淮安市洪澤鹽盆地質環境監測網建設的實踐

張以高，丁厚金，喻永祥，盧 寶，陳 杰，李后堯

(1．江蘇省地質調查研究院，江蘇 南京 210018;2．淮安市國土資源局，江蘇 淮安 223005)

淮安市洪澤鹽盆地質環境監測網建設的實踐

張以高1，丁厚金2，喻永祥1，盧 寶2，陳 杰1，李后堯1

(1．江蘇省地質調查研究院，江蘇 南京 210018;2．淮安市國土資源局，江蘇 淮安 223005)

隨著巖鹽礦床逐步得到開發利用，鹽礦開采過程中引發的地質環境問題也日益受到人們的關注，而目前對鹽礦開采引發的地面沉降和地下水污染等地質環境問題以理論研究居多，鮮有實際監測數據支撐，雖然有少量鹽礦開展了監測工作，但其監測范圍也多限于單個礦區、監測內容多為單個地質環境問題(如地面沉降的專項監測)。洪澤鹽盆地質環境監測網是我國首個在整個鹽盆范圍內(覆蓋現有開采區及規劃開采區)統一規劃建設的、集地面沉降和地下水污染為一體的綜合監測網絡，它的建設不僅極大地全面推進了洪澤鹽盆礦山地質環境保護的進程，而且其建設經驗、監測手段、運行管理模式也為其他地區鹽類礦床的地質環境保護提供了有效的借鑒，同時，長期的監測數據也能為進一步研究鹽礦開采區的地質環境問題提供可靠的基礎資料。

鹽礦;地質環境;地面沉降;地下水污染;監測;洪澤鹽盆;江蘇淮安

0 引言

水溶法開采地下巖鹽已有多年的歷史，隨著鹽化工業的迅速發展，鹽礦的開采規模、強度均呈快速增長的趨勢，開采過程中引發的地質環境問題也日益顯現;其中地面沉降和地下水污染問題最為常見，已有多家鹽礦出現過類似問題，如20世紀八九十年代湖南湘澧鹽礦和湖北應城鹽礦相繼發生了3起地面下沉問題，最大下沉量達2．85m(余勇進，1998;肖尚德等，2003;續培信，2011);英國維涅爾達鹽礦曾破壞城市住房400多套，法國帕達林吉雅水溶采鹵造成地面下沉，損害了通往巴黎的鐵路線(劉成倫等，2003);衡陽鹽礦茶山坳巖鹽礦段的含水層受到鹵水的污染咸化(劉良美，2004)。

雖然鹽礦開采易引起地面沉降和地下水污染的問題已基本得到大家的共識，但目前僅少量鹽礦在其開采區范圍內開展了單項地面沉降監測工作，如云南喬后鹽礦、湖北沙隆達鹽礦(那云宏，1997;胡冰等，2003)。隨著人們對礦山地質環境問題日益重視，在巖鹽礦區開展更為全面的地質環境監測也愈見緊迫。

根據礦山地質環境保護的精神，洪澤鹽盆統一規劃、建設了集地面沉降和地下水污染為一體的監測網絡，監測網絡既包含了現有開采區，也覆蓋了規劃開采區，同時在建設管理模式上也進行了嘗試。洪澤鹽盆地質環境監測網絡的建設不僅推進了本區礦山地質環境保護的進程，而且也為其他地區同類礦山監測網的建設工作提供了有效的借鑒。

1 礦區地質

洪澤鹽盆位于淮陰市趙集鎮—西順河鎮一帶(圖1)，面積約82km2;在地質單元上位于下揚子準地臺蘇北盆地西北部的洪澤凹陷。洪澤凹陷走向北東，是一南斷北超、南厚北薄的中新生代箕狀斷陷(舒福明，2004);凹陷內以單斜構造為主，巖層走向近北東，傾向南東，一般5°～10°。

洪澤鹽盆位于洪澤湖東畔，地貌類型為沖積、沖湖積平原，地表104m～120m為第四系土層，巖性以粉質黏土、粉土及砂礫層等為主;鉆孔揭露第四系下部地層主要為第三系鹽城組、三垛組、戴南組和阜寧組。鹽城組主要由黏性土及砂性土層組成，局部夾泥巖，屬河流相沉積，厚75m～320m;三垛組上部為泥巖、粉砂質泥巖夾粉砂巖，下部為粉砂巖、含鈣泥巖、粉砂質泥巖與細砂巖互層，屬河流－淺湖相碎屑巖沉積，厚200m～951.5m;戴南組上部以泥巖、礫砂巖為主，中部多為砂巖與砂質泥巖互層，下部以含鈣云質泥巖與粉、細砂巖互層為主，屬河、湖交替環境碎屑巖沉積，厚150m～450m。阜寧組上部為含鹽地層，中下部以泥巖、砂巖及砂礫巖為主，厚度一般在1 000m以上。

圖1 洪澤鹽盆現有礦區交通位置圖

阜寧組四段為目前主要勘探開發的含鹽地層，厚150m～815m，巖性以泥質石膏巖，鹽巖、泥質鹽巖、無水芒硝巖、泥質鈣芒硝巖等為主。該含鹽地層可分為5個巖性亞段，其中僅有上鹽亞段和下鹽亞段兩個含礦層段;上鹽亞段厚85m～142m，可分出約7個石鹽礦層，礦層單層厚度較大，品位高、夾石層少;下鹽亞段厚299m～485m，由多個石鹽、無水芒硝與淡化夾層疊合而成，礦層單層厚度較小，無夾石或夾石少而薄(石健等，2007)?？傮w而言，洪澤鹽盆巖鹽礦體具有分布面積廣、厚度大、品位高、層位穩定、埋深適中、產狀平緩的特征。

2 礦區水文地質

2．1 含水層特征

洪澤鹽盆地下水以松散巖類孔隙水為主，主要發育4個含水層(組)，其特征如下。

第Ⅰ含水層：以全新統—上更新統粉質黏土、粉土、粉砂為主，厚15m ～40m，單位涌水量0．05L/s·m～0．2L/s·m。

第Ⅱ含水層：以中、下更新統粉砂、粉細砂及含礫中粗砂組成，厚30m ～50m，單位涌水量0．52L/s·m，滲透系數2．54m/d，富水性較好。

第Ⅲ含水層：以鹽城組中上部含礫細、中粗砂為主，層厚小于40m，單位涌水量1．47L/s·m，滲透系數 8．97m/d，富水性較好。

第Ⅳ含水層：以鹽城組下部的含礫細、中、粗砂為主，厚151m ～270m，單位涌水量1．08L/s·m，滲透系數 2．4m/d，富水性好。

2．2 隔水層(組)特征

根據礦區水文地質勘探資料，本區主要隔水層分布及特征如下。

松散巖類隔水層：為松散孔隙含水層間的隔水層，以黏性土為主，局部有泥巖夾層。

三垛組上部隔水層：為Ⅳ層隔水底板，以泥巖、粉砂質泥巖為主，厚285m～460m，單位涌水量為4.82 ×10－5L/s·m，隔水性能良好。

三垛組下部—戴南組隔水層：為含鹽地層隔水頂板，厚590m～780m，以砂巖、泥質砂巖、泥巖為主，巖體膠結程度高，孔隙度較低、泥質含量高，具備良好的隔水性能。

2．3 地下水開采現狀及動態特征

本區第Ⅰ含水層以民井開采為主，開采規模較小，水位埋深1．7m～4．2m;第Ⅱ含水層開采較少，水位埋深4．5m～5．5m，基本處于自然狀態;第Ⅲ、Ⅳ含水層有零星分布有開采井，開采量總體不大，區域地下水位受開采影響較小，目前地下水位埋深15m～20m。

區內鹽礦主要采用水溶法開采，由于周邊地表水豐富，鹽礦生產用水以取用地表水為主，僅紅星鹽礦、太平洋化工等少量鹽礦布置有深層開采井，單井年開采量約10萬m3;深層地下水雖有零星開采，但開采井有限，開采量不大，由于深層水富水性好，地下水開采對區域地下水位未產生明顯影響，僅使局部水位有一定幅度的下降，其下降幅度也較小。

3 鹽硝礦開采現狀及規劃

3．1 開采技術條件及開采方法

洪澤鹽盆構造簡單，地層傾角平緩，沉積穩定，鹽硝礦層結構基本未遭受破壞，石鹽礦層最厚達23．8m，芒硝礦層最厚達14．5m。鹽礦開采過程中的溶解性能試驗表明，本區石鹽、無水芒硝溶解性能較好，鹵水質量較高，有害雜質均在規定范圍內，溶腔被碎屑物質充填范圍小，有利于連續上溶生產。

根據開采技術條件，本區較適宜的開采方法為鉆井水溶法;目前已在生產的鹽礦開采工藝以單井兩管建槽、雙井定向強制連通法為主，少量鹽礦采用單井兩管油墊對流法、三井油墊建槽自然連通法等。

3．2 開采現狀

洪澤鹽盆共有13家鹽硝礦在采礦山，現有礦區總面積約19km2，擁有各類鹽井172眼，設計開采規模超過1 000萬t/a，鹽盆內各鹽硝礦礦山情況見表1。本區絕大多數礦山礦界直接相連，在平面上形成組團式開采區，其中江蘇油田礦業開發總公司淮安趙集鹽礦設計開采規模最大，達270萬t/a，淮安南風鹽化工有限公司石鹽、芒硝礦鹽井數量最多，達66眼。

3．3 規劃開采情況

根據鹽盆內現有探礦權的分布來看，本區未來的開采區有向南部擴大的趨勢;規劃開采區基本覆蓋了自現有礦區南部邊界至洪澤湖湖邊的區域;同時根據遠期規劃，現有礦界北部也為遠期規劃開采區，規劃開采范圍基本控制在現有北部邊界外1.5km的范圍內。

表1 洪澤鹽盆已有鹽硝礦企業及開采情況

4 統一建設監測網的目的及意義

4．1 落實措施、減輕負擔

各礦區的《礦山地質環境保護與治理恢復方案》中均明確要求礦區需建設地面沉降和地下水監測網，分別建設存在重復建設和成本較高的問題;統一建設地質環境監測網不僅有效地落實了礦山地質環境監測工程，而且避免了重復建設，降低了建設成本，切實減輕了礦山企業的負擔。

4．2 統一建設、合理布局

本區各礦區相鄰、開采工藝相似，引發的地質環境問題也具有共性，分別建設監測網監測方法難以統一、數據也難以融合，更不利于地質環境的總體把握;統一規劃、建設監測網不僅能科學、合理的布設監測設施、最大效率的發揮監測網的功能，而且更易與國家地面沉降和地下水監測網相銜接、相互驗證，提升監測成果的應用價值。

4．3 加強礦山監測、保護地質環境

開展礦山地質環境監測的目的是及時了解礦區地面沉降和地下水污染動態，一旦出現地面沉降跡象，可通過及時調整開采情況，防止地面沉降的惡化;一旦出現地下水污染，則可通過排查找出污染源，采取措施防止減輕污染?？傊?，通過監測工作能及時發現問題并采取措施，有效地保護礦山地質環境。

4．4 通過長期監測、指導鹽礦開發

目前，鹽礦安全開采深度計算以參照煤礦經驗公式為主，而二者在諸多方面差異較大，參照煤礦經驗可能會造成資源的浪費;此外，鹽礦開采強度的確定也缺乏監測數據的支持。地面沉降監測成果能為合理確定鹽礦安全開采深度、開采強度等技術指標提供依據，科學指導鹽礦的開發利用，提高資源的可利用率。

5 地質環境監測網的建設

5．1 建設管理模式

本次地質環境監測網的建設是在以鹽礦企業為主體、國土資源主管部門負責組織、監督、地質技術服務單位具體實施的建設管理模式下進行的。根據“誰破壞、誰恢復、誰受益、誰投入”的原則，地質環境監測網建設的主體方為鹽礦企業，為建設過程提供全方位的支持;地質技術服務單位為具體的實施者，為監測網的建設運行提供地質技術服務;國土資源主管部門則本著公平、公正的原則負責組織、協調、監督全過程;這種分工細致、職責明確的建設管理模式不僅極大地推進了地質環境監測網的建設進程，而且為今后監測設施的管理、監測網的運行奠定了良好的基礎。

5．2 地質環境監測網的布設

5．2．1 地面沉降監測 地面沉降的監測采用水準測量和GPS測量相結合的方法，其中水準測量主要監測礦區垂直位移，GPS測量則對水平、垂直位移展開全方位的監測，兩種監測數據還可相互驗證，增強數據的可靠性。

根據確定的測量方法，布設的監測設施為基巖標、普通地面標和GPS標?；鶐r標共布設WJ3、WJ4兩個，WJ3位于南風鹽礦采區內，標底位于鹽礦層頂板之上、主要含水層位之下的新鮮基巖中，WJ3基巖標位置地層情況見表2，WJ3基巖標是作為監測開采區基巖面高程變化的監測標使用，通過它的監測數據能掌握開采活動對基巖頂板蓋層的影響程度和變化趨勢，可以較為有效地分析引起地面沉降的根本原因;WJ4基巖標位于鹽礦的影響區范圍以外，作為水準測量參照的基準點。本區地面監測標圍繞現有采區及規模開采區布設，測線方向大致與礦層的走向和傾向方向平行，在鹽礦開采區及重要居民點附近監測標的布點密度一般500m～1 000m，其他區域布點密度一般1 000m～2 000m;根據上述原則，共布置3條測線，普通地面標41個，GPS監測標6個。洪澤鹽盆地面沉降監測網見圖2。

表2 WJ3基巖標位置地層劃分表

5．2．2 地下水監測網 地下水監測主要采用定期取樣分析的方式開展，測定離子以Cl－、SO2－4、Na+、Mg2+、K+、NH4+等為主，根據水質分析數據的對比來了解礦區地下水污染的動態變化情況。

監測井在地下水流下游布設，同一含水層內的監測井盡量均布，以達到整體控制的目的;結合本區的特點，地下水監測網共布設監測井15眼，其中第Ⅰ含水層5眼，第Ⅱ含水層3眼，第Ⅲ含水層4眼，第Ⅳ含水層3眼，基本能有效地控制全區地下水的動態。

6 結語

隨著各鹽硝礦《礦山地質環境保護與治理恢復方案》的相繼完成，如何科學合理地落實地質環境監測工程也被提上了日程，洪澤鹽盆地質環境監測網的建設工作正是在這個大背景下提出的，它的建成基本能滿足礦區地質環境的監測要求，起到保護礦山地質環境的作用;但從長遠考慮，在經費允許的情況下，還可對該監測網進行如下3個方面的補充：一是可考慮增建1組地面沉降分層標，以獲取各含水層的分層沉降信息，為更加精確合理地分析研究鹽礦開采引發的地面沉降提供重要的數據參考;二是可以增加地下水開采量及水位動態的監測;三是加強地面沉降GPS測量精度的研究，以提升不同測量方法的相互應證度。

圖2 洪澤鹽盆地面沉降監測網分布圖

胡冰，謝燈兵．2003．沙隆達鹽礦地面沉降監測與分析［J］．城市勘測，(3)：15 －16．

劉成倫，廖振方，鮮學福．2003．鹽礦安全問題及環境污染的防治［J］．中國安全科學學報，13(3)：62 －65．

劉良美．2004．淺談礦區地表冒鹵治理及生態環境的恢復［J］．中國井礦鹽，35(5)：24 －26．

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續培信．2011．湖北云應鹽礦區礦山地質環境發生的原因與治理的探討［J］．中國井礦鹽，42(4)：16 －18．

余勇進．1998．薄層復層狀鹽礦水溶開采溶腔研究與地面沉降分析［J］．中國井礦鹽，29(2)：14－16．

Geological environment monitoring network building practice of Hongze salt basin in Huaian

ZHANG Yi-gao1，DING Hou-jin2，YU Yong-xiang1，LU Bao2，CHEN Jie1，LI Hou-yao1

(1．Geological Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210018，China;2．Huaian Bureau of Land and Resources，Huaian 223005，Jiangsu)

Along with the gradual development and utilization of rock salt deposits，the geological environment problems caused by the salt mining had become an increasing concern．Currently，researches about the geological environment problems such as land subsidence and underground water pollution caused by salt mining were just theoretical with little actual monitoring data to support;Although a small amount of salt mines were monitored，their monitoring scopes were mostly limited to a single mine and the monitoring contents were always restricted to a single geological environment problem such as land subsidence．The geological environment monitoring network of the Hongze salt basin was the first integrated monitoring network in China which had been planned and constructed in a unified way and had combined the land subsidence and underground water pollution monitoring as a whole in the entire salt basin covering the existed and planned mining areas．The construction of the monitoring network not only promoted the process of the Hongze salt basin mine＇s geological environment＇s protection comprehensively，but also provided an effective reference to other salt basin．Meanwhile，through long-term monitoring，reliable basic data would be obtained for a further study of the geological environment salt mining areas＇geological environment problems．

Salt mine;Geological environment;Land subsidence;Underground water pollution;Monitoring;Hongze salt basin;Huaian，Jiangsu

X141;TS3

A

1674－3636(2011)04－0413－05

10．3969/j．issn．1674-3636．2011．04．413

2011－09－18;編輯：陸李萍

張以高(1976—)，男，工程師，主要從事環境地質研究，E-mail：zyg740824@126．com