青海西台吉乃尔盐湖钾锂硼矿开采的环境影响分析及卤水开采方案优化

论文摘要

钾矿、镁矿、硼矿和锂矿等资源主要蕴含于世界各地的盐湖中,位于青海省柴达木盆地中部的西台吉乃尔盐湖矿区是一个以液体卤水矿为主、固液共生的大型矿床,液体矿产中有用组分除LiCl之外,还有KCl、B2O3、MgCl2、NaCl等。卤矿的开采具有较高的经济效益,但矿区的建设以及生产的发展将对土地资源及土壤环境产生较大影响,随着地下卤水开采规模的不断扩大,卤矿开采造成地下水位的下降及其带来的其他环境问题也将凸显。为了最大限度减少矿产开发对矿区环境的干扰和破坏,及时开展矿区环境的保护、治理工作,避免矿区环境问题恶化,造成更大的环境问题,本文在查明矿区环境现状的基础上,对矿区建设及生产活动可能引发的环境问题作出评估,并对矿产开采方案进行了优化设计,为矿业开发、地质环境保护与生态恢复治理提供科学依据。通过本论文的研究得出如下的结论：1、矿区位于柴达木盆地中部,其水文地质条件明显受地质、地貌及岩性结构的控制。卤水矿层主要为粉砂石盐层中的晶间卤水,具有潜水的性质。2、通过对矿区环境影响的分析与评估,得出结论：本矿区卤水资源开发对环境产生的影响主要包括：占压土地、破坏植被、改变地貌景观、污染土壤、水土流失、水质污染、水均衡破坏、溶蚀深陷及边坡失稳等。其中,对地下水均衡的破坏是最为严重的影响因素。3、在对大量的气象、水文、地质和水文地质资料综合分析整理的基础上,采用有限差分法建立了矿区卤水三维稳定流数值模拟模型,对模型进行了调参、检验。针对矿区水资源开发利用中存在的主要问题,从资源开发与环境保护和谐发展的角度,通过建立地下水流模型对其进行了专门研究。利用Zone Budget模块调参后的数学模型,对采卤渠的补给水量与实际开采量的误差为9.56×104m3,相对误差为0.23%,符合精度要求。4、通过对采卤渠的轮采时间的不同设置,设计5个新方案。通过调整开采渠"Drain”水头边界的水头值,使十年内新方案的开采量与原方案开采量相同,进而对比分析开采后的地下水流场。5个轮采方案在同样时间段内,开采量相同的情况下,对地下水位的影响明显小于原方案,对地下水环境所造成的扰动和破坏也明显减少。开采方案的轮采时间为183天以下时,轮采时间越长,水位降深越小；轮采时间为183天以上时,卤水开采对地下水环境造成的影响已无明显变化。由此可知,具体开采方案的轮采时间,根据生产需要设置为183天以上即可。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 研究现状及存在问题
• 1.3 论文研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 自然地理概况及矿山基本情况
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 气象
• 2.1.3 水文
• 2.1.4 植被、土壤
• 2.2 矿山基本情况
• 2.2.1 矿山企业
• 2.2.2 矿产资源概况
• 2.2.3 开采方案
• 第三章 矿区地质条件
• 3.1 地形地貌
• 3.2 地质概况
• 3.3 矿床地质
• 3.3.1 卤水含矿层的划分和赋存状况
• 3.3.2 地表卤水（LW）
• 3.3.3 全新统晶间潜卤水（W Ⅰ）
• 3.3.4 上更新统碎屑层中的卤水矿和石盐层中的晶间卤水矿层（W Ⅱ）
• 3.4 卤水矿的化学组成和主要有益组份含量
• 3.5 矿区水文地质
• 第四章 矿区开发的环境影响分析
• 4.1 土地资源及土壤环境影响
• 4.1.1 占压土地
• 4.1.2 破坏植被
• 4.1.3 改变地貌景观
• 4.1.4 冻土层破坏
• 4.1.5 污染土壤
• 4.1.6 水土流失及荒漠化
• 4.2 水资源与水环境影响
• 4.2.1 水质影响
• 4.2.2 水均衡破坏
• 4.2.3 地下水降落漏斗
• 4.3 地质灾害
• 4.3.1 溶蚀沉陷
• 4.3.2 潜在不稳定边坡
• 第五章 矿山环境影响评估
• 5.1 土地资源及土壤环境影响评估
• 5.2 水资源与水环境影响评估
• 5.2.1 水环境污染问题
• 5.2.2 水均衡及地下水位降落漏斗
• 5.3 地质灾害现状评估
• 5.4 小结
• 第六章 卤水数值模拟及开采方案优化
• 6.1 水文地质概念模型
• 6.1.1 模拟区范围
• 6.1.2 含水介质
• 6.1.3 补给、径流、排泄条件
• 6.1.4 边界条件
• 6.2 数学模型
• 6.3 模型参量赋值
• 6.3.1 模拟区剖分
• 6.3.2 含水层结构
• 6.3.3 边界条件
• 6.3.4 水文地质参数的确定
• 6.3.5 均衡区（Zone Budget）
• 6.4 模型的求解方法
• 6.5 模型的校正与检验
• 6.6 模拟计算的均衡结果分析
• 6.7 开采方案优化
• 6.8 新方案的模拟与校正
• 6.9 方案的对比与分析
• 6.9.1 流场的对比
• 6.9.2 水位降深的对比
• 6.9.3 疏干区体积的对比
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢