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摘 要：以应城西头村矿区为例，介绍水采盐矿对地质环境的影响。本文通过分析水溶岩盐矿的开采工艺，重点分析了岩盐矿水溶开采项目对地质环境的影响，针对其地质环境影响特点，制定了重点防护措施，为同类矿山环境保护与治理提供借鉴。
关键词：盐矿;水采;地质环境;治理
1基本情况
1.1矿山基本情况
西头村井田为新设矿权，位于应城四里棚办事处大田村和应城市三合镇西头村，设计规模为180万吨每年。该井田内包括了原应城盐矿水采试验区，应城盐矿水采试验始于1970年，于1980年停采，开采井深330-340m。井田内其它地段都没有开采活动。矿山采区布井大致为南北向，垂直矿体长轴方向，局部地段由于矿块面积及村庄的限制，也可变换方向布井。在采区内共可布置50对水平连通井、三对自然联通井和两口单井。
1.2矿山开采现状和开采方式
矿山目前开采对象为赋存于下第三系膏盐组岩盐段中的岩盐，采区均采用特有的钻井水溶开采 ，采用对井定向钻探连通法为本矿区钻井开拓方式。
2、矿山地质环境现状与预测
2.1矿山地质环境现状
矿山地表目前没有发生过地质灾害，含水层破坏和地形地貌景观及土地资源破坏程度较轻。没有明显地质环境问题产生，基本保持在矿山开采前的自然状态。
分布于矿区内原水采试验区，占地面积0.26 km2，该区存在的主要问题是：原应城盐矿水采试验区段已形成溶腔区域，目前没有发现地面沉降和地面塌陷。
2.2矿山地质环境预测
2.2.1地面塌陷预测
水采矿区地质灾害主要是由于岩盐开采而引起的地面塌陷事故。水采矿区岩盐矿层顶板地层岩性为硬石膏岩、白云岩、灰岩、泥质灰岩等，岩石强度高，地层稳定性好。
根据同类岩盐矿床经验数据，岩盐矿溶解侧溶角12?～42?，采矿溶解直径为70～100m。随着开采的持续进行，溶腔不断扩大，使地应力平衡状态被破坏，当溶解扩大至超过跨度极限时，顶板岩层失稳引起垮塌，在溶腔以上一定范围形成崩落带、裂隙带和沉降带，在此“三带”范围内地应力变化较大，地层位移较大，有可能导致卤井事故或环境地质灾害。
根据其它同类矿山的地表开裂变形与塌陷资料综合分析研究，推引出计算因地下溶腔区过大和水溶开采工程不到位引发的顶板张裂变形影响高度（H）的经验式为：
式中：K——安全系数，取2;
——与顶板上覆岩体完整程度有关系数，一般取2～4之间，本区取3;
——顶板以上地层的平均重度（KN/m3），本矿段取25.2KN/m3;
h——溶腔区平均高度（m），本区取4m;
——地层（矿层）的平均倾角（度），取5°;
Rt——溶腔区顶板以上岩石平均饱和抗压强度（MPa），取8 MPa;
——溶腔区地形平均坡角：据该水采矿区地形图量定，取15°。
通过计算，H=179.5m，即当顶板至地表的高度小于179.5m时，易产生地面开裂变形，当大于179.5m m时，地面相对较稳定，一般不易产生地面开裂、塌陷变形。
本矿区开采盐层顶板183.14m-265.15m以下，该采深处于安全临界开采深度左右，盐层开采可能引起地面沉降或塌陷;井下溶腔卤水沿水泥环上窜至地下含水层，造成含水层水量过度采出，引起地面沉降或塌陷;卤水对套管的腐蚀、氧化作用，有可能引起套管穿孔，导致采出卤水进入浅层地下水，形成地下水过量抽起，从而引起地表塌陷。
原应城盐矿水采试验区已有四十多年的开采历史，分布有15口盐井，由于年代久远现阶段对15口井的封堵等具体情况不明，区水采实验溶腔分布地段存在地面塌陷和地面沉降地质灾害隱患，在今后的矿山开采过程中，若工程建设施工不当，联通了水采岩盐形成溶腔后有诱发地面塌陷和地下水污染的危险。
2.2.2地下水影响的预测
1、卤水上窜
矿山开采对象为赋存于下第三系膏盐组岩盐段中的岩盐，采区均采用特有的钻井水溶开采，在卤井施工中用水泥固井封闭与含水层隔离。在岩盐开采过程中，由于卤水对套管的腐蚀、氧化作用使套管破坏致开采卤水上窜，进入浅层地下水，对浅层地下水造成污染，为此，开采过程需密切观察和检查，发现污染问题要及时注水泥封堵，严防造成浅层地下水污染。
2、地下水均衡破坏
水采矿区随着地下水以侧向径流形式向区外排泄、人工开采，地表水大量遭受污染，评估区用水方面都集中于水质良好、动态相对稳定的地下水，这就造成地下水大量消耗、水位降低，随着区域水位的下降，第四系含水层水位也可能随之下降。由于岩盐矿本身为隔水层，且井田岩盐矿床之上的上钙芒硝段、上硬石膏段、文峰塔泥灰岩组均为隔水层，对矿区地下水位降落的影响半径有所抑制，矿区疏排水量较小，因此产生严重的大范围地下水资源枯竭可能性较小。
矿山对地形地貌等其它方面影响较小。
3.存在的主要问题及防治重点措施
3.1存在的主要问题
1、矿山周边地质环境复杂：据调查，周边报废盐井未经处理封堵，卤水与上部含水层联通，地面冒卤涌水，多次发生地面塌陷、地面沉降、地下水污染等地质灾害。
2、水文地质工作不够扎实，水文地质资料不充实，因此在工程施工过程中很容易造成突水、透水、地下水联通等事故。
3、原开采实验区的开采情况由于地质资料缺失时间久远而无法查明，已经封存的老井由于封井工艺不明确可能存在卤水上窜的风险，且已形成的溶腔情况不明。
4、矿山服务年限较长，开采井布置较多，这就对施工和开采过程中的工艺和管理有着极为严格和苛刻的要求。
3.2防治重点措施
1、防治的重点应该在于防控于未然。目前矿山地质环境现状还算良好，做好地质环境的保护就会减少今后的恢复治理，因此提高施工工艺、固井工艺和开采工艺就尤为重要了。
2、加强水文地质勘查工作，以便有详细的基础资料用于今后的施工和管理工作。
3、对试验采区地段的废弃盐井应逐一进行检查，对问题井应认真封堵。对试验采区已形成的溶腔区域，勘查和新建井过程应该避开，避免因工程联通而卤水上窜污染地下水、诱发地面塌陷。
4、加强矿山施工质量、施工工艺和施工管理，把日常巡查和监测做到常态化，把事故熄灭在苗头。矿山结束服务后严格认真做好封井工作，做好生态修复工作。
4.结论
本文主要对应城西头村井田盐矿地质环境保护与治理工作进行了简单的阐述，对矿山开采过程中可能产生的地质环境问题进行了简单的分析并提出了一定的防治措施和建议。矿山的地质环境保护工作应重于事前防控而非事后治理。
参考文献：
[1]《湖北省盐矿地质勘查规程》、《湖北省盐矿水溶开采设计规程》、《湖北省盐矿水溶水采生产技术管理规程》（2008年版、简称“新三项规程”）;
作者简介：第一作者简介：王莹（1985-），女，工程师，本科，水文与水资源工程专业，从事矿区水文地质、工程地质、环境地质工作。
关键词：盐矿;水采;地质环境;治理
1基本情况
1.1矿山基本情况
西头村井田为新设矿权，位于应城四里棚办事处大田村和应城市三合镇西头村，设计规模为180万吨每年。该井田内包括了原应城盐矿水采试验区，应城盐矿水采试验始于1970年，于1980年停采，开采井深330-340m。井田内其它地段都没有开采活动。矿山采区布井大致为南北向，垂直矿体长轴方向，局部地段由于矿块面积及村庄的限制，也可变换方向布井。在采区内共可布置50对水平连通井、三对自然联通井和两口单井。
1.2矿山开采现状和开采方式
矿山目前开采对象为赋存于下第三系膏盐组岩盐段中的岩盐，采区均采用特有的钻井水溶开采 ，采用对井定向钻探连通法为本矿区钻井开拓方式。
2、矿山地质环境现状与预测
2.1矿山地质环境现状
矿山地表目前没有发生过地质灾害，含水层破坏和地形地貌景观及土地资源破坏程度较轻。没有明显地质环境问题产生，基本保持在矿山开采前的自然状态。
分布于矿区内原水采试验区，占地面积0.26 km2，该区存在的主要问题是：原应城盐矿水采试验区段已形成溶腔区域，目前没有发现地面沉降和地面塌陷。
2.2矿山地质环境预测
2.2.1地面塌陷预测
水采矿区地质灾害主要是由于岩盐开采而引起的地面塌陷事故。水采矿区岩盐矿层顶板地层岩性为硬石膏岩、白云岩、灰岩、泥质灰岩等，岩石强度高，地层稳定性好。
根据同类岩盐矿床经验数据，岩盐矿溶解侧溶角12?～42?，采矿溶解直径为70～100m。随着开采的持续进行，溶腔不断扩大，使地应力平衡状态被破坏，当溶解扩大至超过跨度极限时，顶板岩层失稳引起垮塌，在溶腔以上一定范围形成崩落带、裂隙带和沉降带，在此“三带”范围内地应力变化较大，地层位移较大，有可能导致卤井事故或环境地质灾害。
根据其它同类矿山的地表开裂变形与塌陷资料综合分析研究，推引出计算因地下溶腔区过大和水溶开采工程不到位引发的顶板张裂变形影响高度（H）的经验式为：
式中：K——安全系数，取2;
——与顶板上覆岩体完整程度有关系数，一般取2～4之间，本区取3;
——顶板以上地层的平均重度（KN/m3），本矿段取25.2KN/m3;
h——溶腔区平均高度（m），本区取4m;
——地层（矿层）的平均倾角（度），取5°;
Rt——溶腔区顶板以上岩石平均饱和抗压强度（MPa），取8 MPa;
——溶腔区地形平均坡角：据该水采矿区地形图量定，取15°。
通过计算，H=179.5m，即当顶板至地表的高度小于179.5m时，易产生地面开裂变形，当大于179.5m m时，地面相对较稳定，一般不易产生地面开裂、塌陷变形。
本矿区开采盐层顶板183.14m-265.15m以下，该采深处于安全临界开采深度左右，盐层开采可能引起地面沉降或塌陷;井下溶腔卤水沿水泥环上窜至地下含水层，造成含水层水量过度采出，引起地面沉降或塌陷;卤水对套管的腐蚀、氧化作用，有可能引起套管穿孔，导致采出卤水进入浅层地下水，形成地下水过量抽起，从而引起地表塌陷。
原应城盐矿水采试验区已有四十多年的开采历史，分布有15口盐井，由于年代久远现阶段对15口井的封堵等具体情况不明，区水采实验溶腔分布地段存在地面塌陷和地面沉降地质灾害隱患，在今后的矿山开采过程中，若工程建设施工不当，联通了水采岩盐形成溶腔后有诱发地面塌陷和地下水污染的危险。
2.2.2地下水影响的预测
1、卤水上窜
矿山开采对象为赋存于下第三系膏盐组岩盐段中的岩盐，采区均采用特有的钻井水溶开采，在卤井施工中用水泥固井封闭与含水层隔离。在岩盐开采过程中，由于卤水对套管的腐蚀、氧化作用使套管破坏致开采卤水上窜，进入浅层地下水，对浅层地下水造成污染，为此，开采过程需密切观察和检查，发现污染问题要及时注水泥封堵，严防造成浅层地下水污染。
2、地下水均衡破坏
水采矿区随着地下水以侧向径流形式向区外排泄、人工开采，地表水大量遭受污染，评估区用水方面都集中于水质良好、动态相对稳定的地下水，这就造成地下水大量消耗、水位降低，随着区域水位的下降，第四系含水层水位也可能随之下降。由于岩盐矿本身为隔水层，且井田岩盐矿床之上的上钙芒硝段、上硬石膏段、文峰塔泥灰岩组均为隔水层，对矿区地下水位降落的影响半径有所抑制，矿区疏排水量较小，因此产生严重的大范围地下水资源枯竭可能性较小。
矿山对地形地貌等其它方面影响较小。
3.存在的主要问题及防治重点措施
3.1存在的主要问题
1、矿山周边地质环境复杂：据调查，周边报废盐井未经处理封堵，卤水与上部含水层联通，地面冒卤涌水，多次发生地面塌陷、地面沉降、地下水污染等地质灾害。
2、水文地质工作不够扎实，水文地质资料不充实，因此在工程施工过程中很容易造成突水、透水、地下水联通等事故。
3、原开采实验区的开采情况由于地质资料缺失时间久远而无法查明，已经封存的老井由于封井工艺不明确可能存在卤水上窜的风险，且已形成的溶腔情况不明。
4、矿山服务年限较长，开采井布置较多，这就对施工和开采过程中的工艺和管理有着极为严格和苛刻的要求。
3.2防治重点措施
1、防治的重点应该在于防控于未然。目前矿山地质环境现状还算良好，做好地质环境的保护就会减少今后的恢复治理，因此提高施工工艺、固井工艺和开采工艺就尤为重要了。
2、加强水文地质勘查工作，以便有详细的基础资料用于今后的施工和管理工作。
3、对试验采区地段的废弃盐井应逐一进行检查，对问题井应认真封堵。对试验采区已形成的溶腔区域，勘查和新建井过程应该避开，避免因工程联通而卤水上窜污染地下水、诱发地面塌陷。
4、加强矿山施工质量、施工工艺和施工管理，把日常巡查和监测做到常态化，把事故熄灭在苗头。矿山结束服务后严格认真做好封井工作，做好生态修复工作。
4.结论
本文主要对应城西头村井田盐矿地质环境保护与治理工作进行了简单的阐述，对矿山开采过程中可能产生的地质环境问题进行了简单的分析并提出了一定的防治措施和建议。矿山的地质环境保护工作应重于事前防控而非事后治理。
参考文献：
[1]《湖北省盐矿地质勘查规程》、《湖北省盐矿水溶开采设计规程》、《湖北省盐矿水溶水采生产技术管理规程》（2008年版、简称“新三项规程”）;
作者简介：第一作者简介：王莹（1985-），女，工程师，本科，水文与水资源工程专业，从事矿区水文地质、工程地质、环境地质工作。