金属矿山的环境地质问题
(A)金属矿山的环境污染
西南地区金属矿山普遍存在重金属污染，尤其是汞、铊等有色金属，尤其是贵州省的万山汞矿、滥木厂汞矿、丹寨汞矿。汞和铊进入食物链，危害人体健康，成为隐形杀手。
采矿过程中的大量矿渣、冶炼过程中的尾矿和矿渣是经过破碎、研磨和不同方法处理后丢弃的矿石组分。同时，许多矿山尾矿，特别是浮选尾矿中含有氯化物、氰化物、硫化物、松油、有机絮凝剂和表面活性剂。这些物质在堆放过程中，受到阳光、雨水和空气及其相互作用的影响，会产生有害气体、液体或酸性水，加剧重金属的流失，污染地下水和土壤，污染周围和下游土壤中生长的作物。这样一来，一些农作物中的重金属含量会成倍或数十倍增加，从而进入人类食物链，破坏生态平衡，产生一系列环境地质问题。资料表明，肺癌的高发与大气中的砷、镉、镍、锰、铊、铍等细颗粒物有明显的关系。铅、汞、砷可导致急性中毒死亡，镉、锰、镍也可诱发心血管疾病。可见，这些重金属无论是在大气中、水中还是土壤中，都可以通过各种渠道进入人体，成为人类的可怕杀手。
1.贵州万山汞矿的汞污染
贵州万山汞矿原为大型中央矿山企业，开采时间始于明朝洪武元年，距今已有600多年的历史。目前矿山资源已经枯竭，矿山已经关闭。然而，数百年的开采和冶炼对环境造成了汞金属污染，破坏了这一地区生物链的良性循环。由于矿山空气污染、土壤污染、水污染、农田污染和农作物污染，矿区及其周边居民的健康和生活环境受到严重破坏。它造成了严重的经济和社会问题。万山镇普通居民尿汞平均超标3.5倍，炼汞工人超标一个数量级。汞中毒患病率占冶炼工人的40%，乡镇企业汞冶炼人员超过50%。全区总流域面积338km2，其中180km2受到不同程度的汞污染危害。有毒水田达433.29hm2，占水稻总面积的27%。玉米和大米汞含量分别超标10.25倍和33.1倍，大白菜汞含量最高超标98.1倍。矿区采矿巷道总长970km，形成大面积采空区，造成地表水大量渗漏，地下水位明显下降，污染多，许多地区人畜饮水困难。当地特区政府不惜重金从17公里外的湖南新棉县取水，解决矿区的饮水问题，但目前仍有3.5万人在饮用被汞污染的水。由此可见，水资源和土壤一旦受到污染，生态环境的恢复是非常困难的，严重威胁着当地人民的健康，形成了矿山及其周边地区的经济和社会问题。贵州是汞矿大省，其他矿山也出现了类似情况，问题相当严重。
2.贵州滥木厂汞矿铊污染
铊(Tl)以同价类质同象、异价类质同象、胶体吸附和独立矿物的形式存在于地壳中，主要以内生作用下的类质同象和外生作用下的吸附形式存在。
黔西南、黔东北少数汞、锑、黄铁矿矿床及其附近土壤均含有铊成分，铊主要存在于相关矿床中，尤其与汞矿关系密切。贵州柯寨含铊硒汞矿、贵州葛塘含铊锑金矿和贵州滥木厂含铊汞矿均含有铊组分。特别是滥木厂汞铊矿床，铊含量最高。
铊污染属于局部污染，但毒性不亚于砷、硫、汞。贵州兴仁牧兰厂汞铊矿区已形成铊污染区，土壤、泉水、蔬菜、动物含量超标。牧兰汞铊矿开采引起的铊中毒在世界上尚属首例(张天福等，2005)。中毒的症状是头痛、胃痛、全身疼痛、失明、脱发和死亡。人体只要摄入T12SO41g，就会死亡。牧兰厂附近村民在1960年和1年出现上述症状的有87例，在191年至1962年出现上述症状的有200多人，造成严重死亡。直到1986到1987的研究才知道上述患者可能是铊中毒。滥木场村民的铊中毒主要是由于饮用了被铊污染的水，食用了含铊高的食物和蔬菜。
贵州滥木场汞铊矿的开采始于明末清初。1957至1960，经地勘队鉴定为大型汞矿。因为贫矿是隐伏矿体，难以进一步勘探开采，所以搁置了。自1958以来，当地村民一直在开采和冶炼汞，并在山野堆积成山的矿石和矿渣。由于原生矿和矿渣长期暴露于地表，受风化淋滤，铊改变了赋存状态，从硫化铊和砷酸铊进入土壤、水体、农作物和人体。由于铊的表观遗传地球化学循环，土壤、水体、粮食和蔬菜受到污染，人们饮用被铊污染的水，食用被铊污染的粮食和蔬菜，导致铊中毒。但当时并不知道是铊中毒。那是1995年6月，央视和《中国青年报》报道了清华大学21岁女生朱令急性铊中毒，与瑞木厂村民的情况十分相似。这才确定瑞木厂的症状是铊中毒。
3.贵州丹寨汞矿的环境污染。
贵州丹寨汞矿每年产生约21000t汞冶炼渣、尾矿、采矿废石等固体废物，其中汞含量为0.005，438+0% ~ 0.06%。尾矿水、洗汞水、洗渣水、炉气冷凝水等废水中汞的浓度为0.008 ~ 0.07mg/L；废气年排放量约为3500×104dm3，其汞浓度为50mg/dm3(林琪伟等，1998)。由于“三废”排放，矿山周边土壤中汞含量为5.91 ~ 327.5 mg/kg，水和大气携带的汞污染范围达数百平方公里。
4.云南省锡铅矿山的环境污染
云南都龙锡矿共有选矿厂11座，其中只有童杰、兴发、满家寨、* *和集团等6座左右有尾矿库，其余5座没有。此外，还有约10个个体非法作坊式小型洗选厂，随意排放废水和尾矿。据统计，都龙锡矿每年直接排入河道的洗矿废水达120×104m3，其中尾矿约27.8×104t。据云南省地质环境监测站监测，污水中硫酸根离子含量高达1160mg/L，悬浮物200mg/L以上，Zn 5.30mg/L，8项指标超过GB 8978-96《污水综合排放标准》。云南个旧锡矿火孤渡尾矿库1965被淹。到2003年，受污染的土地上仍有8 hm ~ 2“毒田”无法耕种。
云南会泽铅锌矿冶炼废水日排放总量为7587m3，其中含酸废水约1163m3，仅加石灰排入石嘴天坑和水库。含酸废水含酸量30180mg/L，含锌4380mg/L，含氟200.0mg/L，含氮200.0mg/L，含有大量有毒有害物质的废水直接排入石嘴天坑，从牛栏江黑鱼洞排出，污染深层地下水。此外，无酸冶炼废水以882m3/d的流量注入牛栏江，不仅污染了河水，还污染了河道两岸砾石层中的潜水。
(2)金属矿山地质灾害
西南地区金属矿山环境地质灾害较为突出，尤其是云南省。
1.金属矿山滑坡地质灾害
采空区常发生山体滑坡，是地表陡坡塌陷造成的。大致有两种:一是采空区位于山下，地下采空区过大，在重力、雨水或地震作用下导致冒顶。另外，采空区地表坡度较陡，山体下部形成自由面，山体上部开裂，在雨水下渗作用下产生崩塌滑坡；二是采空区位于山体上部，采空区地表塌陷形成滑坡。
滑坡是矿山常见的地质灾害，尤其是云南元阳老金山金矿。该矿已有600多年的开采历史，1992期间群采活动激烈，高峰期矿工7000多人。矿区岩体结构破碎，风化强烈，边坡陡峭，雨量充沛，滑坡灾害严重。据云南省地质环境监测站调查，方圆27.6km2范围内，有36处体积大于500m3的滑坡和崩塌。其中，老金山“5.31”和“6.3”山体滑坡发生在1996，造成的破坏最为严重。几天内两次山体滑坡造成372人死亡或失踪，直接经济损失1.4亿元。滑坡发生在老金山矿区老金山西岸北东坡群矿区大木岗-齐合金矿段，三天内两次滑动。其滑坡过程和堆积体分布在老金山北侧，到达金河河道，全长1614.5m，宽120 ~ 300m，总面积26× 14。滑坡后壁为东西向波状陡垂直面，坡度70° ~ 88°，长120m，高16 ~ 48m，高程1400 ~ 1210m。西侧墙长180m，高7 ~ 10m，坡度55°，东侧墙长120m，高10 ~ 15m，坡度55°。剪切出口由西北向东南呈弧形展布，前缘为陡峭的自由面，宽200。滑坡启动快，滑距短，瓦解快。滑体离开剪切出口解体后，具有明显的泥石流运动特征，滑面为中志留统硅质白云岩中强风化带。目前滑坡后墙仍不稳定，雨季经常发生小规模崩塌。
图3-5云南元阳老金山滑坡平面图
(根据吴军等，2003年)
1-滑动体周长；2-滑坡-泥石流边界；3-切出口；四壁陡坎；5-滑坡分区边界；6-二次滑坡；7-二次积累风扇；8—裸露基岩；9—滑动方向；10-春天；11-危岩体边界；12-采矿活动密集区；13-滑坡区划代码；14-区段和编号；15-故障；16-地质界线；17-假整合地质边界；18—中泥盆统老井寨组灰岩；19—泥盆系中宋家寨组页岩夹灰岩；20—中泥盆统马路洞组灰岩；21—志留系中白云岩；22—闪长岩；23—辉长岩辉绿岩；24—河流
图3-6云南元阳老金山滑坡纵剖面图(I-I’)
(根据吴军等，2003年)
1—白云石；2-石灰岩；3—泥页岩夹石灰岩；4-闪长岩；5-滑坡孤石沉积；6-滑坡砾石和粘土沉积物；7—中泥盆统宋家寨组；8—中泥盆统马路洞组；9-中志留世；10—闪长岩；11-弹簧；12-故障；13-地层界线；14 ——岩石产状；15 ——滑动区原始地形线；16—滑坡区划代码:I—滑坡源线，II—滑坡解体分离区，III—台地抗力和消能块石堆积区，IV—剥蚀槽脊堆积区，V—表皮铲舌泥石流堆积区，VI—金鸡河泥石流扇堆积区。
2.金属矿山泥石流地质灾害
西南地区金属矿山泥石流以小型为主，大中型较少。主要类型有暴雨泥石流(四川泸沽铁矿)和尾矿库溃坝泥石流(云南富民钛矿和个旧火孤渡泥石流)。其中暴雨泥石流按来源可分为两种:滑坡、崩塌、水土流失等松散堆积物和采矿废石土。采矿弃土堆放不当引起的泥石流常见，占总数的90%以上；滑坡、崩塌等松散堆积物引起的泥石流比例较小，约占总数的5%；尾矿库溃坝泥石流约占总量的4%。
(1)采矿弃土和岩石堆放不当引起的泥石流。
以四川省冕宁县泸沽铁矿泥石流地质灾害为例，泸沽铁矿位于四川省凉山州冕宁县泸沽镇，属钟山区。该矿为国有中型矿井，建于60年代，70年代投产。该矿自建矿以来，在铁矿山矿区与大顶山矿区之间的盐井沟内堆积了大量的废渣，导致1970 ~ 1984期间沟内发生多次泥石流，直接经济损失达10万元。其中，5月26日泥石流死亡104人(刘希琳等，2004)。同时，由于大量泥沙向下游输送，成昆铁路-泸沽-岳西公路停止运行，造成巨大经济损失。
四川省政府对此高度重视，1982投入30万元紧急救治。1986开始综合治理，5月1990完成治理工程。具体工程包括:①修建3号渣坝(照片3-7)；②修建5号渣坝；(3)修建一排导流堤；(4)在盐井沟两侧的山坡上植树；⑤盐井沟铁路桥增加“余醉”工程；工程造价约500万元。工程投产后，修建了2号渣坝和大顶山支沟坝。该治理项目取得了显著成效。经过多年的暴雨考验，特别是7月1987的92.9mm降雨和10月8日+110.4mm的暴雨，虽然沟内发生泥石流，但大坝成功截流，工程运行正常，坝体安然无恙。具体结果如下:①铁矿排土场坡脚趋于稳定；(2)控制沟床中固体松散材料的向下运动；3号坝、5号坝、大顶山支沟坝等坝拦蓄上游物质，因此淤积线上移较大，流失物质减少，移石能力降低；③沟床纵坡有新的调整，坡度减小，流速减弱；④沟床中下游加宽逐渐减弱(姜建军等，2000)。
图3-7四川省冕宁县泸沽铁矿盐井沟泥石流治理工程之一
尽管如此，由于当地村民在铁矿排土场采矿和选矿，排土场的稳定性已被破坏，渣坝内的砂石已几乎填满，渣坝即将失去功能，新的泥石流隐患正在形成。
(2)溃坝泥石流地质灾害
溃坝泥石流主要发生在一些民营矿山，是由于尾矿库设计不当、尾矿盲目堆放和管理不善造成的。例如，云南中部的富民县和武定县近年来发生了两起尾矿库溃坝事件。一些国有矿山因尾矿坝设计不合理，发生过溃坝泥石流事件，如滇南个旧锡矿火堆沟尾矿库。
云南省富民县丹青罗仕德钛厂溃坝泥石流:丹青位于富民县东北部，为U型冲沟，汇水面积2.8km2，纵坡落差8.5%。罗氏德钛厂为民营企业，其尾矿库位于丹青上游，长150m，平均宽约70m。汇水面积0.2km2，坝体为机械碾压土坝，坝高19m，坝顶宽12m，背水坡率1: 1。由于坝体未设计，尾矿堆放不合理(坝前无干滩)，坝体浸润线高，库容小，坝体增加过快，压实度达不到要求时产生管涌。1999年7月，坝体出现直径约2m的管涌，导致溃坝。溃坝后堆积在库内的尾矿和废水，借助坝顶与坝底的高差和山谷陡峭的纵坡，瞬间形成冲击力巨大的泥石流。约4×104m3的泥沙尾矿和废水迅速排入下游150m处另一家民营企业的尾矿库，在大坝上冲出一条缺口后继续排水，最后冲出谷口，流入三丹河，沿途在沟渠中扫荡房屋和农田。这场灾难造成8人死亡，下游两个村庄的4栋房屋和饮水工程被冲走，山谷两侧长约3公里的大片农田被淤塞掩埋。库容约1km、12000m3的农业灌溉水库淤塞决堤，局部沟床抬高1 ~ 2 m，直接经济损失数百万元。
云南个旧锡矿火孤渡尾矿坝溃坝泥石流:1965年个旧锡矿火孤渡尾矿坝坝前溃决，造成库内尾矿浆约370×104m3泥石流，冲毁闸店农场575间房屋、35.53hm2耕地及下游12个村庄，死亡65438人。粮食损失67×104kg，37头牛受伤，多处道路、桥梁、水利、输电设施受损，迫使云锡公司及当地厂矿停产10天，造成经济损失数千万元。
3.金属矿山地面塌陷的地质灾害
西南地区金属矿山地面塌陷一般规模较小，主要类型为岩溶地面塌陷和采空区地面塌陷。岩溶地面塌陷主要发生在云贵东部碳酸盐岩半裸露地区的矿山企业。其主要原因是矿山利用岩溶漏斗或岩溶洼地堆积尾矿，在尾矿压力和尾水冲刷作用下，库底发生岩溶塌陷。岩溶塌陷是突发性的，往往造成人员伤亡、财产损失和地下水污染。云南个旧锡矿、玉溪上厂铁矿和贵州遵义、松桃锰矿发生地面塌陷。
(1)矿井岩溶地面塌陷地质灾害
个旧锡矿岩溶地面塌陷:个旧锡矿先后使用了31个尾矿库，总设计库容19550.7×104 m3。大部分尾矿库位于岩溶漏斗或岩溶洼地，其中27座尾矿库先后发生了不同规模的岩溶塌陷，火渡峪、牛坝黄、老厂等尾矿库岩溶塌陷危害较大。
玉溪上厂铁矿岩溶地面塌陷:玉溪上厂铁矿尾矿库选择了选矿厂附近的岩溶洼地。岩溶洼地位于背斜轴部和地表分水岭地带，洼地西侧发育一个落水洞，地下岩溶管道发育。尾矿库建成后多次发生岩溶塌陷，其中危害最大的一次为1，发生在1980 65438+2月。这次塌陷使近10×104m3的矿泥和水沿天坑涌入地下岩溶管道，堵塞了地下暗河，为下游三个自然村提供了近万亩农田灌溉和人畜饮水。
(2)采空区地面塌陷地质灾害
易门铜矿塌陷:四个矿段全部塌陷，面积530hm2，其中狮子山矿段面积400hm2。崩塌影响破坏山林21 hm2，耕地16.7hm2，威胁3个村庄安全，搬迁部分生产生活设施，死亡14人。
东川铜矿塌陷:塌陷面积达111.5hm2，严重威胁矿区生产生活安全。
独龙锡矿塌陷:花石头等6个采空区地表塌陷，总面积50hm2 ~ 2以上，塌陷坑最大深度40 m，死亡4人，损坏房屋42间，毁坏耕地28hm2 ~ 2。
个旧矿区塌陷:地面塌陷总面积约19.5×104 m2，受损建筑物面积4000m2，森林、农田、耕地受损* * *约10hm2。仅老厂房倒塌，损坏房屋40余间，面积8,000m2，造成财产损失约2000万元。仍有1000多居民和4000万元财产受到威胁。
4.金属矿山突水地质灾害
与能源矿山相比，西南地区金属矿山突水地质灾害较少，一般形成于破碎带或无规律、无计划开采的巷道中。如云南省大理市鹤庆北衙金矿主斜井与风井E21、E212接触带标高1789 ~ 18120 m3/h发生突水，涌水量80 ~ 120 m3/h，瞬时最大突水量。导致1734m(1760m)中段停车场、1774m(1800m)北缘矿脉和中段停车场被淹，采场被淹，部分坑段坍塌，停产40天处理事故。该矿涌水原因是主斜井紧邻东山河，在掘进过程中遇到破碎带。由于支护不及时，顶板隔水层变形冒落，导致河水渗漏。
5.金属矿山地裂缝地质灾害
地裂缝一般与采空区有关，地裂缝往往是由采空区塌陷引起的。地面开裂会损坏房屋，破坏耕地，威胁矿区生产安全。比如云南易门铜矿狮子山东南坡、凤山西北坡、东坡、七拉浪顶，伴随着采空区塌陷，山体全部开裂。裂缝长度从10到600米不等，宽度从0.5米到几米不等，最大的深不见底。裂缝主要出现在雨季，导致地表山体不稳定，出现崩塌和滑坡。云南独龙锡矿曼家寨矿区主要为私营矿区，有两个相邻的村庄，曼家寨和迪达村，00户5117人，两村附近有83条采矿巷道。由于采矿形成的大面积采空区，地面因不均匀沉降而开裂，满家寨和迪达村共有42户。其中有16户房屋墙体开裂倾斜严重，满家寨村后山坡开裂，形成一条长200m、宽20 ~ 30 m的裂缝，严重威胁两村村民的生命安全。目前，村民已经陆续搬迁。
西藏罗布莎铬铁矿和朗县铬铁矿存在地裂缝。前者有65，438+00(照片3-8)，后者有5，3-20m长，0.1-0.5m宽，0.4-1.0m深(李震等，2005)，底宽底窄。其原因与采空塌陷的拉应力有关。
(C)金属矿对资源的破坏
西南地区金属矿占用和破坏的面积小于能源矿和非金属矿。根据四川省的统计数据，四川省矿山占地面积为91720.72hm2，其中能源矿山占地面积最大，达到68251hm 2，其次是非金属矿山，达到19386.2hm2，金属矿山占地面积最少，达到411.9。金属矿山一般占用大量土地，如采场、固体废物和尾矿池。如四川攀钢集团矿业公司攀枝花铁矿，是我国著名的大型铁矿，采场和固体废弃物占用面积为1.039 hm2。
西藏自治区矿业发展相对落后，矿山企业较少，有253 * * *。但由于露天矿山较多，特别是砂金的开采，仍然占用和破坏了大量土地。西藏自治区的矿业开发占用和破坏了9940.46hm2的土地，其中50%以上被砂金矿占用，造成了矿区草地破坏的严重后果(照片3-9至3-12)。
图3-8西藏罗布莎铬铁矿区地裂缝。
图3-9西藏大岔砂金矿选矿厂
照片3-10西藏马友木砂金矿
照片3-11西藏奔那藏布砂金矿选矿厂
照片3-12西藏奔那藏砂金矿