桂林石灰巖礦山地質環境問題及其保護治理

牛鵬飛

（桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林541004）

桂林石灰巖礦產資源十分豐富，開采石灰巖主要產出于泥盆系中統東崗嶺組、上統桂林組和融縣組及石炭系下統巖關組等地層中，巖性主要為灰巖、微晶灰巖和泥晶灰巖等［1］。桂林全區現有水泥用、飾面用、制灰用和建筑石料用石灰巖礦山共計251座，年產礦石量約2.355×107t，具體情況如下：①水泥用灰巖。大型礦山1座、小型礦山19座，年產礦石量5.08×106t，主要分布于桂林市區、靈川縣譚下鎮、興安縣嚴關鎮及臨桂縣二塘鎮等地。②飾面用灰巖。小型礦山10座，年產礦石量8.1×105t，主要分布于靈川縣海洋鄉和陽朔縣白沙鎮。③制灰用灰巖。小型礦山5座，年產礦石量3.8×105t，主要分布于興安縣。④建筑石料用灰巖。小型礦山216座，年產礦石量1.728×107t。礦山規模以小型為主，礦山數量大，分布廣泛，主要位于主干道路沿線和城鄉結合部，集中分布于桂林市區、臨桂縣、靈川縣及興安縣等地區。

1 桂林石灰巖礦山地質環境問題

礦山地質環境問題是指受采礦活動的影響而產生的地質環境破壞的現象［2］。桂林石灰巖礦山開采年代久遠，人類工程活動強烈，已廢棄和在開采石灰巖礦山數量眾多。由于礦山企業意識淡薄，在利益驅動下無視安全、亂采亂挖，不按礦山開采設計進行；加之上級部門管理松懈，任由采礦者亂砍亂伐，任意隨地堆積廢棄物，造成桂林石灰巖礦區地質環境問題極為突出，主要表現在以下幾個方面。

1.1 造成礦山地質災害

1）崩塌、滑坡 桂林石灰巖礦山主要為小型建筑石料用灰巖礦山，由于絕大多數礦山未按開采設計方案進行露天臺階式開采，而是進行一面墻式開采，露天采礦場形成了高陡邊坡，采石壁一般高20～30 m，甚至大于50 m，坡度一般大于80°，甚至達到90°或者形成外凸的傘檐。由于石灰巖體中節理、裂隙及巖溶發育，加之爆破震動，常將巖體切割成獨立的塊體，形成臨空面而與母巖脫離，往往造成采礦場邊坡上危巖聳立，穩定性差，且基本上無任何防護措施，極易發生崩塌、滑坡地質災害。

2）巖溶地面塌陷 桂林石灰巖礦山主要開采泥盆系中、上統和石炭系下統的可溶性碳酸鹽巖，巖溶中等－強發育，有地下水活動，上覆土層厚度較薄，具備巖溶地面塌陷發育的基本條件。在礦山抽排地下水或者開采爆破、運輸等所產生的震（振）動、荷載等作用下都可能破壞地下巖溶管道、溶洞或土洞的支撐平衡，致使其頂板塌落，形成基巖或土層塌陷，從而產生巖溶地面塌陷。由于巖溶地面塌陷與地質構造關系密切，通常成群成帶分布，特別是巖溶地面塌陷具有突發性，有時會造成人身財產傷害［2］。

3）泥石流 礦山開采的廢石土渣一般沿坡、沿溝堆積，形成廢渣場，廢渣場無攔擋和排導水工程。由于桂林地區每年3～6月份的強降雨非常集中，容易引發泥石流地質災害。

1.2 地下含水層被破壞

露天采礦活動會破壞地下含水層的補徑排系統，尤其是對礦區地下水補給區造成較大的破壞，影響地下水補給條件。部分礦山采礦過程中，還需大量抽排地下水，導致礦區地下含水層水位下降，水量減少。此外，石灰巖礦山開采產生的污水、粉塵較多，在接受降雨沖刷后會沿石灰巖節理、裂隙滲漏或沿地表徑流補給地下水，對礦區地下含水層水質造成影響或破壞。

1.3 地形地貌景觀被破壞

礦山企業為了運輸、銷售便利，往往就近選址，多位于道路沿線和城鄉結合部。石灰巖大規模開采形成了千瘡百孔的山體缺口和裸露采石壁，另外采礦產生大量廢土石渣堆積，上述采礦活動對原始地形地貌景觀和森林植被破壞嚴重。如湘桂鐵路、桂柳高速、桂林市機場高速等主干道路沿線隨處可見巖溶峰叢峰林山體殘缺，出現了“青山掛白”現象，嚴重影響了桂林山水的景觀。

1.4 土地資源被破壞

石灰巖礦山露天開采不但挖損破壞了林地、草地等土地資源，而且礦山廢石土渣堆積、基礎設施建設等造成了山體坡腳旱地、水田等土地資源的壓占或挖損破壞。上述采礦活動對礦區植被和土壤結構造成嚴重破壞，加劇了水土流失，使土地資源失去原有功效，恢復治理困難，給礦區周邊居民生產生活造成嚴重影響。

2 礦山地質環境保護與恢復治理對策

2.1 地質災害防治

地質災害的防治是一項系統工程，必須堅持以預防為主、避讓與治理相結合以及全面規劃、突出重點的原則，因勢利導，因害設防，以達到減災的目的。通過對石灰巖礦山地質環境條件和地質災害發育特征等研究，針對礦山開采過程中可能引發的地質災害提出以下防治對策。

1）崩塌、滑坡 崩塌、滑坡地質災害主要發生在采礦場及堆渣體等邊坡發育地段，尤其是采礦場邊坡極易引發巖質崩塌地質災害。為保證邊坡安全，在礦山生產過程中，要嚴格按照開采方案設計施工，杜絕不合理、不規范的開采，工作面禁止形成傘檐和空洞，臺階工作臺應保持平整，臨近最終邊坡的采掘作業，須按設計確定的寬度預留安保、運輸平臺，保持階段的安全坡面角，不超挖坡底，以保證最終邊坡的穩定性。此外，應按設計邊坡值修坡，清除坡面松動浮石，采取邊開采邊修坡清理浮石，清理廢石回填各平臺洼坑。為防止堆渣邊坡引發崩塌、滑坡地質災害，在礦山生產過程中的廢土石渣，應及時輸送到廢渣場，不能隨意堆放，終坡面應排土夯實，并做好截排水工作，加強坡頂、坡面的截水防滲措施，堆渣結束后要及時進行修整和復墾綠化［3］。

2）巖溶地面塌陷 為了防治巖溶地面塌陷地質災害，應禁止在礦區及其附近進行間歇性大強度（降深）抽取地下水。在局部土體覆蓋較厚區段若進行基建工程須進行插釬驗槽，需查明隱伏土洞、溶洞是否存在，避免巖溶地面塌陷影響工程建設。加強巡察，發現有地面或建筑開裂等跡象及不良工程地質等問題，應及時采取工程措施進行處理。

3）泥石流 為了避免泥石流地質災害，礦山開采產生的廢土石渣不應堆積在溝谷中，對于已經堆積形成的邊坡，應做好坡頂、坡面的截水防滲工作和坡底的支擋加固工作。此外，應做好坡頂坡面修建截排水溝和植樹種草綠化、坡底修建擋土墻、攔渣壩等工作。

地質災害監測工作是預防地質災害的重要措施，在礦山開采過程中要密切監測礦山工程地質條件的變化情況，每日施工前、施工中、施工后有專人巡視觀測，也可設立監測點長期監測開采和堆渣邊坡變形、位移和穩定性等情況以及地面變形、地裂縫及建筑物裂縫等情況，若發現異常情況，應及時通知現場人員撤離。

2.2 被損地下含水層的防治

應針對地下含水層的水質、水位、水量等方面的變化開展防治工作，主要措施如下：①對生活污水、機械油污等難于利用、排放可能造成污染的部分，應集中收集，達標排放，避免礦區及周圍水環境質量受到影響；②礦山開采產生的工業、生活垃圾要進行集中堆放，及時拉走處理，防止造成二次污染；③修筑排水溝、引流渠等且做好防滲漏處理等措施，以減少地下水污染。此外，應該盡量減少或者禁止在礦區及其附近進行間歇性大強度（降深）抽取地下水，以免地下含水層水位、水量發生較大變化。

2.3 被損地形地貌景觀的防治

石灰巖采礦場屬硬質巖場地，植被一旦破壞，生態環境恢復極其困難。因此，應針對礦山實際情況實施土地整理工程、截排水工程和植被恢復工程等措施。為了減輕礦山開采對原始生態環境的破壞和便于閉坑植被恢復，礦山建設和生產過程中應嚴格按照開采設計采用臺階式開采，規范預留臺階規格，不得超挖；對于已經形成的一面墻式開采邊坡，應按照設計放坡，削整成臺階狀，以便日后恢復植被。植被恢復應按照多層次、多結構“喬、灌、草”立體混交原則進行恢復［4］，選擇當地生長能力較強的植物，并為其創造合適的土壤、水分和營養等條件，使其盡快發揮生態系統的功能，使礦山生態結構、生態環境和生態平衡得以恢復，并向良性方向發展。

2.4 被損土地資源的防治

為了盡量減少對土地資源的壓占和挖損破壞，在礦山建設及生產過程中應嚴格按照開采設計要求施工：充分利用已有平臺進行礦石堆放和設備存放；剝離的表土應堆放至已采完的臺階上復墾；充分利用現在的廢渣場集中有序堆放廢土渣石，盡量減少對土地資源的利用。此外，對于較大的喬木或灌木應異地移植栽培，適時補種合適的花草林木，以便縮短閉坑時植被重建周期，并針對礦山閉坑及時開展土地復墾工作，使土地資源盡可能恢復原有功效或與當地生態系統相協調。

3 結 語

針對桂林石灰巖開采造成的一系列地質環境問題，提出了相應保護與恢復治理措施，以便改善石灰巖礦區的生態環境，達到消除地質災害隱患的目的，最終形成礦產資源開發利用與礦區地質環境保護協調發展的礦業開發綠色模式。

［1］成官文，郭純清，何秋明，等 .桂林喀斯特區的科學價值和自然遺產價值［J］.桂林工學院學報，2005，25（3）：284－288.

［2］馮佐海，李曉峰，張明華，等 .桂林市巖溶塌陷空間分布與地質構造的關系［J］.地質災害與環境保護，2001，12（2）：16－20.

［3］DZ／T0223－2011，礦山地質環境保護與恢復治理方案編制規范［S］.

［4］彭建，蔣一軍，吳健生，等 .我國礦山開采的生態環境效應及土地復墾典型技術［J］.地理科學進展，2005，24（2）：38－48.