小型露天礦山的綠色礦山之路——以張里金礦為例

田臣龍 徐鳳琳 劉 康 王 琪

（山東科技大學(xué)地質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島266590）

0 前言

中國礦產(chǎn)資源的一個(gè)重要特點(diǎn)，就是大型、特大型礦少，中小型礦山多[1]。隨著小型露天礦山開發(fā)時(shí)間的不斷持續(xù),開采范圍和開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大,并且小型露天礦山采礦分布點(diǎn)多面廣,開采方式多樣，對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境、水文環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境的破壞問題日趨突出,這與可持續(xù)發(fā)展和綠色礦山的理念是矛盾的。

在基本查明張里礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，基本查明礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀及造成的危害，產(chǎn)生地質(zhì)環(huán)境問題的背景，分析研究主要地質(zhì)環(huán)境問題的分布規(guī)律、形成機(jī)理及影響因素，進(jìn)而對(duì)評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型、分布特征及其危害性，結(jié)合礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估結(jié)果，提出礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)分區(qū)和礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測方案。

1 小型露天礦區(qū)開采對(duì)環(huán)境影響的分析

礦山的對(duì)于環(huán)境的影響主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估級(jí)別的確定

評(píng)估級(jí)別是依據(jù)評(píng)估區(qū)重要度、礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模和礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度三個(gè)因素（表1）來確定的。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估精度分級(jí)表

張里金礦評(píng)估區(qū)重要程度分級(jí)為重要區(qū)，礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為中等，礦山建設(shè)規(guī)模為小型，確定本次礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估級(jí)別為一級(jí)。

1.2 小型露天礦山的現(xiàn)狀評(píng)估

1.2.1 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

張里礦山開采方式為露天開采，礦體傾角較小、埋藏淺，采場范圍基巖裸露，無地下采空區(qū)和溶洞，不抽取地下水，礦山開采產(chǎn)生的廢石按要求堆放在開采區(qū)東北[2]。

綜上所述，評(píng)估區(qū)具備發(fā)生崩塌的地質(zhì)環(huán)境條件。因此，確定評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌。評(píng)估區(qū)內(nèi)目前尚未發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，現(xiàn)狀評(píng)估崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性為小。

1.2.2 對(duì)含水層破壞現(xiàn)狀評(píng)估

（1）礦井生產(chǎn)對(duì)地下水水質(zhì)影響

張里金礦生產(chǎn)過程中礦區(qū)內(nèi)主要固體廢物為廢石，廢石中的有害物溶出量很少，且礦石只做短期堆積，對(duì)地下水造成污染很小。

（2）礦坑排水對(duì)主要含水層水位影響

由于本礦區(qū)主要含水巖組為碳酸鹽巖裂隙巖溶水，大氣降水是主要補(bǔ)給源，開采標(biāo)高位于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以上，不會(huì)對(duì)含水層造成直接影響。

（3）對(duì)礦區(qū)地表水體及生產(chǎn)、生活用水影響

根據(jù)現(xiàn)場勘查，礦區(qū)出露位置較高，區(qū)內(nèi)無常年地表水系，僅發(fā)育季節(jié)性沖溝，雨季有暫時(shí)性水流，礦業(yè)活動(dòng)直接對(duì)地表水體的影響不大。

1.2.3 對(duì)地形地貌景觀現(xiàn)狀影響評(píng)估

目前，張里金礦礦區(qū)無自然保護(hù)區(qū)、名勝古跡、風(fēng)景旅游區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)及重要地質(zhì)地貌景觀和地質(zhì)遺跡，露天采場開采形成的采空區(qū)面積0.0325km2，廢石堆放場占?jí)和恋孛娣e0.0106km2，礦山道路占?jí)和恋孛娣e0.0026km2。

故露天采場、廢石堆放場和礦山道路改變了原有的地形地貌，露天采場影響為嚴(yán)重，廢石堆放場和礦山道路影響為較嚴(yán)重。

1.2.4 對(duì)土地資源影響評(píng)估

張里金礦對(duì)土地資源影響的評(píng)估：

（1）目前礦區(qū)開采已形成0.0325km2的采空區(qū)，破壞土地類型為其他園地，其他草地及采礦用地，面積分別為0.02hm2，0.05hm2和3.18hm2，故對(duì)土地資源破壞為較輕。

1.3 小型露天礦山的預(yù)測評(píng)估

張里金礦從礦山建設(shè)特點(diǎn)和地質(zhì)環(huán)境條件綜合分析，工程建設(shè)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害為崩塌地質(zhì)災(zāi)害。工程建設(shè)引發(fā)或加劇崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性為中等，評(píng)估區(qū)內(nèi)其它區(qū)工程建設(shè)引發(fā)或加劇崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性為小。預(yù)測評(píng)估采場區(qū)內(nèi)工程建設(shè)可能遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性為中等，評(píng)估區(qū)內(nèi)其它區(qū)工程建設(shè)可能遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性為小。

1.4 礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分區(qū)

在對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、地下水含水層破壞、地形地貌景觀和土地資源等的影響現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測評(píng)估的基礎(chǔ)上，按單元素就高不就低的原則，采用疊加法對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行影響程度分區(qū)。綜合考慮危害對(duì)象、損失與治理難度，將評(píng)估區(qū)劃分為礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)和較輕區(qū)。

可將張里金礦劃分為：

（1）礦山地質(zhì)環(huán)境影響嚴(yán)重區(qū)

為礦山開采境界范圍，總面積為0.0486km2。礦山開采引發(fā)或加劇崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性中等，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估為危險(xiǎn)性中等；對(duì)地下水資源、水環(huán)境的影響程度較輕；對(duì)區(qū)內(nèi)地形地貌景觀的影響嚴(yán)重；影響土地類型為果園、其它園林、其它草地、其它草地和采礦用地，對(duì)土地資源的影響程度較輕。

（2）礦山地質(zhì)環(huán)境影響較嚴(yán)重區(qū)

主要為廢石堆放場和礦區(qū)道路，總面積約0.0132km2。礦山開采引發(fā)或加劇崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性小，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估為危險(xiǎn)性小；對(duì)地下水資源、水環(huán)境的影響程度較輕；對(duì)區(qū)內(nèi)地形地貌景觀的影響較嚴(yán)重；影響土地類型為其它園林，對(duì)土地資源的影響程度較輕。

（3）礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕區(qū)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電源管理模塊提供對(duì)系統(tǒng)各模塊的電源支撐，電源監(jiān)控模塊監(jiān)控系統(tǒng)各路電源電壓電流，避免突發(fā)異常損毀設(shè)備，而電壓參考模塊對(duì)各級(jí)運(yùn)放提供參考電壓，以用于信號(hào)多級(jí)放大處理。系統(tǒng)通過中央處理單元MPU完成對(duì)各模塊的控制及實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集與處理，通過RS422與上位機(jī)或上級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行通信處理。針對(duì)系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理模塊的設(shè)計(jì)，其方案如下：

評(píng)估區(qū)內(nèi)除礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度嚴(yán)重區(qū)和較嚴(yán)重區(qū)以外的區(qū)域，總面積約0.1904km2。礦山開采引發(fā)或加劇崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性小，危害小，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估為較輕；不會(huì)引起礦區(qū)及周圍含水層水位下降和地表水體流失，也不會(huì)影響到礦區(qū)及周圍居民及礦山生產(chǎn)生活供水，對(duì)地下水資源、水環(huán)境的影響程度較輕；對(duì)區(qū)內(nèi)地形地貌景觀的影響較輕；對(duì)土地資源的影響程度較輕，礦山地質(zhì)環(huán)境問題的防治難度較小。

2 小型露天礦山治理恢復(fù)分區(qū)與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)

2.1 礦山的分區(qū)及治理方案

根據(jù)“區(qū)內(nèi)相似，區(qū)際相異”和“就大不就小”，“整體不分割”的分區(qū)原則，結(jié)合本礦實(shí)際，堅(jiān)持“以人為本”，在對(duì)礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估基礎(chǔ)上，根據(jù)礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境影響綜合評(píng)估分區(qū)結(jié)果，將評(píng)估區(qū)劃分為重點(diǎn)防治區(qū)、次重點(diǎn)防治區(qū)和一般防治區(qū)。

將張里金礦可分為：

（1）重點(diǎn)防治區(qū)

分布于礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估嚴(yán)重區(qū)，為礦山開采結(jié)束后形成的露天采場，總面積約0.0486km2。防治措施是：因礦產(chǎn)開采后，露天采場平臺(tái)面積較大；布置截排水溝，邊坡復(fù)墾的原則應(yīng)把握以綠化為主。

（2）次重點(diǎn)防治區(qū)

為張里金礦廢棄物堆放場和礦區(qū)道路，面積分別為0.0106km2和0.0026km2，防治措施是礦山閉坑后，對(duì)礦區(qū)道路進(jìn)行修復(fù)壤，待其穩(wěn)定后種植林木，恢復(fù)土地使用功能。礦山開采所產(chǎn)生的廢料廢渣，閉坑后應(yīng)隨即進(jìn)行礦坑回填，開采過程中廢石堆放不宜過高，堆積坡度應(yīng)小于30°，防止堆積體發(fā)生崩塌。同時(shí)宜沿廢石堆坡腳處修筑排水溝，及時(shí)疏排降水。

（3）一般防治區(qū)

評(píng)估區(qū)內(nèi)除重點(diǎn)防治區(qū)和次重點(diǎn)防治區(qū)以外的其它區(qū)域，面積約0.1904km2。無需治理或稍作平整即可正常使用。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境防治工程

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)、治理恢復(fù)、監(jiān)測對(duì)象和內(nèi)容，礦山地質(zhì)環(huán)境防治工程主要包括礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)工程和礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程。

2.2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)工程張里礦區(qū)主要包括崩塌、含水層破壞和地形地貌景觀破壞等。（1）崩塌

主要針對(duì)礦山開采結(jié)束后形成的露天采場。因礦產(chǎn)開采后，露天采場平臺(tái)面積較大，因此在林地布置時(shí)，應(yīng)充分考慮排水系統(tǒng)，以免形成內(nèi)澇。臺(tái)階覆土后，易產(chǎn)生水土流失，攔土墻修建可采用礦山的廢石渣進(jìn)行砌筑；內(nèi)側(cè)應(yīng)布置小型的截排水溝，布置時(shí)可在覆土?xí)r預(yù)留部分空間形成土質(zhì)截排水溝。邊坡復(fù)墾的原則應(yīng)把握以綠化為主。

（2）礦區(qū)含水層破壞防治工程

礦區(qū)處于丘陵區(qū)，地表無河流通過。主要含水層為碳酸鹽巖裂隙巖溶水，大氣降水是主要補(bǔ)給源，水文地質(zhì)條件屬簡單類型礦山。對(duì)區(qū)內(nèi)地下水水位、水質(zhì)影響較輕，故礦山在生產(chǎn)過程中應(yīng)設(shè)專門水文地質(zhì)人員對(duì)其水文地質(zhì)變化情況進(jìn)行監(jiān)控，使礦坑排水達(dá)標(biāo)排放，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)通報(bào)。

（3）地形地貌景觀破壞

①廢石堆放場治理恢復(fù)工程

包括露天采場剝離廢石的運(yùn)輸、存儲(chǔ)場地的平整和表土回填。

②礦山道路治理恢復(fù)工程

治理前先進(jìn)行場地硬化路面拆除、平整工作，然后進(jìn)行表土回填。

礦山開采終了后，對(duì)廢石堆放場和礦山道路進(jìn)行綜合治理，進(jìn)行植被覆綠。綠化礦山地質(zhì)環(huán)境。

2.2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程

礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測主要是針對(duì)礦區(qū)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害、水質(zhì)污染和進(jìn)行的監(jiān)測，包括露天采場圍巖位移、塌陷范圍、地表位移、廢水全分析等內(nèi)容。

3 結(jié)論

（1）依據(jù)評(píng)估區(qū)重要程度、礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模和礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度三個(gè)因素，確定小型露天礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估級(jí)別。

（2）在現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測評(píng)估的基礎(chǔ)上，綜合考慮地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、含水層破壞情況、地形地貌景觀影響及土資源破壞程度、危害對(duì)象等，將小型露天礦區(qū)劃分為重點(diǎn)防治區(qū)和一般防治區(qū)。

（3）本方案的治理范圍為采礦區(qū)、廢石場壓占區(qū)，針對(duì)治理范圍內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境問題，提出了礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)方案、治理方案和監(jiān)測方案。

［1］朱訓(xùn).關(guān)于發(fā)展綠色礦業(yè)的幾個(gè)問[J].中國礦業(yè),2013(10):1-6.

［2］國土資源部.地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)要求(試行)[Z].2004-3.