx 浓度小于《大气污染物综合排放标准》(GB16297-2017)二级标准有关限值要求；九是在运输公路、矿石破碎站等易产生扬尘的地方植树和喷水降尘。

4.4 矿山地质灾害防治措施

（1）基建期废石用于填筑坑口及各类场地，生产期废石排入采空区；选矿尾砂通过充填站充填至井下采空区，地面不再建设尾矿库。

（2）为避免地裂缝，地面塌陷，滑坡等地质灾害等的危害，在开采过程中严格按设计部门的开采设计方案开采，留设足够的保护矿柱，规范管理。

（3）在工业广场区进行各项工程建设时，应按规定进行各项评估、评价及工程勘察工作。选择好持力层，避免大开挖坡脚而发生局部斜坡失稳。

（4）矿区山高坡陡，地表水体发育，雨季降雨集中。建议加强工业场地、主井口等场地地质灾害的防范；加强矿山地质环境监测。严禁将尾矿堆积在河床四周，以免为泥石流提供固体物质来源。

（5）矿区关家坪村庄地区居民较多，为确保居民安全，建议对该区域划出安全保护带，开采前作专项论证。

4.5 绿色矿山建设

按照国家六部委《关于加快建设绿色矿山的实施意见》（国土资规〔2017〕4 号文）、四川省国土资源厅《关于加强生态文明建设促进矿产资源绿色勘查开发的通知》（川国土〔2017〕54 号文）要求，明确绿色矿山建设工作的各项目标，强抓环境污染防治和治理工作，在依法办矿、安全生产、规范管理、资源利用、技术创新、节能减排、环境保护、土地复垦等方面开展相关工作。

5 结论

综上，建立企业绿色矿山建设管理体系，生产中控制减少能耗、废弃物排放和加强生态保护。科学利用固体废弃物、废水等，发展循环经济实现矿山企业的可持续发展。矿山企业积极参与“山水林田湖草"防治、土地资源复耕复垦、水土环境污染防治、矿山地质灾害防治、绿色矿山建设等相关工作，走人与自然和谐共生和企业高质量可持续发展道路。