礦山地質環境治理探析

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摘要：基于我國礦山普遍存在的環境問題，筆者就中部某礦山地質環境問題進行深入研究，并在礦山區內因地制宜，針對不同情況采取了不同措施。對于礦山環境中出現的滑坡、泥石流等問題采取了積極的應對措施，事實證明，應對措施取得了良好的社會效益和環境效益，并為我國礦山地質環境的治理研究提供了參考和有益借鑒。

關鍵詞：礦山環境；災害；治理

礦山是人類工程活動對地質環境影響最為強烈的場所之一。人類在開發利用礦產資源的同時，也改變或破壞了礦區的自然和地質環境，從而產生諸多地質環境問題。我國政府和社會對礦山環境問題極其重視。為保護礦山環境，減少礦產資源勘查開采活動對礦山環境造成的破壞，促進礦產資源的合理開發利用和經濟社會、資源環境的可持續協調發展，因此，如何快速、客觀、有效地掌握礦山的最新地質環境狀況，制定有針對性的綜合治理方案，已經引起了全社會的關注。

1概況

1.1礦山自然條件

治理區域位于禹州市西北鳩山鄉境內，省道S325從項目區穿過，治理區為低山丘陵區，地貌類型單一。地形北高南低，最高海拔標高574.0m，最低海拔標高326.94m，相對高差247.06m，地形切割一般，植被較發育。人類活動較強烈，地形地貌破壞較嚴重。

1.2礦山環境地質

1.2.1地層工作

區出露的地層有寒武系、石炭系和第四系，由老到新分述如下：寒武系（∈）：本區寒武系地層自下而上劃分為下、中、上三個統，六個組。主要巖性：下部為磚紅色薄層狀泥質白云巖、灰黑色含燧石團塊白云巖、灰色塊狀豹皮灰巖、泥晶白云巖等；中部為灰黃色頁片狀鐵泥質白云巖、白云質灰巖、紫紅色頁巖夾鮞粒灰巖、海綠石石英砂巖等；上部為灰色厚層狀、塊狀灰巖、殘余鮞粒白云巖、粉晶白云巖、含燧石團塊白云巖等，富含三葉蟲化石。地層厚度不穩定，在500—890m之間。石炭系中統本溪組（C2b）：分布于項目區大部分地段，巖性為灰白色鋁質粘土巖，厚15-25m。第四系（Q）：以殘坡積粘土為主，呈角度不整合覆蓋于各地層之上。厚度一般較小。

1.2.2地質構造

該區域位于中朝準地臺（Ⅰ級構造單元）南部，位于嵩箕臺隆小區（Ⅱ級構造單元）南部邊緣，與南部的華熊臺緣坳陷（Ⅱ級構造單元）內的澠池—確山褶皺斷束區（Ⅲ級構造單元）相接。區內分布有上官寺—羊皮嶺斷裂，該組斷裂走向在20—60°之間，傾向北西，傾角50—60°，斷距150m，為正斷層。

1.2.3工程地質條件

工作區出露的地層有寒武系、石炭系和第四系，根據巖土體力學強度、結構類型的差異性和相似性，劃分為三個工程地質巖組，其特征如下：（1）厚層狀致密塊狀細粒石英巖中厚層狀白云質灰巖巖組該巖組主要為寒武系內的地層，主要巖性為細粒石英巖、灰巖、白云質灰巖、泥質灰巖。該巖組主要為硬質巖石，其物理力學指標：干容重為2.59～2.66Kg/cm3，飽和極限抗壓強度71.2～137.9MPa。地基承載力特征值1000～2000KPa。力學性質良好。（2）薄層狀灰色粘土巖、鐵質粘土巖巖組該巖組主要為石炭系中統本溪組內的巖石，主要巖性為灰色粘土巖、鐵質粘土巖、粘土質粉砂巖。該巖組主要為軟質巖石，其物理力學指標：飽和極限抗壓強度26.2～36.5MPa。地基承載力特征值500～1000KPa。力學性質良好。（3）殘坡積粘土類單層土體在工作區內Ⅰ號采礦區廣泛分布，為中更新統殘坡積粉質粘土。據區域資料，該類土物理力學指標：天然含水量17.0～31.0%，天然密度1.74～2.12g/cm3，壓縮模量4.51～13.4MPa，地基承載力特征值200～250KPa。

2礦山地質環境問題

該礦山地質環境問題主要有露天采場、廢棄礦渣堆以及采坑邊坡對地形地貌景觀的破壞；高陡邊坡形成的崩塌、滑坡和廢棄礦渣堆形成的滑坡等地質災害，主要表現在以下兩個方面：采礦活動對地形地貌景觀的破壞及采礦活動引發崩塌、滑坡災害。

2.1采礦活動對地形地貌景觀的破壞

由于長期的露天開采，采礦活動留下的采坑、采礦邊坡以及廢渣堆嚴重破壞了項目區的地形地貌景觀，分區描述如下：（1）Ⅰ號采礦區Ⅰ號采礦區位于大鴻寨風景區鳩山大學遺址西側，省道S325北側，為露天開采，采礦區面積為0.04km2。采礦區的北部形成一個采坑CK1，采坑面積約為13218m2；采坑四周分布著一系列采礦邊坡，其中北面和南面的采礦邊坡較陡峻，一般在75~85°，高度10~20m，西面的采礦邊坡偏緩，一般在65~75°，高度10~20m，東面的采礦邊坡一般在65~70°，而向東突出的土坡的坡度為25~35°，高度在8~20m，采礦區西部以及南部是渣堆Z1、Z2、Z3表1（2）Ⅱ號采礦區Ⅱ號采礦區位于大鴻寨風景區主峰西側，省道S325東側，采礦區面積為0.03km2。Ⅱ號采礦區的西部形成一個采坑CK2：采坑面積大約3000m2；采坑西部的采礦邊坡為巖質邊坡，覆蓋層較薄，高度10~15m，坡度70~80°，采坑東部的采礦邊坡，呈孤島形狀，覆蓋層較厚，植被較發育，高度3~5m；該區沿著自然邊坡堆放的廢渣堆有4個：Z4、Z5、Z6、Z7。

2.2采礦活動引發崩塌、滑坡災害

（1）Ⅰ號采礦區根據現場測量調查，Ⅰ號采礦區采坑CK1周圍均分布著不穩定邊坡，此處地層為石炭系中統本溪組（C2b），層理發育，呈條帶狀產出。目前在Ⅰ號采礦區西部已發生一處滑坡，該滑坡巖層傾向CK1，且邊坡原坡度陡峭（70~75°），滑坡后緣有多處SN向拉裂縫，拉裂縫密集發育，裂縫寬度在0~30mm；經現場測量，滑坡的長度為15m、寬度為20m、平均厚度為10m，滑坡體的體積約有0.3×104m³。初步判定該滑坡為小型順層滑坡，主要誘因是暴雨，如遇暴雨還有再次滑動可能。

（2）Ⅱ號采礦區根據現場測量調查，Ⅱ號采礦區的采坑邊坡巖體破碎，節理裂隙發育，邊坡上部偶見孤石，在邊坡的北部已發生一處崩塌規模較小。由于廢渣堆Z6沿著自然邊坡堆放，且堆放厚度較大，坡度較自然邊坡陡，目前在Z6的中部已形成一個小型滑坡，該滑坡是沿著原地形坡面滑動的，后緣拉裂縫密集發育，裂縫寬度在0~15mm，滑動規模較小。其主要誘因是暴雨。

3礦山治理工程方案

3.1Ⅰ號采礦區環境破壞治理研究

Ⅰ號采礦區位于大鴻寨風景區鳩山大學遺址西側，省道S325北側，為露天開采，采礦區面積為0.04km2。本區的主要地質環境問題為地形地貌景觀破壞和采礦引發的滑坡地質災害。（1）地形地貌景觀破壞Ⅰ號采礦區地形地貌景觀破壞主要表現為采礦形成的采坑和隨意堆放的廢棄礦渣堆，根據現場調查測量，采礦區的北部形成一個采坑CK1，采坑面積約為13218m2；采坑四周分布著一系列采礦邊坡，其中北面和南面的采礦邊坡較陡峻，一般在75~85°，高度10~20m，西面的采礦邊坡偏緩，一般在65~75°，高度10~20m，東面的采礦邊坡一般在65~70°，而向東突出的土坡的坡度為25~35°，高度在8~20m，總容積約為15.5萬m3。采礦區西部以及南部是渣堆Z1、Z2、Z3，其中Z1渣堆1800m3、Z2渣堆240m3、Z3渣堆36328m3，共計38368m3。（2）采礦引發的滑坡災害采坑CK1周圍均分布著不穩定邊坡，此處地層為石炭系中統本溪組（C2b），層理發育，呈條帶狀產出。目前在Ⅰ號采礦區西部已發生一處滑坡，該滑坡巖層傾向CK1，且邊坡原坡度陡峭（70~75°），滑坡后緣有多處SN向拉裂縫，拉裂縫密集發育，裂縫寬度在0~30mm；經現場測量，滑坡的長度為15m、寬度為20m、平均厚度為10m，滑坡體的體積約有0.3×104m³。初步判定該滑坡為小型順層滑坡，主要誘因是暴雨，如遇暴雨還有再次滑動可能。

Ⅰ號采礦區的治理方案論證針對各種地質環境問題采用相應的治理措施，主要治理措施如下：（1）廢渣清理回填工程用廢棄礦渣回填采坑，這樣不僅消除廢棄礦渣隨意堆放可能引發滑坡災害及水土流失的可能，還能恢復原始地形地貌。廢棄礦渣回填采坑后，也消除了采坑周圍的高陡采礦邊坡，消除了地質災害隱患，也恢復了原始地形地貌。因此，廢棄礦渣回填采坑即恢復了原始地形地貌，同時也消除了水土流失、地質災害隱患。（2）地形地貌修整工程根據現場具體情況，場地內采坑規模為15.5萬m3，但總渣量為38368m3，造成了回填量和需回填量的嚴重不平衡，如果從其他地方進行土方回調，一方面是11萬多方的渣源周邊基本沒有，另一方面即便是能湊足調渣量，但在堆渣地段一般都有采坑，這個采坑回填將沒有渣源，與地方關系協調比較困難，而且高額的運輸費用也大大的加大了治理成本。因此完全回填采坑即不經濟也不現實。

因此，根據場地渣少而采坑大的實際情況，以采坑南部+333m標高為基準進行回填，如果以一平面回填采坑，這樣采坑回填量最小，基本能達到挖填平衡，但采坑西側和北側邊坡還有9—14m的高度，北部緊靠采坑為一道路，對來往的行人還不安全，西側的順層滑坡還沒有得到有效支擋，還有發生地質災害的可能，因此以+333m標高平面進行回填雖然達到了土方平衡，但是災害隱患沒有得到消除，還需要用削方、錨桿、擋土墻、護欄等工程手段對其進行治理，這樣首先是造價高，另外都有設計年限，不能根除災害隱患，不符合礦山治理的基本原則，因此，建議向北縱坡降以-3~-8%對其進行回填，這樣最終回填總量為103863.4m3，回填后采坑南部、東部基本與現有地面水平，北部比現有地面低2~3m，西部比現有地面低6—9m，這樣用簡單的擋土墻進行支擋就解決了北部對行人的安全隱患。但是西部還留有一定安全隱患，因此對西部采坑邊緣向西15m地方進行下挖3m，形成梯田，用擋土墻進行支擋，這樣即增加了填方量，達到挖填平衡，還消除了災害隱患。

3.2Ⅱ號采礦區環境破壞治理研

Ⅱ號采礦區位于大鴻寨風景區主峰西側，位于省道S325東側，面積為0.03km2。本區的主要地質環境問題為地形地貌景觀破壞和采礦引發的滑坡、崩塌災害。(1)地形地貌景觀破壞Ⅱ號采礦區的西部形成一個采坑CK2：采坑面積大約3000m2；采坑西部的采礦邊坡為巖質邊坡，覆蓋層較薄，高度10~15m，坡度70~80°，采坑東部的采礦邊坡，呈孤島形狀，覆蓋層較厚，植被較發育，高度3~5m；該區沿著自然邊坡堆放的廢渣堆有4個：Z4、Z5、Z6、Z7，共計18180.0m³。(2)采礦引發的滑坡、崩塌災害根據現場測量調查，Ⅱ號采礦區的采坑邊坡巖體破碎，節理裂隙發育，邊坡上部偶見孤石，在邊坡的北部已發生一處崩塌，崩塌規模較小。

由于廢渣堆Z6沿著自然邊坡堆放，且堆放厚度較大，坡度較自然邊坡陡，目前在Z6的中部已形成一個小型滑坡，該滑坡是沿著原地形坡面滑動的，后緣拉裂縫密集發育，裂縫寬度在0~15mm，滑動規模較小。其主要誘因是暴雨。Ⅱ號采礦區的治理方案論證針對各種地質環境問題采用相應的治理措施，主要治理措施如下：(1)削坡工程根據現場調查，Ⅱ號采礦區的采坑邊緣的高陡邊坡，坡面巖石破碎，已發生一處小型的崩塌。對此處高陡邊坡做支護的費用太高，故設計削坡，施工順序采取從邊坡上部坡頂開始，削坡后的邊坡高寬比為1:0.5。削坡后保證了邊坡的穩定性，消除了再次崩塌的可能性。(2)地形地貌修整工程根據現場具體情況，廢渣堆Z6沿著自然邊坡堆放且堆放厚度較大，在暴雨情況下容易發生滑坡、泥石流災害；采坑邊坡陡峻，且巖石破碎，容易發生崩塌災害。采坑面積3000m2，擬對采坑做回填，回填方量約19000m³，剩余的廢渣沿著溝的方向回填，并設計擋土墻造成梯田，基本上挖填方平衡。這樣的設計很好的修復了原有的地形，而且全部清理廢渣消除了滑坡、泥石流災害。

4總結

1、礦山地質環境問題主要為露天采坑對地形地貌景觀的破壞、廢礦無序堆放以及崩塌、滑坡等地質災害。

2、礦區生態環境狀況堪憂，已危及人民群眾生命財產安全和當地社會經濟的可持續發展。為有效地治理、恢復該區域的生態環境，完善各項保護措施，打造和諧社會，開展“礦山地質環境恢復治理”項目已迫在眉睫。

3、根據文件批復工程量和資金額度，結合礦山地質環境現狀，確定治理工程方案主要采用廢渣清理回填工程、削坡工程、擋土墻工程、截排水溝工程、地形地貌修整工程、綠化工程等工程措施來進行恢復治理。

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作者：姚艷領1，李 凱2 單位：1.昆明理工大學國土資源工程學院,2.河南省地質礦產勘查開發局第二地質礦產調查院